區塊鏈技術在政府數據共享中的應用研究

褚春燕

（南京市信息中心 江蘇省南京市 210000）

近年來，我國信息技術取得了巨大的進步，尤其是當前互聯網已經融入了我們生活的各個方面。而為了進一步滿足人民群眾的需求，我國政府在近年來尤其重視提升政務服務和信息整合，黨中央針對于政務數據化、政務公開化提出了一系列的指導意見。習近平總書記多次在重要講話中強調：要不斷探索“區塊鏈+”在民生領域的運用，各級政府要提高認識，為人民群眾提供為方便、更便捷、更優質的公共服務，要利用區塊鏈實現數據共享化，實現政務數據信息能夠跨地區、跨部門使用。

1 相關理論概念闡述

1.1 政府數據共享的概念

由于政府數據共享是一個綜合性的概念，因此當前并未形成一個官方統一的概念。一般情況下，政府數據都是指政府各個職能部門在開展工作過程中，通過各種方式所獲得的信息資源，而這些信息資源包含了文件、資源、圖表或是其他數據等資源。當前，我國貴陽市出臺了《貴陽市政府數據共享開放條例》，而這一文件的出臺也是我國第一個與數據共享相關的文件，其中對政府數據共享是這樣說的：各職能部門、行政機關在履職過程中需要向其他部門請求或是提供政務數據的行為。并且這一條例還明確的說明了可以將政府數據共享氛圍有條件和無條件兩種模式。

因此，根據國內外的學者在研究時對其的定義，本文將其定義為：政府數據共享指的是政府部門或是組織之間由于在履職過程中或是開展業余過程中需要其他部門或是組織的政務數據的行為。而對政府數據共享進行研究，其主要目的是為了打破當前政府部門之間的數據壁壘，保障數據信息的流通，使得這些數據能夠發揮出最大的功效，為部門業務的開展或是服務做決策提供參考。

1.2 區塊鏈技術的概念

區塊鏈技術這一理念是由日裔美國人SatoshiNakamoto在2008年所發布的論文中出現，而也是第一次出現這一理念，在論文中初步的說明了區塊鏈技術是由于比特幣的逐漸發展而衍生出了的。但是隨著信息技術的發展和配套設施的逐漸完善，區塊鏈開始在各個領域中嶄露頭角，尤其是在經濟領域應用最為廣泛，比如數字貨幣、數據共享、電子存證等各個方面。雖然當前區塊鏈已經被廣泛的應用，出現在我們生活中，但是各國學者并未形成統一的意見，因此當前區塊鏈并未一個統一的概念，不同的學者或是研究機構對其都不同的定義和理解。

2 區塊鏈技術的類型

通常情況下，我們可以根據區塊鏈開放程度的不同，將其分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三種，這三者之間有著明顯的差異，其主要差異如下：

2.1 公有鏈

公有鏈具有最顯著的特征就是完全去中心化，其開放程度也是三者中最高的。并且其沒有硬性的權限或是許可要求，幾乎可以實現社會上的所有公民都可以參與到其中，并從中能夠得到完整的數據。同時，在公有鏈中每一位參與者的隱私信息都能夠得到很好的保護，參與者不需要擔心個人信息出現泄露或是被盜取。而最經典的例子就是比特幣，比特幣面向世界各國人都是開放的，任何人都可以成為比特幣的節點、參與者或是使用者，并且由于公有鏈具有完全去中心化的特征，因此任何人都無法在其中修改數據，因此公有鏈也被譽為最具信賴價值的區塊鏈項目，最具公有鏈特征的項目應用是以太坊和EOS 等等。

2.2 聯盟鏈

聯盟鏈是典型的多中心結構模式，與公有鏈之間最明顯的差異是開放程度較低，僅僅針對于參與團體中的成員開放，并且在每個區塊的產生都會被節點所控制，其他節點僅僅作為其構成基礎，開展相關的活動，并無法真正介入到共識機制中。聯盟鏈在更多時候是為了鞏固參與團隊之間的關系，更多時候它的使用場景都在組織或是部門之間的交易或是結算時。而聯盟鏈的開放程度較低的特性導致它在共識機制中采用的是DPOS，即股權證明機制，記賬權利由最先選出的參與者手中。使用聯盟鏈最典型的代表有超級賬本、R3 聯盟等等。

2.3 私有鏈

私有鏈所采用的是中心化系統，在三個中它的開放程度是最低的，屬于不對外開放，僅僅對個人或是公司內部人員開放，進入的前提是需要注冊，確定參與者的身份。私有鏈系統的讀取和錄入等權限只能被少數的人具備，不會對全體參與者開放，同時，私有鏈內容的所以數據信息也不會對外開放或是對外獲取，能夠充分保證內部參與者的信息安全。因此，在企業內部采用私有鏈是最為適合的，比如將其利用在財務審計等工作中，能夠有效的提高工作效率，防治出現數據被盜的情況。

3 我國政府數據共享現狀

3.1 數據共享理念不強

當前，由于政府工作人員并未對相關概念有清楚的認識，并且并未達到數據共享的共識，導致在政府內容數據共享的情況不多見，眾多人員主動性不強。在傳統的政府部門運行機制中，部門職責的分割十分突出，并且由于各個部門之間的職責存在差異，因此各個部門之間缺乏準確或是深刻的認識，從而無法形成有效的交流共享制度，導致在處理問題或是對待事物過程中無法形成統一的理念或是認識。在新時代，信息技術應用極為廣泛，但是政府數據卻出現分散、多樣的特征，封閉或是半封閉的運行模式已然無法滿足當前時代發展的需要，各部門、各職能機構之間的互聯互通成為必然趨勢，但是由于技術、環境和政策等多方面因素的影響，導致當前大部分部門依然按照傳統的工作模式，導致政府難以打破信息壁壘，認識到數據共享的作用和價值。而在認識難以達成一致和缺乏助推力的前提下，政府工作人員無法形成共享的思維，導致政府數據共享無法得到應有。

3.2 未健全制度保障，難以進行共享管理

當前，我國政府在數據共享方面的相關制度方面構建不完善，導致共享的過程難以得到保障。雖然近年來，我國各級政府機構都認識到了數據共享的重要性，并在不同層面上出臺了相應的文件，在一定程度上促進了我國政府數據共享的進程，但是依然存在兩方面的不足：

（1）缺乏針對全國政府數據共享的條例，截止當前，也只有貴陽市政府出臺了針對性政府數據共享的條例，但是也只是地方性的條例；

（2）宏觀層面的制度難以落實到具體層面的制度，在缺乏制度監督的情況下，各級政府部門并沒有清晰的行為方面可以參考，不知道如何開展數據共享，在數據共享中不知道應該遵循怎樣的準則。

政府數據共享可以為政府部門之間提供多元化的信息交互方式，其具有連續性并且設計的內容涵蓋了社會的各個方面。但是如果沒有制定一個具有針對性的制度體系，那么就可能導致政府數據共享成本增加的同時降低效率。

3.3 技術水平不一致

由于我國政府部門之間的信息技術水平存在明顯的差異，導致政府內部進行數據共享存在更多的障礙。而技術是決定數據共享能否成功的關鍵因素，但是技術本身也具有周期性特點，不同數據支持下的數據共享能力是有不同的，他們自之間存在的差異反映出來了部門之間的成本承擔能力和地區、部門之間的發展差異。在我國經濟更為發達的地區，其技術水平是明顯高于我國欠發達地區，并且經濟更為發達的地區在數據共享層面也更為先進，具有更為快速的傳輸速度、容量更大的優勢，進而在一定程度上增加了不同地區之間的政府部門之間的技術差異，使得政府部門之間難以實現數據共享。此外，即使是技術水平相似的部門之間，也會由于標準的不統一導致數據共享受到阻礙。由于是我國地域遼闊、部門數量眾多，而部門的技術通常是由不同的研發團隊負責的，由于技術團隊之間的競爭性和技術的保密性，部門的技術的運作方式也不盡相同，這更加大了技術標準的差異。在技術水平、技術標準等不相同的情況下，依托技術平臺實現數據共享的做法難以得到實現。

4 政府數據共享應用創新路徑研究

4.1 應用區塊鏈提升政府數據自治力

在區塊鏈中，通過P2P 和共識機制，能夠實現在不同參與者之間搭建一個點與點分布式的對等網路結構。在這個網絡中，不同區域、不同部門的政府機構都處于同一位置，治理體系屬于分布式結構。同時，除了能夠保證政府部門之間的數據共享，還能夠保證政府和企業之間的數據交流，實現點對點的信息傳輸，減去了傳統中層層審批的過程，使得政府組織結構變得更加扁平化，促進信息傳輸的有效性和高效率。

4.2 推動政府數據全方位共享開放

將區塊鏈運用到政府數據共享中，能夠促進中央和地方各級政府之間進行快捷、高效的信息收集，并且可以保證信息的數量和信息的多元化，尤其是通過收集民生、社會治理等方面的信息，能夠幫助政府部門更好的了解群眾的需要，更好的把握社會需求，從而為政府制定決策提供更加直接有效的數據支持。同時，通過點對點的傳輸方式可以幫助企業為大眾提供信息時更加凸顯個性化和精確化，從而有利于提高整個社會數據價值和數據的利用效率。

4.3 保障政府數據治理中數據的安全和隱私

在信息化要求下，政府政務信息化已成為必然趨勢，創建網絡政務平臺迫在眉睫。但是在這個的背景下，政府治理過程中的數據安全和隱私保護成為關鍵點。在區塊鏈中采用非對稱加密算法可以有效的幫助政府解決數據安全性和隱私的保護，同時還可以幫助政府解決數據搜集過程中的可靠性這一難題。當前，在我國眾多企業中區塊鏈的應用十分廣泛，而政府可以通過引進區塊鏈達到建立全國信息數據庫的目的。

在采用非對稱加密技術中，一般分為兩個過程：加密和解密。在這兩個過程中都需要對操作人的身份和加密信息進行審核驗證，當滿足所有信息要求之前才能夠獲得數據信息，采用這種方式能夠有效的提高數據的安全性。此外，雖然采用這種加密方式雖然有效的提升了其安全性，但是政府數據共享平臺的管理人員仍然要重視及時對公鑰進行升級更新。

此外，最關鍵的是區塊鏈采用分布式的儲存方式，能夠自動更新數據并提前對數據進行備份，從而提升了數據庫的安全性。采用這種方式，能夠保障在某個區塊出現措施的時候，相關數據的備份依然能夠滿足人們的信息需求，但是需要注意的是，沒有被區塊節點所認可的病毒是無法被儲存近系統中的。

5 基于區塊鏈技術政府數據共享平臺的構建

5.1 構建原則

在政府構建數據共享平臺時，需要根據相關的原則，不能沒有根據的盲目建設。根據我國國情和發展情況來看，我國政府構建數據共享平臺需要遵循協調性、可持續性和互利性三個原則。其中，可持續性是指政府在構建平臺時不僅要考慮到當前所需，還需要考慮到未來的發展趨勢，保證所構建的數據共享平臺不僅能夠滿足當下的數據需要，還要滿足未來，從而保障所構建平臺的可持續性。而協調性原則則是指在構建過程中，需要考慮到政府政務的多元化，滿足各個部門的需求，平衡好各個部門的利益，盡量用最小的成本換取最大的利益。而互利性則是指在構建平臺時，在滿足公平的前提下，在盡可能減少成本的同時提升效率，同時，要明確平臺中各個參與者的權利、義務、權限等等，從而激發出各個參與者最大的積極性和主動性。

5.2 系統構架

由于我國當前政府數據共享程度很低，而如果此時使用“中心化”的方式則很難確保在共享過程中數據的真實性，并且還極其容易被篡改，因此在這樣的背景下本文提出了采取“去中心化”的共享方式。同時，政府部門擁有的數據量眾多，如果是直接采用區塊鏈進行共享，一是可能由于數據的大量涌入導致區塊鏈的性能降低，二是還可能會加大對儲存資源的占用比。因此，在這種情況下，本文提出了采用IFPS 對數據進行儲存的方式，而在區塊鏈中則只需要將數據在IPFS 中產生文件地址。因此，根據以上的闡述區塊鏈的數據共享則可以分為三層，分別是應用層、區塊鏈層和數據層。

（1）應用層，這個層面主要是將給用戶提供操作和顯示界面，管理員能夠通過這個界面對系統中的參與者進行管理，同時能夠進行權限設置、數據記錄查看。而普通的參與者只能夠在這個界面上上傳元數據、查看數據，亦或是通過IFFS 接口進行共享數據使用，以及對當前系統中的文件進行審批措施。在應用層，可以通過采用Web3.js 接口區塊鏈的連接，實現前端和區塊鏈之間的交互。

（2）是區塊鏈層，這一層次的主要作用是在節點之間搭建一個以太坊聯盟鏈，并在這個鏈上根據部門之間的需要進行合約的部署工作。而通過對合約之間的較小的數據進行調用儲存，從而將包括數據操作記錄、用戶信息等保持下來。而合約的主要作用是用于管理用戶權限，并根據用戶的操作權限決定提供哪些數據。

（3）是數據層，在這個層面上將各個節點中需要共享的數據，包括圖片、視頻和文檔等資料進行儲存，并在各個節點之間搭建私有的IPFS 網絡，從而將這些數據儲存在各個節點之中，而用戶可以將資料上傳至IFPS 網絡之后取到得到這一數據的權限。當用戶在應用層輸入想要獲得的數據資料時，通過區塊鏈層判斷該用戶是否有獲得此數據信息的資格之后，用戶才能夠拿到索引值并從IPFS 中下載數據，詳細的架構圖如圖1所示。

圖1：系統架構圖

5.3 系統功能模塊設計

基于區塊鏈建立政府數據共享平臺的初衷是為了加強政府數據的安全共享，為了保證數據在共享過程中的安全性，因此，在構建共享平臺時，需要從用戶、政府數據以及共享過程和操作記錄等多個方面綜合思路。在構建系統時，需要分配以下幾個功能，分別是：參與者管理模塊、數據共享模塊和操作記錄模塊，而在數據共享模塊中，又包含了以下四個功能：數據共享、IPFSA 數據共享、數據處理和文件審批。

而為了滿足系統的需求，一共建設了管理合約、數據合約、審批管理合約和操作記錄合約共四個，并且在這些合約中都以函數的方式設置其功能，當出現同一個頁面需要多個合約時，可以通過建設多個合約借口得以實現。而管理合約則主要是負責系統管理員對各個區域、各個部門的用戶的賬號以及訪問權限進行管理，對用戶登錄進行驗證管理等。而數據合約則是負責各個部門在上傳數據、下載數據時的權限進行管理。文件審批則主要是負責文件審批的發起和獲取。具體系統功能模塊設計如圖2所示。

圖2：系統功能模塊設計圖

5.4 數據共享模塊

數據共享模塊主要負責的是數據信息的采集，數據信息上傳至區塊鏈和IPFS 中，最后延伸至各個節點數據下載和數據驗證。而我們可以將這個共享過程分為三種：存儲數據、讀取數據、修改數據。

5.5 數據的查詢

當用戶使用身份證在政府各個部門之間辦理業務時，用戶身份證就會在不同的部門上出現多個元數據，而在網絡中則會儲存著同一身份證中不同部門的不同數據，而這些數據對應著部門和版本，當需要查詢這一數據時只需要根據用戶的身份證到部門中即可。

6 政府數據共享平臺運行機制

6.1 數據收集機制

6.1.1 政府內部數據收集

在政府數據共享平臺中，數據是多元化，來自不同地區、不同層級、不同部門，可以說數據內容豐富多樣，涵蓋種類眾多。而除了一些公眾數據，政府部門還涉及了一些機密數據，因此，在針對于政府內部數據收集過程中，需要按照數據信息的種類，做好數據的權限分類，將機密信息設置為私有鏈網絡節點，從而避免被公眾或是其他人篡改，這些數據僅僅給具有權限的人可查詢。而對于半隱私的數據信息，則可以使用聯盟鏈，供節點中的機構可查詢，此外，政府還需要將公開化的數據信息放置于公有鏈網絡節點中，供全體公眾查詢使用。

6.1.2 用戶數據收集

在政府數據共享平臺中，為了保證信息的全面性，還需要將用戶辦理業務的各項信息收集起來，例如公眾的身份信息、住址信息、婚育狀況等等，這類信息與個人生活工作具有緊密的聯系，屬于半隱私性的數據，因此，在收集這類信時不能將這類數據放置在數據開放平臺中。需要獲得個人的授權，根據個人意愿將個人的這些隱私信息提供給相應的部門，而企業或是其他人想要了解這些數據時，則需要通過申請。

6.2 數據處理機制

通過數據收集之后，政府數據共享平臺中的數據眾多，種類豐富，包含了各個領域，因此，此時就需要一套統一的標準化數據處理機制，規范數據，使數據更加有序，便于查詢和使用，從而有效的發揮出數據應有的作用。

但是我國地域遼闊，部門眾多，不同部門的數據處理方式和標準有存在一定的差異，因此，在數據處理機制中就需要結合用戶或是政府部門，提前做好規劃，從大局出發，制定出一套符合不同部門工作要求的處理機制。

6.3 用戶授權機制

在用戶授權機制中，首先需要確定用戶身份信息，用戶需要進行身份認證，通過人臉識別或是身份證等多種形式，保證用戶身份的真實性。同時，根據用戶工作的類別和需要，授予用戶數據查詢權利，針對于不同工作類別的用戶要進行資源的授權和限制管理，要明確哪種工作類別能夠查詢和使用哪類數據。而用戶上傳到平臺上的個人信息僅僅屬于用戶個人，當政府部門需要獲取或收集這些信息時，需要通過用戶授權。此外，這一機制還有利于解決政府區塊鏈中用戶在公有鏈、聯盟鏈和私有鏈中不同身份的問題。

6.4 數據區塊管理機制

在數據共享之前，需要政府部門對鏈上的信息進行統一的管理，包括政府部門數據、用戶數據信息以及企業數據信息等，而這些信息需要按照關鍵詞統一進行分類、儲存和管理。通過數據之間的顯性或隱性關系，將這些數據進行整理，從而放政府部門和用戶的查詢、使用。而通過數據區塊對數據進行處理和管理之后，會使這些數據信息更加有序高效。

當用戶在通過數據查詢政務服務過程中，需要根據政府數據資源目錄，查找出用戶所需的數據，并提供相應的查詢、咨詢、分析、數據瀏覽等業務，如果用戶覺得通過這一數據信息并未找到自己所需，則可以利用數據集進行反饋，相關部門收到反饋經過核實之后，就可以上傳相關數據。從而滿足用戶的數據需求。

7 總結

綜上所述，本文概述了區塊鏈和政府數據共享的相關概念，分析了我國政府數據共享的問題，利用區塊鏈的優勢，設計了一個政府數據共享的模型。通過模型，制定了相應的運行機制，有效的改進了當前政府數據共享現狀，明確了數據種類和開放人群，提高的政府數據共享過程中的安全問題，推動了政府數據的全方面共享，促進了我國政府數據的共享的發展。