檔案數字資源長久保存和備份技術的思考與探索

摘 要：隨著互聯網技術的深度發展，數字檔案館建設概念應運而生。然而，數字檔案建設在彌補傳統檔案管理和利用方面短板的同時，也面臨著長久保存和備份工作的風險挑戰。本文分析當下檔案資源數字化面臨的現實問題，對數字檔案長久保存和備份技術進行探索，以期為企事業單位提供一些選擇路徑，提升檔案管理與利用水平。

關鍵詞：數字檔案；長久保存；備份

檔案信息化建設路徑探索，是檔案界普遍關心的問題。在信息化背景下，推進數字檔案館建設，搭建資源共享平臺，提升檔案服務社會的能力和水平，也是社會各界對檔案發展的期待。而在信息化推進過程中，檔案數字資源長久保存和備份，是必須要考慮和解決的基本問題。

一、概念分析

1.檔案數字資源的概念

檔案數字資源是一種新的檔案形態。隨著科技的進步，計算機技術、掃描技術、OCR技術、數字攝影技術、數據庫技術逐步與傳統檔案業務接觸并實現深度融合，檔案數字資源隨之產生。這是一種新型檔案信息形態，它把各種檔案資源轉化為數字檔案信息，以數據形式進行存儲、管理、讀取、利用，形成一個比較完整且龐大的信息資源庫。使用者可以通過計算機及網絡實現資源共享，是檔案業務提供信息化服務最基礎的單元格。

2.長久保存的概念

檔案數字資源長久保存是為長期維護數字資源真實性而采取的行為，與傳統檔案保存不同，檔案數字資源保存的是檔案信息而非存儲載體。根據《基于文件的電子信息長期保存》文件要求，這個時間可能是幾年至幾百年，主要取決于機構的需要與要求，可以根據不同機構的工作需要而自行設定一個時間標準。對于檔案館這樣保存公共文件的機構，期限通常為幾百年。

3.數字檔案備份概念

數據備份是將技術和解決方案相結合的實踐。隨著檔案信息化、數字化建設的日益深入，檔案作為社會信息資源的重要性也日益凸顯。面對如今信息數據量爆發的現狀，如何運用先進的信息技術手段保證檔案數據資源的充分安全，長效發揮其資源價值，是當前檔案信息化、數字化基礎建設的重點方向。檔案數據備份也由此誕生。檔案數據備份通常指把數據中心內的資源信息、文件系統等全部或者部分從主機的磁盤或者存儲列陣中復制到其他介質的過程。主要是為防止因為自然災害、操作失誤等意外導致數據永久性丟失。

二、數字檔案長久保存和備份挑戰

檔案數字化發展管理和利用帶來諸多好處，但由于檔案數字資源獨有的特質，也面臨著實體檔案沒有的潛在風險，包括存儲介質自身存在的存儲問題、網絡環境帶來的安全挑戰、數據信息大爆炸帶來的容量危機等。

1.存儲介質自身存在的局限性

在檔案工作中，常規的數字檔案存儲介質涉及磁帶、磁盤、光盤、半導體，在這些介質基礎上逐漸延伸出光盤庫、磁盤陣列、混合存儲等更高級別的存儲設備。檔案資源在實現數字化轉換后，檔案信息通過這些存儲載體得以保存、傳播、共享和利用。因此，存儲介質的保存效果、保存環境以及讀取技術會直接影響到數字檔案資源的安全性。總體來說，數字檔案資源面臨著人為因素和載體自身因素兩方面的風險。

從人為因素考慮出發，主要體現在對檔案存儲介質保存環境的控制。不同的保存環境會影響存儲介質的使用壽命，從而影響到對內部檔案數據信息的有效讀取。以光盤為例，光盤應根據光盤盒特性垂直存放或水平存放，保存環境應該滿足溫度4 ℃～20 ℃，相對濕度20%～50%；溫濕度選定后，晝夜溫度波動幅度不應大于±2℃，相對濕度波動幅度不應大于±5%。倘若在檔案管理過程中，對檔案存儲設備的管理沒有按照最佳環境保存，就會縮短介質的使用壽命，使得檔案數據無法讀取和及時備份。此外在檔案利用過程中，振動、掉落、進水、強磁等意外情況也會使載體出現變形、斷裂、消磁等情況，導致信息無法有效讀取，影響檔案資源的安全性。

從存儲介質內在條件出發，要充分考慮介質壽命、設備檢查以及讀取技術等問題。存儲介質的壽命通常短于數字檔案的生命周期。一般來說，磁盤的平均壽命在3～5年、光盤的平均壽命在10～20年、磁帶的平均壽命在30～50年，這就需要人為對數據的存儲工作進行記錄，以便在存儲介質壽命到來之前完成數據的遷移和備份。此外，實際工作中還要考慮到數據存儲載體的損壞不易被發現等因素。由于從存儲介質外表無法確定載體內部是否出現問題，所以必須定期對存儲介質進行檢查，以確定設備讀取完好，檔案安全可靠。同時，還要考慮到讀取技術的發展問題。科技發展使得存儲設備更新迭代非常迅速，例如20世紀50年代初，磁帶首次被應用到計算機進行數據存儲，60年代，就出現了光盤存儲器，后來接連出現軟盤、存儲卡等新的存儲設備，短短幾十年，存儲設備發生巨大的更新換代。這代表著即便數字檔案得到完好保存，很可能多年以后，已經找不到相對應的設備和系統進行數據讀取，檔案資源的價值就得不到發揮。

2.網絡環境帶來的安全挑戰

談到網絡環境帶來的安全挑戰，首先必須要認識到數字資源蘊含的巨大價值。當信息以單一形式存在且流通不暢的時候，其發揮的價值是有限的，當檔案數字化以數據形式把一切不能動和不能流通起來的資源釋放出來進行整合、分析、計算的時候，就發生內在創新的可能性，此時數字資源就變成要素資源，成了一種能夠販賣的商品，而這種內在創新又是帶有強大的主觀意圖，有時候是盲目、自發、違法的，在法律監管的盲區，技術的掌握者往往容易在利益的驅動下，突破道德和法律的底線，通過販賣資源攫取利益，比如信息販賣等行為。

而數字檔案共享原理就是把實體檔案承載的信息通過設備讀取轉化為數字信息，搭建統一的數據庫，通過技術手段讓不同用戶能夠查閱、操作、運算和分析。共享通道帶來了開放和共享，也帶來了來自通道外部的風險挑戰，利益驅動非法用戶可以利用病毒、漏洞以各種方式攻擊計算機，破譯用戶密碼口令非法訪問、刪除、修改重要數據，非法獲取利益，給檔案所有者帶來難以挽回的損失。2022年4月，境外黑客組織和不法分子給西北工業大學師生發送的包含木馬程序的釣魚郵件就是一起惡性的網絡攻擊事件，給學校校內信息系統和師生的重要數據造成重大安全威脅。因此，在利用新興科技提升檔案管理利用效率的同時，同樣要關注檔案數字化建設對信息安全建設的需要。

3.數據大爆炸帶來的容量危機

數字資源是數字經濟時代的核心生產要素，數字資源甚至被認為已經超過石油的價值。但是，數字資源的增長速度也是令人咋舌。2003年，人類創造了5EB的數據，2011年，產生5EB的數據只需要不到兩天時間，2013年，產生這些數據只要10分鐘，2020年數據總量增長到了59ZB。根據《華為全球產業展望GIV》預測，2025年全球將產生180ZB的數據。面對日益增長的數字檔案存儲需求，只能以不斷擴容來滿足。但一個存儲系統列陣的控制器模塊處理能力畢竟有限，雖然容量不夠時，可以通過增加新的硬盤框實現擴容來滿足大容量存儲需求，但是仍存在拓展能力不足的情況。在實際應用中，往往需要部署多套設備來滿足存儲需求。例如，搭建政務服務平臺，省級平臺通常需要規劃至PB級的容量，因此，需要部署數十套不同級別的設備滿足需求，這會增加平臺管理的復雜程度，也導致各類數據資源之間的割裂，同時增加采購和維護成本，許多企事業單位不得已放棄大量數據資源。根據調查，當前各行業數據僅有不到2%被保存，數據資源“存不下”的問題日益嚴重，亟待解決。

三、檔案數字資源長久保存和備份實現路徑

1.制定數字檔案資源管理規范

在檔案信息化進程中，國家層面在2022年6月出臺了《實物檔案數字化規范》，但是社會層面自上而下落實尚未完全實現。與傳統檔案業務相比，數字檔案建設也還存在管理空白和技術盲區，數字檔案的范圍也不止《實物檔案數字化規范》中提到的數字化實物檔案，因此，亟需建立一套完善的檔案法規制度和標準規范進行集中指導。具體來說，包括以下幾個方面。一是規范組織架構。組織管理不夠規范、主體責任不明確是影響數字檔案長久保存的重要因素，需要由國家層面制定數字檔案管理綱領性文件，其中應當包含關于數字檔案管理長期保存的組織管理的相關條款，以制度、文件的形式明確各級檔案館關于數字檔案保管的組織架構、主體責任、管理制度、工作流程、操作權限以及責任追究等具體工作，并鼓勵各級檔案館引導本地區各類檔案保管機構根據工作實際，制定本單位的數字檔案管理辦法。二是規范設備管理。存儲介質是檔案長期可讀取的核心，標準規范、環境保護、存儲技術等都是圍繞檔案存儲介質開展的。數字檔案存儲介質不同于傳統檔案載體，存儲設備不滿足標準、保管環境不過關、缺乏必要的物理防護措施等原因都會在不知不覺中導致檔案資源的消失。因此，還需要進一步出臺數字檔案載體管理方面的標準，針對數字檔案各類存儲介質保存的設施配置、防護要求和安全等級明確規定標準，為各級檔案保管機構數字檔案館建設提供根本遵循。三是規范技術應用。檔案數字化建設過程中，應用到操作系統、掃描、備份、加密、共享等多重技術，當前，許多機構都是采購市面上成熟的數字檔案管理系統軟件、設備進行數字檔案建設，沒有也無法從長久保存和安全性能的角度出發去驗證技術。雖然能滿足現有的數字檔案管理利用，但能否滿足實現數字檔案長久保存和安全利用尚未可知。國家檔案館于2019年廢止了《檔案管理軟件功能要求》，目前亟需出臺數字檔案建設技術標準，由國家層面對軟件開發商資質進行認證，嚴格把關系統和設備質量，引導各檔案機構從實際工作需求出發，采購符合要求和標準的管理軟件，尤其是涉及政府部門、科研機構等重要部門的，要明確采購渠道、采購目錄，以此保障信息安全。

2.加大檔案保障資金投入

實現檔案數字資源的長久保存離不開資金的大量投入。根據《“十四五”全國檔案事業發展規劃》提出，要加快全面數字轉型和智能升級，各級政府要將檔案事業發展經費列入預算，切實加強資金監管，提高使用效益。因此，國家檔案館應當引導各級檔案館在檔案事業發展專項資金中，保留檔案數字資源長久保存所需的預算，引導各級檔案保管機構合理分配檔案發展專項資金。若出現經費不足，則要積極爭取本級財政的支持，保障檔案數字資源長久保存的設備和技術經費。

3.構建信息安全防御措施

實現檔案數字資源長久保存和備份，要積極構建信息安全防御措施，實時監控數字檔案平臺的運行情況。

一是強化安全建設。建立防火墻，通過防火墻劃分內部安全網絡和外部接入網絡，有效隔絕未授權的網絡訪問；安裝入侵檢測系統，對防火墻無法識別的操作進行有效監控，及時發出預警；安裝主頁防篡改技術，增加對網站內容的嚴格監控和自動修復。

二是加強訪問控制。建立分級授權、角色授權，由系統管理員根據每一位數字檔案平臺管理員所在的工作單位、工作職責分配資源訪問權限；加強登錄管理，以安全密鑰、賬號密碼作為識別檔案員的唯一標識，多次登錄失敗則鎖定該賬號，禁止使用檔案平臺，只能在系統管理員解鎖之后進行登錄或者允許檔案員在24小時重新嘗試登錄。

三是發揮系統日志作用。在系統安全隱私建設方面，切實發揮系統日志功能，加強日常管理檢查，尤其是加強對于增刪改查等操作的行為監管，每日查閱系統安全日志，加強安全防范水平。

4.科學選擇長久保存和備份方案

（1）長久保存存儲路徑研究

科學選擇存儲方式是實現數字檔案長期保存的前提。各檔案保管機構在選擇存儲方式時必須充分考慮本單位工作的實際情況、科學規劃數字檔案容量、掌握各類存儲方式的特點，在滿足工作需求的情況下，選擇最經濟合理的存儲方式。目前從檔案的存儲技術結構看，可分為直接連接存儲、網絡附件存儲和存儲區域網絡。

①直接連接存儲，通過接口直接連接到計算機上，在存儲設備和計算機之間沒有任何網絡連接，是最原始、最基本的存儲方式。掛接在計算機上的硬盤、磁盤列陣、外部硬盤盒等都屬于直連式存儲范疇。直連式存儲可實現即插即用，操作非常簡單，成本小而見效快，經濟效益高。但存在無法實現共享、容量有限等局限性。

②網絡附加存儲，能夠對分布、獨立的數據資源進行整合，并通過網絡拓撲結構，如以太網，添加到一群計算機上，為不同主機用戶提供存儲空間。網絡附加存儲的優點就是能夠幫助用戶實現數據共享。如今普遍采用的文檔共享等服務就是基于此技術開發的應用，支持多個用戶同時訪問一個設備。缺點就是受到單點故障影響，假設一個組件損壞，其他的設備都無法訪問使用數據，在使用過程中，網絡傳輸能力較差，而且無法滿足用于日益增長的數據需求。

③存儲區域網絡，是一個特殊的高速網絡。它是將存儲設備和服務器連接起來的網絡，能夠滿足存儲和提供對大量數據的訪問。存儲區域網絡包括磁盤列陣、交換機和服務器。

因為存儲區域網絡不止有一個磁盤列陣、交換機等，所以它是容錯的、可靠的。數據可以實現在不同的磁盤列陣中共享，即便一個交換機或者磁盤列陣出現問題，數據仍然可以被訪問獲取。并且隨著存儲數據的增加，也允許用戶獨立地增加存儲容量，且因為使用光纖接口，具有更快的傳輸速度。缺點在于需要獨立、專屬的網絡，這加大了構建的復雜程度。同時，存儲區域網絡所具備的擴展性、伸縮力和傳輸速度也在一定程度上提示其便捷安全服務背后的昂貴成本。

三種不同存儲方式具有不同的優缺點，因此，企事業檔案保管部門在選擇檔案數據的存儲方式時，要根據單位實際情況進行合理選擇。直接連接存儲雖然技術比較老，但是比較穩定，適合數據量不大，對磁盤訪問速度要求較高的中小企業。網絡附加存儲更多適用于文件服務器，雖然受限于以太網的速度，但是比較靈活，成本低，適合數據存儲量不是特別大、平臺管理預算不高，需要實現檔案數據共享的單位、組織或者家庭。存儲區域網絡適用于大型應用或數據庫系統，適合大型企業及組織，如對數據安全性很高的金融、證券企業，對存儲性能要求高的電視臺、測繪等部門。

（2）風險應對備份技術選擇

數字檔案資源具有不可再生性，一旦破壞，給檔案所有者帶來的損失是巨大的。盡管制定了科學嚴格的管理措施，仍然無法完全避免自然災害、操作失誤等不確定因素的影響，為確保檔案資源長久保存可用，數字檔案備份概念應運而生。常見的備份方式有異質備份、異地備份、互援備份、容災備份、云備份等。

①檔案異質備份。異質就是轉換檔案資源存在的形式，比如，電子形態與紙質形態、電子形態與微縮膠卷、紙質載體與微縮膠卷之間的轉變。光盤、磁盤等數字資源如果只是轉換存儲介質不能被認為是異質備份。異質備份是比較傳統的備份方式，操作起來沒有技術難度，在一般的檔案保管機構都可以實現。

②兩地互援備份。兩地互援備份是兩個不同地區的檔案館以合作方式，將數字檔案傳輸到對方系統中進行存儲，互為對方保管需要備份管理的數字檔案，實現檔案長久保存。例如，黑龍江檔案館和廣東省檔案館簽訂互為檔案異地備份基地協議，湖北省檔案館和青海省檔案館簽署電子檔案異地備份合作協議等。檔案館在設計建設之初本就充分考量了外在自然災害等各種因素，實現檔案館之間的互援備份，成本小效果好，能實現數字檔案防災效益的最大化，對于保障檔案安全十分有效。

③容災異地備份。容災異地備份是在異地建立一套或者多套具備生產主系統功能的IT系統，實現數據實時或周期性同步，使得在災難時數據可以迅速恢復。在建立容災備份系統時會涉及SAN、遠程鏡像等多種技術。遠程復制是容災備份過程中常用的一種數據鏡像技術，復制過程中又分為同步復制和異步復制。同步復制對距離有所要求，一般運用在檔案同城備災點，可以實現數據實時同步，異步復制通常用在遠程備災點，無法保障兩臺設備數據的完全一致，常用于距離較遠、網絡延遲較大的場景。

④數字檔案云備份。云備份是基于云計算發展起來的新概念。是通過集群應用等功能，把大量存儲設備集合起來協同工作，對外提供數據存儲備份和資源訪問的技術。與傳統的備災服務比，它具有易于擴展、升級方便、節約成本、綠色節能以及易于實現集中備份及容災的功能，越來越廣泛地被應用到金融、政府、醫療等行業，未來發展空間很大。

目前，基于部分檔案資源機要保密的性質，很多數字檔案館在建設過程中，更多選擇異地異質備份技術，云備份的技術在許多重要領域還沒有深入發展。面對更多專業的需求，云備份技術也還有更多的路要走。在備份技術的發展過程中，各類檔案保管機構、企事業單位也應該結合工作的具體要求、數字檔案資源的性質合理選擇備份技術，確保數字檔案長期可用。

四、總結

檔案是人類歷史發展原始的記錄和寶貴的記憶，是人類找尋借鑒發展經驗、把握事物發展規律的關鍵所在。而數字檔案的建設，在技術的層面上再一次延伸了數據信息的生命、拓展檔案資源的價值。對數字檔案長久保存和備份技術進行探索與研究，是確保檔案數據實現長期可讀的重要抓手，也是發揮檔案推動社會發展作用的重要舉措。各企事業單位在利用檔案資源數字化推進工作高效便利的同時，一定要重視數字檔案的保存和管理，做好存儲和備份，以此通過檔案事業的高質量發展推動社會的大踏步向前。

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（作者單位：揚中市委黨校）

作者簡介：胡柳瑩（1994—），女，漢族，浙江奉化人，本科，揚中市委黨校助理館員，研究方向：檔案管理。