基于區(qū)塊鏈的政務信息資源共享交換安全防護研究

◆焦 迪　梁 智

基于區(qū)塊鏈的政務信息資源共享交換安全防護研究

◆焦 迪梁 智

（國家信息中心 北京 100045）

區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的一種全新的分布式基礎架構(gòu)。本文通過對政務信息資源共享交換平臺和區(qū)塊鏈技術(shù)特點的分析，梳理了政務信息資源共享交換平臺在數(shù)據(jù)安全方面的核心需求，研究建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享交換數(shù)據(jù)安全防護系統(tǒng)，實現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式分權(quán)分責、數(shù)據(jù)確權(quán)和數(shù)據(jù)追責等功能。

區(qū)塊鏈；政務信息資源；共享交換；數(shù)據(jù)安全

0 引言

區(qū)塊鏈是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)的新型應用模式。其本質(zhì)上是一個去中心化的數(shù)據(jù)庫（賬本），是一串使用密碼學方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個數(shù)據(jù)塊中包含了一次網(wǎng)絡操作行為的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區(qū)塊[1,2,3]。

數(shù)據(jù)是一種國家基礎性戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)正日益對全球生產(chǎn)、流通、分配、消費活動以及經(jīng)濟運行機制、社會生活方式和國家治理能力產(chǎn)生重要影響。政務信息資源作為一種涉及國計民生的重要數(shù)據(jù)，它的共享開放可以促進數(shù)據(jù)資源流通，破除數(shù)據(jù)孤島，有效支撐數(shù)據(jù)應用的快速發(fā)展，發(fā)揮數(shù)據(jù)資源的經(jīng)濟價值，提高政務機關(guān)的辦公效率，大大方便老百姓的日常生活。然而，政務信息資源共享開放面臨諸多安全問題和挑戰(zhàn)，影響了數(shù)據(jù)應用的進一步健康發(fā)展。在政府數(shù)據(jù)共享開放領域，目前正在建設國家、省等各級數(shù)據(jù)共享交換平臺，需要重點解決數(shù)據(jù)的留存和流轉(zhuǎn)安全問題，保障共享數(shù)據(jù)在國家平臺的匯集、交換、共享使用全過程的安全可控[4,5]。當前數(shù)據(jù)共享實踐存在若干問題：（1）數(shù)據(jù)權(quán)屬缺少公開確認；（2）數(shù)據(jù)安全責任邊界不清；（3）數(shù)據(jù)管控責任過于集中；（4）缺少公開公正評價機制。上述因素使得數(shù)據(jù)擁有者存在“不敢”、“不想”、“不愿”將有價值的數(shù)據(jù)共享出來的問題，同時還存在共享開放缺少有效激勵機制的問題，嚴重影響政務等數(shù)據(jù)資源的融合利用與價值發(fā)揮。經(jīng)研究，在政務信息資源共享開放過程中，通過引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)可以有效地解決上述問題。

1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享交換數(shù)據(jù)安全防護系統(tǒng)簡介

面對政務信息資源共享交換的部分需求，本文研究提出利用基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享交換數(shù)據(jù)安全防護系統(tǒng)（以下簡稱區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)），解決共享交換過程中的分布式分權(quán)分責、數(shù)據(jù)確權(quán)和數(shù)據(jù)追責等問題。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)基于分布式共識技術(shù)對共享數(shù)據(jù)的安全策略制定、數(shù)據(jù)標簽封裝、發(fā)布、審批、訂閱、流轉(zhuǎn)、使用等各個環(huán)節(jié)進行管理，通過由國家信息中心、部委、省等機構(gòu)掌控的分布式節(jié)點（邏輯控制）共同管理,降低現(xiàn)有國家信息交換平臺的安全責任和風險，同時將共享數(shù)據(jù)標簽以及全生命周期流轉(zhuǎn)過程統(tǒng)一記錄到不可篡改的分布式賬簿中，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)確權(quán)及數(shù)據(jù)泄露之后的責任界定。

區(qū)塊鏈技術(shù)相對于傳統(tǒng)中心式審計管理技術(shù)具有不可篡改和分權(quán)管理的優(yōu)勢。傳統(tǒng)中心式審計管理系統(tǒng)的審計確責日志信息可被人為篡改，中心式共享決策審批系統(tǒng)可能形成錯誤的審批決策。通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)國家數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的分布式管理，并形成不可篡改的共享交換業(yè)務記錄，可以防止系統(tǒng)審計日志篡改導致的權(quán)利和責任不明確，同時通過分權(quán)避免系統(tǒng)由于被攻擊而做出錯誤決策。

區(qū)塊鏈服務子系統(tǒng)主要通過分布式記賬來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)共享交換過程的確權(quán)確責和追責[6]，主要包括三個部分：

（1）區(qū)塊鏈服務套件主要包括驗證和共識記賬兩個服務，驗證主要是根據(jù)數(shù)據(jù)共享的規(guī)則輔助人工對數(shù)據(jù)的共享進行驗證，共識記賬主要是對驗證后的結(jié)果進行不可篡改的記錄，而驗證和共識的核心目標是通過多個節(jié)點的共同決策實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交換過程中的分責確權(quán)和確責。包括數(shù)據(jù)登記智能合約、數(shù)據(jù)審核智能合約、數(shù)據(jù)交換智能合約等模塊。

（2）區(qū)塊鏈身份管理套件主要是對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中的節(jié)點和用戶進行身份管理。包括了身份管理以及與原有平臺身份管理系統(tǒng)對接模塊。

（3）區(qū)塊鏈查詢及驗證節(jié)點主要是為數(shù)據(jù)共享追責提供服務。包括前端展示頁面、業(yè)務查詢等模塊。

2 基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享分責管控決策功能

目前政務信息資源共享由單個責任實體負責管控決策，主要存在兩個主要問題：一是如果國家信息系統(tǒng)被網(wǎng)絡攻擊，容易造成系統(tǒng)癱瘓或者做出錯誤的管控決策；二是如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露問題，由于負責數(shù)據(jù)共享的唯一責任方是共享交換管理平臺，那么主要責任承擔方首先便是共享交換管理平臺[7]。

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)通過共識算法實現(xiàn)多個責任實體對于數(shù)據(jù)共享管控的分布式驗證和決策，將原有共享交換平臺的管控權(quán)限分配到多個下級責任實體執(zhí)行，降低了共享交換平臺的管理責任，提高了交換平臺的穩(wěn)定性。

3 基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享確權(quán)功能

通過將帶有數(shù)據(jù)指紋的標簽記錄到區(qū)塊鏈上，可以實現(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)指紋對于數(shù)據(jù)的確權(quán)登記，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重復登記和不授權(quán)傳遞，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)會根據(jù)當前實時的數(shù)據(jù)狀態(tài)對重復登記數(shù)據(jù)和不授權(quán)傳遞做出有效的管控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的確權(quán)。基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享確權(quán)流程如圖1所示。

圖1 基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)共享確權(quán)

4 基于區(qū)塊鏈的公共數(shù)據(jù)共享責任界定功能

通過將數(shù)據(jù)訂閱請求、訂閱請求審批、交互請求、交換請求審批均在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中以狀態(tài)的方式進行驗證和記錄，在數(shù)據(jù)交換時對數(shù)據(jù)打上標簽，標明該數(shù)據(jù)的發(fā)送人、使用人、業(yè)務編號（區(qū)塊鏈賬簿中的記錄編號），然后再將數(shù)據(jù)發(fā)送給請求者使用，而請求者又會有各種應用系統(tǒng)需要調(diào)用數(shù)據(jù)對外提供服務，一旦數(shù)據(jù)泄露，根據(jù)數(shù)據(jù)標簽內(nèi)容和數(shù)據(jù)泄露時間，繼而通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)申請、審批、交互過程的完整還原追蹤，最終確定數(shù)據(jù)安全責任，同時區(qū)塊鏈記錄的不可篡改和簽名可以保證責任人無法對責任進行抵賴。基于區(qū)塊鏈的公共數(shù)據(jù)共享責任界定流程如圖2所示。

圖2 基于區(qū)塊鏈的公告數(shù)據(jù)共享責任界定流程

5 結(jié)束語

本文研究了基于區(qū)塊鏈的政務信息資源共享交換安全防護，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的特點加強共享交換平臺在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)全過程中的安全防護，提出建立區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享分責管控決策功能、數(shù)據(jù)共享確權(quán)功能、數(shù)據(jù)共享責任界定功能，為區(qū)塊鏈技術(shù)在共享交換平臺的應用進行了深入的探索，并提出了比較可信的技術(shù)方案。

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[2]M. Pilkington. Blockchain Technology: Principles and Applications[J]. Research handbook on digital transformations,2016.

[3]王毛路，李莉莉.區(qū)塊鏈行業(yè)創(chuàng)新應用概述[J].軟件和集成電路，2018．

[4]肖炯恩，吳應良.基于區(qū)塊鏈的政務系統(tǒng)協(xié)同創(chuàng)新應用研究[J].管理現(xiàn)代化，2018.

[5]王潔，魏生，戴科冕.基于區(qū)塊鏈的科技金融大數(shù)據(jù)開放共享體系研究[J].現(xiàn)代計算機(專業(yè)版)，2018.

[6]王躍虎.基于區(qū)塊鏈的信息資源共享系統(tǒng)研究[J].圖書情報導刊，2018.

[7]高國偉，龔掌立，李永先.基于區(qū)塊鏈的政府基礎信息協(xié)同共享模式研究[J].電子政務，2018.