淺析區塊鏈技術在數字檔案館中的應用

盧芷晴

互聯網時代的到來使得“互聯網+”一度成為焦點。而現如今隨著時代的發展，區塊鏈技術已經開始進入我們的生活，全新的經濟社會發展形態已逐步形成，這意味著“區塊鏈+”已從概念變為現實，如“區塊鏈+支付”、“區塊鏈+征信”、“區塊鏈+能源”、“區塊鏈+保險”等等，實現了對互聯網+時代的超越與顛覆[1]。近年來，無論是在理論上還是實踐上關于區塊鏈與檔案的研究有了不少新突破，證明了“區塊鏈+檔案”同樣具有一定的可行性。理論方面，國內外檔案學者紛紛開始研究區塊鏈技術和檔案的聯系;實踐方面，世界上最大、最古老的檔案館之一的英國國家檔案館也已經著手開展名為“Archangel”的項目，計劃運用區塊鏈技術進行檔案管理。另一方面，隨著科學技術的不斷提高，數字檔案館盛行，區塊鏈技術與數字檔案館的關系更為密切，但當前關于區塊鏈技術+檔案的相關研究還不算很多，筆者以“區塊鏈”、“檔案”為關鍵詞在中國知網進行搜索，所得到相關文獻僅有13篇，因此，筆者嘗試基于區塊鏈技術結合數字檔案館的實際，提出新時代下具有實踐性的數字檔案館發展的新路徑[2]。

一、區塊鏈的釋義

（一）區塊鏈的定義

區塊鏈（Blockchain），是一種通過網絡中多個節點共同參與數據的計算和記錄從而使得每個人都能參與數據庫記錄，卻不可篡改的分布式數據庫存儲技術。從技術角度講，區塊鏈技術是基于分布式共識機制、非對稱加密技術、點對點傳輸協議以及腳本代碼系統等技術集成創新而形成的具有去中心化特征的分布式基礎架構與計算范式[3]。一般說來，區塊鏈系統由數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成，主要用于解決信任和安全問題。

（二）區塊鏈技術的發展

區塊鏈技術可謂是新世紀的創世之作，但“創世”絕非無中生有，因此區塊鏈技術也擁有一定的發展歷史，具體可將其分為五個階段：

第一階段，萌芽階段（1976-2006）。1976年，論文《密碼學的新方向》發表。該文章覆蓋了未來幾十年密碼學所有的新的進展領域，包括非對稱加密、橢圓曲線算法、哈希等一些手段，奠定了迄今為止整個密碼學的發展方向，也對區塊鏈的技術的誕生起到決定性作用。隨后相關的理論和技術不斷革新和完善。因此， 1976年可以說是區塊鏈史前時代的元年。

第二階段，實驗階段（2007-2009）。區塊鏈最初是由日裔美國人中本聰（SatoshiNakamoto） 提出并實現的。2008年11月，中本聰在互聯網上發布了一篇著名論文《比特幣：點對點的電子現金系統》，第一次提出區塊鏈的概念。但這個時間段，極少數的人關注和研究區塊鏈，區塊鏈的相關產物也尚未誕生[4]。

第三階段，起步階段（2010-2012）。2010年2月6日誕生了第一個比特幣交易所，由于比特幣的火爆使得作為比特幣的核心與基礎架構的區塊鏈技術開始被關注。

第四階段，發展階段（2013-2015）。2013年，區塊鏈的相關產物逐步推出市場。2015年11月英國著名雜志 《經濟學人》發表了一篇封面文章 《區塊鏈，信任的機器》，文章深刻的揭示了區塊鏈技術的巨大優勢與潛力，此后，區塊鏈作為一個商業的概念，開始逐步進入了公眾的視野，大批的區塊鏈產物蜂擁而至。

第五階段，主流階段（2016-2018）。當前，全球已經開始掀起一輪區塊鏈的熱潮，各項數字都顯示出區塊鏈技術進入了高速增長的時代，區塊鏈技術已然成為各行各業關注的重點。

過去，區塊鏈的發展歷史相對較短，但未來，區塊鏈技術應用必將越來越廣泛，其“前途”將無可限量。

（三）區塊鏈技術的特點

區塊鏈技術最明顯的特點是信息不可篡改和去中心化。

1.信息不可篡改

以往的信息存儲，不僅容易被篡改而且還難以被發現，而區塊鏈就利用哈希算法很好的規避了信息被篡改的風險[5]。一方面，哈希算法的加密過程是不可逆的，這就表明其他人無法通過輸出的散列數據倒推原本的信息內容。另一方面，所輸入的信息內容與輸出的散列數據又是一一對應的，任意一個輸入信息的變化，都會導致最終輸出的散列數據發生變化。若他人想修改原有的信息內容，除非能夠同時控制系統中超過51%的節點，否則單個節點上對數據庫的修改是無效的，這就使得信息只要經過驗證并添加至區塊鏈，就會得到永久存儲，無法更改（具備特殊更改需求的私有區塊鏈等系統除外），由此可見，區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。

2.去中心化

去中心化是區塊鏈又一明顯的特征。所謂去中心化是指一個去中心化的分布式賬本數據庫，具體來說就是把信息分散存儲在區塊鏈網絡中的不同節點上，如圖1。

該特征充分表明區塊鏈能夠有助于信息更加透明與公開，從而建立起信息透明度極高的信息存儲系統。首先，存儲在區塊鏈中的信息記錄對全網節點是透明的，每一次更新修改其中的信息記錄的操作對全網節點同樣也是透明的，這就幫助區塊鏈系統建立起良好的信任基礎。其次，區塊鏈系統又是開放的。不僅與信息直接相關各方的私有信息總會被加密，而且區塊鏈中的信息對所有人公開（具有特殊權限要求的區塊鏈系統除外），任何人或參與節點都可以利用公開的接口查詢區塊鏈中的全部信息記錄。

二、區塊鏈技術在數字檔案館管理中的優勢

數字檔案館是指存儲和利用檔案信息資源的信息空間，是一個由眾多檔案資源庫群、檔案信息資源處理中心、檔案用戶群構成的數字檔案館群體，是政務信息公開的有力工具。數字檔案館主要存儲的是電子檔案，但一直以來，電子檔案的安全性和真實性都是學界關注的重點問題。因此，結合區塊鏈的特點可以發現，區塊鏈技術運用在數字檔案館管理之中具有一定的可行性[6]。

首先，從數字檔案館角度出發，區塊鏈和數字檔案館都是依托計算機運作的，運用區塊鏈技術能夠提高電子檔案的真實性和安全性。區塊鏈存儲與傳統的數據庫相差甚遠，傳統的數據庫中的數據是存儲在特定的數組或表格中，擁有創建（Creat）、讀（Read）、更新（Update）、刪除（Delete）、安全、訪問控制和分配等功能，是通過中心管理功能來控制該數字系統的。這種模式是把整個系統開放給最終用戶，并要求用戶對該系統負責。而區塊鏈所存儲的信息都是一次寫入只讀數據庫，所以存儲在里面的信息只能被創建[7]。區塊鏈還運用了哈希算法和共識機制等不同技術手段的優勢能夠促使區塊鏈網絡中的各個節點共同維護同一個分布式數據，同時每一區塊都存有上一區塊的哈希值，因此，將電子檔案信息存儲在區塊鏈系統中，可以有效的保證電子檔案的信息內容不能被任意篡改和刪除。此外，所有篡改、破壞信息內容的行為都將被記錄，都可被追溯。一直以來，由于電子檔案依賴計算機，而計算機又存在一定的不穩定性，因此，電子檔案的安全問題都是公眾最為擔心的問題。數字檔案館正是可以利用區塊鏈保存信息的這一特性，將電子檔案存儲在區塊鏈系統內，保障檔案信息不能隨意被篡改，保證了其準確性，為電子檔案信息提供安全的存儲環境。

其次，從區塊鏈技術的角度來看，其應用具有一定的技術可行性，可以完善、提高數字檔案館的系統。區塊鏈技術從孕育到出現再到發展已有一段時間，發展至今已經有一定的成熟度和穩定性，加上近年來，全國各地紛紛推出規范及推動區塊鏈技術發展的相關政策，更加速了區塊鏈的發展。中央方面，加大對ICO項目的監管、積極推動國內區塊鏈的相關領域研究、標準化制定以及產業化發展;各個地方如北京、上海、廣州、重慶、深圳、江蘇、浙江、貴州、山東、江西、廣西等多地發布政策指導信息，開展對區塊鏈產業鏈布局[8]。

最后，從社會的角度出發，數字檔案館運用區塊鏈技術能夠更加充分的體現其社會價值。數字檔案館與傳統的檔案館相比，利用網絡對公眾提供各種形式多樣的檔案服務，能夠打破時間、空間的局限性，因此更具開放性。而這一特點正好與區塊鏈具有透明性的特征相符，將區塊鏈系統運用到數字檔案館中能夠有效的提升檔案利用者對檔案的信任程度，加強檔案利用者和檔案機構之間的信任關系，同時也使得檔案行政管理機關可以從更宏觀的角度對各單位進行統一監管與指導，從而充分發揮數字檔案館的作用和價值。

綜上，區塊鏈技術應用到數字檔案館的管理之中具有一定的優越性，然而，截止至今仍未有過多相關的體系或產品出現，因此需要更加全面深入的探討和研究，才能使二者更好的結合，最大限度的展示出二者的優勢，提高數字檔案館的服務質量，更好的為公眾服務。

三、基于區塊鏈技術的數字檔案館管理路徑探析

區塊鏈技術運用到數字檔案館中并不是指運用到數字檔案館管理的某一環節，而是運用到數字檔案館管理的全過程，特別是存儲、保管和利用環節。

（一）基于區塊鏈技術的數字檔案館存儲模式

隨著時代的發展，數據存儲趨勢的不斷發展讓人更加令人鼓舞，特別是在互聯網時代下，大部分信息都依托計算機進行存儲，電子信息量與日俱增，社會已進入信息大爆炸時代[9]。新時代下，檔案的數量也越來越多，尤其是電子檔案，對數字檔案館的檔案存儲模式的安全性和存儲量也有了更高的要求，利用區塊鏈技術則可以很好的解決這一需求。基于區塊鏈的數字檔案存儲系統儲存檔案的過程如下：

當數字檔案館接收到需要歸檔的電子檔案或經過數字化的檔案時，系統將自動讀取其內容及元數據，創建數據分片，將需要歸檔的檔案信息分成更小的段，并且根據計算結果得到一個固定長度的數字摘要。所存儲檔案內容會被分片分解為可管理的塊，分布在多個節點上[10]。結束后，檔案工作人員需要根據不同檔案的性質設定訪問權限、保管期限等，對需要保密的的檔案內容所在的分片進行加密。再統一把檔案利用權限、保密期限、保管時間、檔號、數字摘要等以代碼的形式錄入到區塊鏈系統并形成智能合約，最終完成檔案的存儲。

（二）基于區塊鏈技術的數字檔案館保管模式

實體檔案館在保管檔案時要做到十防：防盜、防火、防蟲、防鼠、防潮、防塵、防高溫、防光、防霉、防有害氣體，從而來保護實體檔案的安全。而數字檔案館保管檔案最重要的也是保證檔案的安全性、真實性，利用區塊鏈技術中數字簽名、時間戳技術就可以更好的實現以上的要求[11]。

1.數字簽名

數字檔案館需要依賴計算機來運作，因此具有一定的不穩定性，所存儲的檔案信息容易被篡改，區塊鏈技術具有不可被篡改的特點，能夠很好的彌補數字檔案館的這點不足。區塊鏈技術之所以具有不可篡改性主要是通過利用PKI機制的數字簽名來實現的，可以有力的保證保存在區塊鏈系統中數據的完整性、真實性。區塊鏈的數字簽名使用了非對稱加密技術和數字摘要技術實現接收方能通過發送方的公鑰認證發送方的身份、通過私鑰方式簽署別人偽造不了信息的簽名、從而保證了數據的完整性、保證了數據不可有任何篡改。首先，數字檔案館工作人員需要通過哈希算法求出所存儲的檔案信息的哈希值，并運用私鑰來加密此哈希值。然后，工作人員需要把加密后的哈希值和待發送的檔案信息一起發給驗證人員，從而利用公鑰對加密的哈希值進行解密，還原出哈希值1，再進行哈希運算，生成哈希值2。最后，比較哈希值1和哈希值2，如果相等則代表檔案信息無篡改，否則就意味著檔案信息被篡改了[12]。

2.時間戳

所謂時間戳是指一份能夠表示一份數據在一個特定時間點已經存在的完整的可驗證的數據，時間戳使區塊鏈上所有數據都具有時間標記，有了它就可以準確的記錄區塊鏈上所保存的數據什么時候發生了什么事情，任何數據發生任何變化都可以清晰的反映出來，區塊鏈正是通過時間戳保證每個區塊依次順序相連。運用到數字檔案館當中，時間戳是一個經加密后形成的憑證文檔，它應當包括存儲在數字檔案館中的檔案的摘要、數字檔案館接收到檔案的日期和時間等必要信息。在日后的管理和應用中，任何一份檔案有任何的變更都會形成新的時間戳，若出現了被篡改的情況，也能通過時間戳追溯并恢復。

（三）基于區塊鏈技術的數字檔案館利用模式

一直以來，檔案的利用都是檔案行業重點關注的問題，各方都想盡辦法想為公眾提供更加優質的檔案利用服務。但檔案利用的基本要求是安全利用，因此檔案的利用具有一定的門檻。盡管近年來，一直努力降低這個門檻，但檔案的性質決定了檔案利用永遠不可能是零門檻的，不可能任何人任何時間都可以利用檔案。以往，檔案利用者想要在實體檔案館中享受閱覽檔案原件、復制件，制發檔案證明等檔案利用服務，必須提供一定的身份信息和證明。而如今，基于區塊鏈技術的數字檔案管理系統中也需要保證只有當用戶擁有利用權限或當涉密檔案度過保密期后，區塊鏈才向外輸出檔案內容，因此身份認證這一步驟十分重要。

區塊鏈的突出特點是去中心化。區塊鏈上的數據可以完全證明信用度，陌生人之間將不需要第三方（包括人和機構）提供信用背書，甚至不需要國家權力存在的情況下證明一個人的身份，從而做到去中心化。因此，在區塊鏈身份認證系統（ID Chain）中不用依賴集中實體而只需要提供到私鑰就能完成身份認證。第一次使用數字檔案館的檔案利用者需要在區塊鏈身份認證系統上輸入姓名、出生日期、證件號碼、指紋或其他生物信息等個人信息，并通過認證，此后檔案利用者就被賦予了檔案利用的權限，檔案利用者有需要時就可以利用公鑰利用數字檔案館中各種豐富多樣的檔案內容，包括閱讀開放檔案的全文、復制檔案內容、在線觀看相關音頻資料。有了身份認證這一環節，就可以更好的提高數字檔案館的安全性，保障所存儲的檔案信息的安全。值得注意的是，身份認證并不會導致檔案利用者信息的泄露。雖然區塊鏈具有一定的透明性，然而智力的透明性與所存儲的檔案內容的檔案隱秘性是完全不相沖突的。所謂的透明是運作的透明，不存在隱瞞、欺騙，正是這種透明促進保存在區塊鏈系統中的檔案內容的保密性[13]。

無論如何，區塊鏈技術還算是新事物，任何一樣新鮮事物都必須經過曲折發展的階段，就目前的情況來看，區塊鏈技術是否能成功應用到數字檔案館也仍是未知之數，但有一點是可以肯定的，區塊鏈技術已經逐漸的影響著我們的生活方式，未來也將給數字檔案館乃至檔案行業帶來很多新的可能，因此，在這個瞬息萬變的社會，無論什么時候都應當及時關注時代技術、信息的發展，時刻保持與時俱進以保證檔案事業永盛不衰的發展。

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作者單位：上海大學圖書情報檔案系