分析區塊鏈技術在高校檔案管理中的運用

李薇　孫康燕

摘 要：隨著計算機技術的廣泛應用和信息技術的飛速發展，為檔案管理提供了優越的技術支持。其中區塊鏈技術異軍突起，由于在安全、便捷方面有了新的突破，成為了當下最受歡迎的一種技術。此外，由于數字檔案的興起存在著易修改和網絡環境復雜等特點，無形中增加了管理過程中的難度。高校檔案中保存的信息與學生學習生涯以及學校發展緊密相連，因此提高其安全性尤為重要。本文重點針對區塊鏈技術在高校檔案管理中的運用展開分析，以期提高檔案管理效率。

關鍵詞：區塊鏈技術;高校檔案;管理

在當今社會，計算機技術與信息技術成為時代的新寵兒，它們的發展影響了人們的生活方式和工作方式，在此背景下，檔案管理面臨著新的改革與優化，電子化管理以及數字化管理已經成為一種趨勢。傳統紙質版檔案管理方式查找速度慢、管理流程復雜差，大大降低了工作效率。現有的信息化檔案管理，由于受網絡影響存在著域名劫持、服務器入侵、內容篡改等問題，嚴重威脅著系統的安全性和真實性。區塊鏈技術作為信息化時代下的產物，是一種混合型技術，融合了密碼學、概率論、共識機制和分布式網絡等多種計算機技術，具有很強的防篡改性和去中心化特點，非常適合電子檔案保護。本文通過借鑒“區塊鏈技術”的基本理念與技術特性，就高校檔案管理方式，提出探索性建議。

一、區塊鏈技術的概念和特征

目前，針對區塊鏈并沒有明確的定義，其中公認的說法是區塊鏈最偉大的應用之一為比特幣，即“一個不依靠信任的電子交易系統”。但從技術角度來講，區塊鏈屬于典型的分布式系統。隨著比特幣的暴漲，區塊鏈技術也迎來了新的發展機遇，逐漸滲透至金融服務、醫療保健、供應鏈管理、文化娛樂、教育就業、社會公益等六大領域。雖然區塊鏈是一個全新概念，但不是全新技術，它是由分布式賬本技術、密碼學、點對點網絡技術、共識機制等多種技術的組合。發展至今，區塊鏈技術已經具備了分布式、免信任、時間戳、非對稱加密、智能合約等五大特征，可以為金融、經濟、科技甚至政治等各領域帶來深刻的變革。區塊鏈技術的去中心化特點主要指節點的隨意性，節點的數量沒有限制，但必須遵循相同的共識機制，在固定的時間間隔中不斷產生新區塊，存儲新的交易記錄。

二、區塊鏈技術中的相關技術功能分析

1.P2P網絡技術

P2P網絡技術又稱為對等互聯網絡技術，用于節點之間的通信，相對于傳統的C/S模式而言，節點之間同時具備接收和提供服務的功能，不存在中心化的控制機制。P2P網絡技術的優點為數據的一致性容易控制，系統也容易管理，但同時也存在服務器端壓力過大、單一失效等問題。目前，主要應用于分布式科學計算、文件共享、語音通信、直播等方面。區塊鏈技術就是一個對等的動態網絡，系統容量跟隨節點的增加和退出數目而變化。

2.分布式賬本技術

該技術本質上是一種由多個節點、不同物理地址維護的賬目數據，屬于一種去中心化的數據庫。賬本中所有數據的變動都會在節點的副本中反映出來，很大程度上增強了賬本篡改的難度，防止數據被任意篡改，影響真實性。區塊鏈技術采用了哈希算法的分布式賬本技術，該算法屬于一種單向密碼機制，保證區塊鏈中的信息不容易被篡改，它以不可逆的方式將區塊壓縮映射成為一串隨機散列，節點通過哈希計算驗證區塊鏈中哈希值是否正確，從而監控數據的完整性。

3.共識機制

共識機制是前兩種技術的核心，它解決了區塊鏈如何在分布式場景下達成一致性的問題，換句話說，就是保證了在去中心化思想基礎上，節點之間還可以相互信任。當下常見的共享機制主要包括POW和POS兩種，POW主要通過評估系統中的工作量，分享數字貨幣;POS主要通過評估持有代幣的數量和時長決定獲得記賬權的機制。兩者的本質區別在于區塊鏈技術所獲得的價值。除了上述兩種機制外，還有許多類型的共識算法，系統管理人員可以根據實際所需選擇不同共識算法。

4.智能合約

智能合約是一種具備自我驗證、自動執行的計算機程序。在區塊鏈不斷流行的背景下，是區塊鏈被稱之為“去中心化的”重要原因，它允許我們在不需要第三方的情況下，執行可追溯、不可逆轉和安全的交易。智能合約與傳統合約最本質的不同在于它是由計算機生成的，通過代碼解釋參與方的相關義務。由于智能合約的參與方都是互聯網上的陌生人，因此只有滿足代碼編寫的要求時，才會產生相應的結果。部署的智能合約將會被復制到每個區塊鏈節點上，從而防止合約內容被篡改，保證數據的安全性。

5.密碼學

人類使用密碼的歷史幾乎與使用文字的時間一樣長，公鑰密碼學的產生才使得密碼學成為網絡中保障信息安全的核心技術。它的出現使加密與解密成為了兩個相互獨立的過程，彼此之間在密碼體制中不再共享密鑰，極大地增加了數據的安全性。在區塊鏈技術中，密碼學主要用于完善其布隆過濾器、同態加密、數字簽名、數字證書等功能，它們共同促進了區塊鏈的長期健康發展。

三、高校檔案管理中應用區塊鏈技術的需求分析

1.功能需求分析

從功能角度來看，檔案管理功能主要分為三部分：檔案管理子系統、檔案管理保護模塊以及系統監控平臺。

檔案管理子系統用于實現基于區塊鏈的檔案管理系統的業務功能，具體包括檔案管理與檢索、權限管理與用戶管理。當管理員改變系統數據狀態時，后臺會調用RESTful接口將數據存儲在區塊鏈上，實現對數字檔案的保護。檔案管理子系統還需要對檔案進行檢索操作，對只存在于區塊鏈保護子系統的檔案信息進行突出顯示。對于角色控制，不同人員角色不同，對檔案的操作權限也不同。

檔案管理保護主要包括檔案保護與驗證、RESTful接口服務。其中，檔案保護與驗證指將檔案附件和屬性信息加密存儲到IPFS中，并將摘要信息存儲在區塊鏈中，實現公有區塊鏈對私有區塊鏈的驗證、私有區塊鏈對IPFS中存儲的檔案對象進行驗證以及檔案對檔案數據進行驗證等。RESTful接口服務中傳輸的檔案數據需要加密并計算數字簽名，之后使用http協議進行傳輸，保證檔案數據在傳輸中安全性。

系統監控平臺包括服務器和應用程序監控，以及穩定性保障和告警通知。其中服務器監控主要用于監控區塊鏈節點的運行狀態，包括CPU、內存、硬盤、網絡寬帶和各類服務器。穩定性主要保障監控主機的穩定，避免單點故障的發生。一旦系統運行中出現警報或錯誤提示，能夠通過各種渠道通知給管理員。

2.非功能需求分析

非功能需求主要站在系統長期運行和維護的角度進行考慮，具體包括系統高效性、安全性、擴展性和可靠性。既能夠提高數據效率，防止檔案數據的泄露和篡改，又能夠進行系統維護與功能增新，具有較低的出錯率和較為完善的容錯機制和告警機制，以及數據的備份和恢復機制。從而全方位的保障高校檔案管理系統的可持續發展，為保護高校隱私奠定基礎。

四、區塊鏈技術在高校檔案管理中的具體應用

1.利用“時間戳”特性保證檔案數據的原始性和真

實性

近年來，針對高校檔案的真實性出現了學歷造假、學籍造假、科研造假等威脅，這一現象除了反映出不法分子對利益的錯誤追求，更折射出了高校檔案管理存在漏洞，導致居心叵測之人有機可乘。為此，在高校檔案管理中，可以利用區塊鏈技術防止此類現象的發生。區塊鏈中的數字簽名、時間戳和數字摘要三大技術可以有效防止文件偽造。數字簽名主要防止文件的作者造假，對文字的責任者進行識別;時間戳主要防止時間造假，可以記錄文件的形成時間;數字摘要主要通過哈希值的變化防止文件內容造假。當文件的時間、作者和內容都有了層層防偽保障后，可以最大化的保證其原始性和真實性。其中最重要的當屬哈希值的設置，它會將對文件的操作記錄按照時間順序形成鏈式結構，相鄰兩個區塊鏈中的哈希值相互交錯，可以保證區塊鏈的首位相接，達到“牽一發而動全身”的效果。但由于考慮到檔案管理的成本，筆者認為檔案管理員可以直接借助區塊鏈追溯整個檔案的形成和保管過程，利用其不可逆性和不可更改性，防止檔案數據被偽造。

2.利用“免信任”特性建立檔案智能身份認證系統

高校檔案一般保管學校干部人事檔案和學生檔案，與高校發展的隱私息息相關。為了區分所保管檔案對應的對象角色，設立不同權限，防止出現權限或功能混淆現象，筆者認為高校檔案管理員可以利用區塊鏈技術中“免信任”特性建立智能身份認證。區塊鏈技術中的分布式賬本技術本就屬于一種去中心化的數據庫，本質上是一種由多個節點、不同物理地址維護的賬目數據，不存在單一用戶對它的控制，必須按照特定的規則和共識進行操作，因此，它可以實現機器信任，通過將各類證書在區塊鏈上公證，變成普遍信任的證書。基于此，高校可以利用區塊鏈技術的“免信任”特征，建立一個全民共享的分布式智能身份認證系統，為全校師生創建一個區塊鏈身份證，身份證上除了顯示照片、姓名、聯系方式、電子錢包地址外，還可以分布專屬二維碼、交易編號以及哈希算法證明等，確保身份證不會丟失與篡改，實現永久性記錄。以高校學生智能身份證創建為例，可以綁定個人檔案、入學錄名冊、登記表、成績表、實習鑒定表、獎懲材料、黨員組織材料以及畢業登記表等。通過區塊鏈對學生學籍學歷檔案信息的認證，降低學校人力與物力的消耗，提高在高校學生畢業時期檔案管理的效率，促進人才信息的自由快速流動。

3.利用“分布式”維護高校檔案信息安全

當前，大部分高校檔案管理系統屬于中心化網絡，一旦出現網絡攻擊或網絡環境變得惡劣，整個系統都有可能被破壞甚至癱瘓，影響可持續發展。區塊鏈技術中的分布式賬本技術具有去中心化的特征，在高校檔案管理中，可以運用區塊鏈技術，構建分布式檔案數據庫，使數據庫不再依賴中央節點，能夠具備高冗余、高容錯功能。在這樣的智能化數據庫中，每個節點都保存有同樣的區塊鏈數據，并且都參與數據的驗證與維護，這樣既能夠保障整個網絡檔案信息的原始性和權威性，又可以保證整個區塊鏈環境下檔案的安全性，當某一個節點受到攻擊后，整個平臺中的檔案信息和系統運行不會受到影響。以此設想為例，高校中的每個歸檔部門都可以作為一個單獨的分布式節點，建立一個完整的區塊鏈總賬本，容納記錄、存儲與結果正確性的驗證。

4.利用“非對稱加密”特性保障數據傳輸中的安全

非對稱加密技術包括信息加密、數字簽名和登錄認證，加密和解密過程中使用非對稱密碼，即公鑰和私鑰。私鑰屬于密鑰，一般不對外公開，再加上公鑰的生成過程不可逆，外人無法通過公鑰推斷出私鑰。高校檔案同樣分為公共、私有和機密三種，不同類型的檔案公開對象和范圍不同，通過利用區塊鏈技術，一方面可以保障公共檔案的原始性和權威性，另一方面可以保障其它兩種檔案在傳輸過程中的安全性。以私有檔案信息的傳輸為例，當用人單位發出調用高校畢業生檔案信息的請求后，學校可以采用私鑰加密后將檔案信息發送給用人單位，這樣在傳輸過程中可以確保是真實由高校發送過來的學生檔案信息。

5.利用“智能合約”特性維護和執行各類契約關系

智能合約包含了有關交易的所有信息，互聯網的陌生人只有受制于有約束力的數字化協議，才會被允執行操作。智能合約啟動后，不再受人為干預的影響，當一方出現違約行為后，智能合約能夠自動的確保另一方規避違約方造成的損失。這一特性在高校檔案管理中的運用，可以快速為檔案管理找到一條問題解決的方案。比如，高校檔案機構與計算機公司簽訂的服務器和個人終端等安裝應用協議后，一旦智能合約出現，就會執行預先編好的合同條款，規范和約束合同雙方的行為，省去了傳統操作過程中驗收把關、支付等繁瑣過程，大大提高了時間和精力的利用效率，能夠有效降低成本，完善檔案管理中的各種交易。當然，這些設想需要高校檔案管理員根據本校財務情況、檔案管理實際合理采用，避免區塊鏈技術增加學校運營負擔，影響學校的可持續

發展。

五、結語

綜上所述，區塊鏈技術作為一種蓬勃發展的新技術，在高校檔案管理中的應用屬于一個新的研究課題，很大程度上可以為高校傳統檔案管理方式帶來沖擊與優化，不僅能夠保證檔案數據的原始性和真實性、建立檔案智能身份認證系統、維護高校檔案信息安全，還可以保障數據傳輸中的安全以及維護和執行各類契約關系。但在實際應用中，高校檔案管理人員要結合學校實際，科學選擇不同技術，積極應對，去粗取精，提高檔案管理效率，推動區塊鏈技術的發展。

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（作者單位：玉溪師范學院）