《電子技術(shù)應(yīng)用》
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數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)研究
網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理 6期
云 健1，王 振1，王春霞2
(1.大連民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連116650；2,大連民族大學(xué)檔案館，遼寧 大連116650)
摘要： 在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，數(shù)字檔案建設(shè)正快速推進(jìn)。但是，目前已有的數(shù)字檔案應(yīng)用系統(tǒng)在存儲(chǔ)容量、分布式容災(zāi)備份、有序共享及可溯源、確保安全性等方面存在明顯瓶頸。如何利用包括區(qū)塊鏈技術(shù)和分布式技術(shù)在內(nèi)的新一代信息技術(shù)研發(fā)新的數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)已成為研究熱點(diǎn)。首先，對(duì)數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行了需求分析。其次，進(jìn)行了數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)所需的區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)模型及數(shù)字檔案移交模型等關(guān)鍵模型設(shè)計(jì)、區(qū)塊鏈賬本設(shè)計(jì)和分布式存儲(chǔ)集群設(shè)計(jì)。接著，設(shè)計(jì)了基于Fabric聯(lián)盟鏈和IPFS技術(shù)的數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)，并給出了檔案移交及其密鑰生成的智能合約算法實(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)。最后進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。相關(guān)工作為數(shù)字檔案的海量分布式存儲(chǔ)及容災(zāi)備份、有序共享及可溯源提供了新的、更可靠的技術(shù)保障。
中圖分類號(hào)： G273
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2097-1788.2022.06.013
引用格式： 云健，王振，王春霞. 基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈及IPFS技術(shù)的數(shù)字檔案分布式應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理，2022，41(6)：90-101.
Research on the construction of digital archives distributed application platform based on consortium blockchain and IPFS technology
Yun Jian1，Wang Zhen1，Wang Chunxia2
(1.School of Computer Science and Engineering，Dalian Minzu University，Dalian 116650，China； 2.Archives of Dalian Minzu University，Dalian 116650，China)
Abstract： In the context of the Internet era, the construction of digital archives is advancing rapidly. However, the existing digital archive application systems have obvious bottlenecks in terms of storage capacity, distributed disaster recovery backup, orderly sharing and traceability, and ensuring security. How to use the new generation of information technology including blockchain technology and distributed technology to build a new distributed application platform for digital archives has become a research hotspot. Firstly, the demand analysis of the digital archives distributed application platform is carried out. Secondly, the key model design, blockchain ledger design and distributed storage cluster design, such as the blockchain distributed storage model and digital file transfer model required by the digital archives distributed application platform, are carried out. Then, a distributed application platform for digital archives based on Fabric consortium chain and IPFS technology is constructed, and the implementation of the smart contract algorithm for archive handover and key generation is described. Finally, a system test was carried out. The related work provides a new and more reliable technical guarantee for the massive distributed storage and disaster recovery backup, orderly sharing and traceability of digital files.
Key words : digital archives；consortium blockchain；distributed storage；Fabric；IPFS；smart contract

0 引言

隨著第五次科技革命的到來，信息技術(shù)正在高速地蓬勃發(fā)展，呈現(xiàn)出多元化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化、智能化、虛擬化的趨勢(shì)。檔案的存儲(chǔ)方式正由紙質(zhì)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化存儲(chǔ)，且從過去關(guān)注檔案實(shí)體管理轉(zhuǎn)向高度重視知識(shí)內(nèi)容管理。但是，在檔案數(shù)字化的過程中，新的挑戰(zhàn)也隨之而來，如數(shù)字化檔案安全性低、保密性差、有被篡改的可能，數(shù)字化檔案移交接收流程較不規(guī)范、難以溯源等等。

區(qū)塊鏈技術(shù)不是單一的信息技術(shù)，它是數(shù)學(xué)、密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)乃至經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)的集成創(chuàng)新，通過“不可篡改”“全程可溯源”“全面一致性”“分布式共享”“合約智能化”“信用塑造”“正向激勵(lì)”等特性來創(chuàng)造互聯(lián)網(wǎng)中的信任與價(jià)值。區(qū)塊鏈由一個(gè)個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)區(qū)塊組成的，每個(gè)區(qū)塊頭都存儲(chǔ)著各自的哈希值，同時(shí)也存儲(chǔ)著前一個(gè)區(qū)塊的哈希值，哈希值是哈希算法將任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為固定長(zhǎng)度的二進(jìn)制值，它是一段數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式，具有三個(gè)安全特性，分別是碰撞阻力、隱秘性、謎題友好，這些特性保證了區(qū)塊鏈難以被破解。區(qū)塊鏈技術(shù)極大地拓展了社會(huì)協(xié)作的廣度和深度，提供了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的多主體合作機(jī)制和組織形式。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用已延伸到多個(gè)社會(huì)服務(wù)領(lǐng)域，全球主要國(guó)家都在加快布局區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展。2019年10月24日，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行第十八次集體學(xué)習(xí)，會(huì)議強(qiáng)調(diào)要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，要探索利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨部門、跨區(qū)域共同維護(hù)和利用，促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同辦理。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)已正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略。

區(qū)塊鏈作為新一代信息技術(shù)加速突破應(yīng)用，目前，包括美國(guó)、英國(guó)、瑞典、西班牙、愛沙尼亞等國(guó)在內(nèi)的全球主要國(guó)家都在加快布局區(qū)塊鏈技術(shù)在電子政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。具體到數(shù)字檔案工作，已經(jīng)受到中國(guó)政府及學(xué)界的廣泛關(guān)注：一方面，2017年國(guó)家檔案局將“區(qū)塊鏈技術(shù)在電子檔案管理中的應(yīng)用”納入科技項(xiàng)目的立項(xiàng)選題指南，這標(biāo)志著區(qū)塊鏈技術(shù)正式走進(jìn)中國(guó)檔案界的視野；另一方面，主流學(xué)界也普遍認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)本身與數(shù)字檔案工作存在契合之處，區(qū)塊鏈技術(shù)與數(shù)字檔案管理的基本要求更是高度吻合[。與此同時(shí)，也確有部分學(xué)者認(rèn)為現(xiàn)階段將區(qū)塊鏈技術(shù)運(yùn)用于檔案管理活動(dòng)不可行。究其根本原因，有兩點(diǎn)：一是，目前區(qū)塊鏈在檔案管理中的研究，絕大多數(shù)都是定性的理論探討或者對(duì)“區(qū)塊鏈+檔案”特征和愿景的宏觀思辨，而切實(shí)立足于“檔案建設(shè)”的“區(qū)塊鏈+檔案”實(shí)際落地應(yīng)用則鮮有報(bào)道；二是，鑒于我國(guó)檔案工作一直遵循集中統(tǒng)一管理原則，以及現(xiàn)實(shí)工作中的數(shù)字檔案的存儲(chǔ)容量往往是巨大的，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈技術(shù)在絕對(duì)“去中心化”和“區(qū)塊存儲(chǔ)容量過小(典型應(yīng)用的區(qū)塊大小只有1 MB)”兩個(gè)特點(diǎn)上如果不加以改進(jìn)，確實(shí)難以與現(xiàn)實(shí)的檔案管理真正對(duì)接。

綜合以上，本文認(rèn)為對(duì)現(xiàn)有區(qū)塊鏈技術(shù)及其存儲(chǔ)模式進(jìn)行科學(xué)選型、整合、改進(jìn)和突破，進(jìn)而切實(shí)構(gòu)建起一個(gè)“區(qū)塊鏈+檔案”的實(shí)際落地應(yīng)用平臺(tái)具有重要意義。




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作者信息：

云  健1，王  振1，王春霞2

(1.大連民族大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連116650；2,大連民族大學(xué)檔案館，遼寧 大連116650)

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