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数字档案分布式应用平台设计研究
网络安全与数据治理 6期
云 健1,王 振1,王春霞2
(1.大连民族大学 计算机科学与工程学院,辽宁 大连116650;2,大连民族大学档案馆,辽宁 大连116650)
摘要:在互联网时代背景下,数字档案建设正快速推进。但是,目前已有的数字档案应用系统在存储容量、分布式容灾备份、有序共享及可溯源、确保安全性等方面存在明显瓶颈。如何利用包括区块链技术和分布式技术在内的新一代信息技术研发新的数字档案分布式应用平台已成为研究热点。首先,对数字档案分布式应用平台进行了需求分析。其次,进行了数字档案分布式应用平台所需的区块链分布式存储模型及数字档案移交模型等关键模型设计、区块链账本设计和分布式存储集群设计。接着,设计了基于Fabric联盟链和IPFS技术的数字档案分布式应用平台,并给出了档案移交及其密钥生成的智能合约算法实现等环节。最后进行了系统测试。相关工作为数字档案的海量分布式存储及容灾备份、有序共享及可溯源提供了新的、更可靠的技术保障。
中图分类号:G273
文献标识码:A
DOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2022.06.013
引用格式: 云健,王振,王春霞. 基于联盟区块链及IPFS技术的数字档案分布式应用平台设计研究[J].网络安全与数据治理,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

随着第五次科技革命的到来,信息技术正在高速地蓬勃发展,呈现出多元化、网络化、多媒体化、智能化、虚拟化的趋势。档案的存储方式正由纸质存储转变为数字化存储,且从过去关注档案实体管理转向高度重视知识内容管理。但是,在档案数字化的过程中,新的挑战也随之而来,如数字化档案安全性低、保密性差、有被篡改的可能,数字化档案移交接收流程较不规范、难以溯源等等。

区块链技术不是单一的信息技术,它是数学、密码学、计算机科学乃至经济学、社会学的集成创新,通过“不可篡改”“全程可溯源”“全面一致性”“分布式共享”“合约智能化”“信用塑造”“正向激励”等特性来创造互联网中的信任与价值。区块链由一个个存储数据区块组成的,每个区块头都存储着各自的哈希值,同时也存储着前一个区块的哈希值,哈希值是哈希算法将任意长度的二进制值映射为固定长度的二进制值,它是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式,具有三个安全特性,分别是碰撞阻力、隐秘性、谜题友好,这些特性保证了区块链难以被破解。区块链技术极大地拓展了社会协作的广度和深度,提供了互联网时代的多主体合作机制和组织形式。目前,区块链技术应用已延伸到多个社会服务领域,全球主要国家都在加快布局区块链技术发展。2019年10月24日,中共中央政治局就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习,会议强调要把区块链作为核心技术自主创新重要突破口,要探索利用区块链数据共享模式,实现数据跨部门、跨区域共同维护和利用,促进业务协同办理。目前,区块链技术已正式上升为国家战略。

区块链作为新一代信息技术加速突破应用,目前,包括美国、英国、瑞典、西班牙、爱沙尼亚等国在内的全球主要国家都在加快布局区块链技术在电子政务领域的应用。具体到数字档案工作,已经受到中国政府及学界的广泛关注:一方面,2017年国家档案局将“区块链技术在电子档案管理中的应用”纳入科技项目的立项选题指南,这标志着区块链技术正式走进中国档案界的视野;另一方面,主流学界也普遍认为区块链技术本身与数字档案工作存在契合之处,区块链技术与数字档案管理的基本要求更是高度吻合[。与此同时,也确有部分学者认为现阶段将区块链技术运用于档案管理活动不可行。究其根本原因,有两点:一是,目前区块链在档案管理中的研究,绝大多数都是定性的理论探讨或者对“区块链+档案”特征和愿景的宏观思辨,而切实立足于“档案建设”的“区块链+档案”实际落地应用则鲜有报道;二是,鉴于我国档案工作一直遵循集中统一管理原则,以及现实工作中的数字档案的存储容量往往是巨大的,现有的区块链技术在绝对“去中心化”和“区块存储容量过小(典型应用的区块大小只有1 MB)”两个特点上如果不加以改进,确实难以与现实的档案管理真正对接。

综合以上,本文认为对现有区块链技术及其存储模式进行科学选型、整合、改进和突破,进而切实构建起一个“区块链+档案”的实际落地应用平台具有重要意义。




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作者信息:

云 健1,王 振1,王春霞2

(1.大连民族大学 计算机科学与工程学院,辽宁 大连116650;2,大连民族大学档案馆,辽宁 大连116650)

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