基于区块链技术的档案信息化与数据安全管理

摘 要：区块链作为一种分布式账本，通过其不可篡改和去中心化的特性，为档案管理提供了新的可能性。文章首先介绍了区块链的定义、起源、工作原理和核心特性。然后，深入探讨了区块链在档案信息化建设中的应用，包括利用其分布式特性实现持久性档案存储，增强档案数据的完整性和真实性，提高档案数据的可追溯性与透明度，并通过智能合约自动化档案管理流程。最后，聚焦于基于区块链的档案数据安全管理策略，包括选择和实施适当的区块链类型，利用加密技术保护数据，建立完善的智能合约运行规则和完善数据备份和恢复机制。通过综合应用区块链技术，可以有效增强档案信息化的可靠性和安全性，为档案管理带来革新性的变革。

关键词：区块链；档案；信息化；数据安全

随着信息技术的不断发展，传统的档案管理方式面临着前所未有的挑战和机遇，数字化和信息化成为档案管理领域的重要发展趋势。在这一背景下，区块链作为一种新兴的技术，在档案管理领域显示出巨大的潜力。在档案管理领域，区块链因其分布式、不可篡改和透明的特性，成为确保档案数据完整性和安全性的理想选择[1]。尽管区块链技术具有很多优势，但在档案管理领域的应用仍处于初步阶段，尚有许多问题和挑战需要解决。对区块链技术在档案管理中的应用进行深入研究，不仅可以帮助我们理解其潜在的优势和限制，还可以为该领域的进一步发展提供参考。

1 区块链技術概述

区块链技术2008年首次提出以来已经引起了全球范围内的广泛关注。作为比特币的底层技术，区块链最初的目的是创建一种去中心化的数字货币系统，允许用户在没有第三方干预的情况下进行交易[2]。很快，各行各业开始意识到这一技术在许多领域的潜力，这其中也包括档案管理领域。档案通常包含敏感或重要的信息，对信息安全要求极高，区块链的引入为档案管理提供一种革新的方式，在没有中心化控制的情况下，能够保护和存储信息，极大地保证了信息流通各个环节的安全性[3]。

区块链由一系列数据块组成，每个数据块包含一组交易记录，并通过密码学方法链接到前一个块。当新的交易被验证并添加到区块链时，每个网络节点会更新其区块链的副本，确保数据的一致性。这种分布式和去中心化的特性使得区块链在保护数据免受篡改和未经授权访问方面具有显著优势。通过使用区块链，档案管理人员可以确保数据的可追溯性和不可篡改性[4]。此外，区块链的透明性特性可以为档案的审计提供便利。这些核心特性使区块链成为档案管理的强大工具，有望在档案信息化建设和信息安全管理中发挥重要作用。

2 区块链在档案信息化管理中的应用

2.1 面向持久性的分布式档案存储

档案管理要求档案资源能够经受时间的考验。传统的档案存储方法往往难以保证数据的长期可用性，容易受到物理损坏和其他风险的影响。这是由于传统的档案存储通常依赖于中心化的数据库和物理介质。这种中心化的方法存在一定缺陷。首先，由于数据集中存储在单一位置，无形中增加数据损失或损坏的风险。其次，中心化系统通常更容易受到网络攻击，攻击者可以专注于单一的目标。此外，随着时间的推移，物理介质的退化和技术的变革可能导致数据的丢失或不可访问。对此，区块链技术提供了一种去中心化的存储解决方案，通过在网络上的多个节点分布式存储数据来克服传统存储的局限性[5]。在区块链中，档案数据被分成多个块，并通过密码学链接在一起。每个节点都保存着整个区块链的副本，这意味着即使某些节点出现故障，数据仍然是安全和可访问的。此外，由于数据在多个地点存储，攻击者很难同时攻击所有节点，从而增加了数据的安全性。去中心化的存储结构通过多节点备份和数据不可篡改性，为保护档案的长期可用性提供了强大的解决方案，不仅增强了数据的安全性，还通过确保数据的完整性和真实性，为档案信息长期保护提供了可靠支持。

2.2 利用哈希函数和时间戳增强档案数据的完整性和真实性

2.2.1区块链的数据不可篡改性是其核心特性之一。这得益于加密哈希函数和共识算法的巧妙结合。具体来说，每个区块内包含的一系列交易都会经过哈希加密处理，而新区块则携带前一个区块的哈希，从而构建出一个连续的链状结构。此机制使得一旦数据被纳入区块链，就无法进行修改。对于档案数据来说，一旦数据被安全地存储在区块链中，网络会自动拒绝任何未授权的更改尝试，从而确保数据的完整性。

2.2.2区块链通过其独特的结构和技术特性为档案数据提供可追溯性。不同于传统数据库，区块链记录了数据的完整历史，包括每次更改和交易。每个区块包含的交易数据与前一个区块紧密连接，使得整个链上的数据形成有序且时间相关的记录。由于每个交易都包含时间戳，因此可以清晰地看到数据的历史和演变过程。这一数据追踪机制使得档案信息在审计、验证和合规性检查时具有高度的可靠性。许多场景下，档案数据的可靠性和真实性对于维持公众信任十分重要。通过使用区块链，可以确保档案数据不被篡改，并且可以轻松追溯其历史，从而增强公众对数据真实性的信心。同时，这种透明度有助于满足日益严格的合规性要求，特别是在数据保护和隐私法规方面。需要注意档案数据要在开放性和保密性二者间做好平衡，区块链则是提供实现透明度与保密性平衡的工具。通过使用加密技术，可以保护档案数据的敏感部分只允许具有适当权限的用户访问。同时，公开的区块链可以为非敏感数据提供公开透明的视图，使公众能够验证数据的真实性和完整性。此外，通过使用零知识证明等先进的密码学技术，可以在不泄露敏感信息的情况下验证数据的真实性。这种灵活性使区块链成为实现档案数据透明度和保密性平衡的理想选择。

2.3 借助智能合约实现档案自动化管理

智能合约是一种自动执行合同条款的计算机程序，是区块链的核心技术之一。作为一种代码形式，智能合约允许在区块链上以透明和不可篡改的方式执行预定的规则和流程。智能合约的工作原理涉及将合同条款转化为可执行代码，该代码在满足特定条件时自动运行。这种结构确保了一旦智能合约被部署，其规则和逻辑就不能被更改，且执行过程对所有参与者都是透明的。

在档案管理中，智能合约的应用可以推动档案管理的流程自动化和精细化，进一步优化权限控制。自动化管理主要体现在以下三个方面：一是档案入库和分类。当新的档案被添加到系统时，智能合约可以自动触发一系列动作，对档案进行分类、添加元数据、并将其存储在适当的位置。此外，智能合约可以自动验证档案的完整性，并在区块链上记录其接收时间和来源。二是档案检索。智能合约可以简化档案检索过程。它可以自动处理检索请求，验证请求者的权限，并根据预定的规则从存储区检索相关档案。检索过程更加迅速且无需人工干预。三是档案保管和归档。对于需要长期保存的档案，智能合约可以自动管理其生命周期。当档案到达一定的年限或满足其他条件时，智能合约可以自动将其迁移到长期存储或归档状态。

在权限控制上的应用包括以下三个方面：一是访问控制。通过编码特定的访问规则，智能合约能够在高度精确的层次上控制对档案数据的访问。例如，它可以限制特定用户在特定时间段内只能访问特定类别的档案；二是数据共享和协作。智能合约可以灵活地管理档案数据的共享和协作。例如，可以设置智能合约，使得多个部门或组织在共同项目上协作时，能够在满足保密和合规要求的前提下，共享和编辑档案；三是审计追踪。 智能合约可以自动记录每一次档案数据的访问和修改，包括时间、操作人和操作类型。这对于后续的审计和合规检查非常有价值，因为它提供了清晰的数据访问和使用历史。

3 基于区块链技术的档案数据安全管理策略

3.1 选择和实施适当的区块链类型

需要理解两种主要的区块链类型：公有链和私有链。公有链是开放的，任何人都可以参与其中，通常去中心化，不受任何单个实体的控制，但相对来说，公有链在性能和隐私保护方面不具优势。私有链是受限制的，通常由单个组织或联盟来管理和控制。私有链在性能和隐私方面表现更好，但去中心化程度逊于公有链。对于档案管理，尤其是涉及敏感或受法规保护的数据时，私有链是更佳的选择。私有链可以提供更强的控制，以确保符合数据保护法规，并允许档案管理部门根据自己的需求定制区块链的参数。但需要注意的是，私有链集中度高，一定程度上增加了内部管理风险。对此可以采用权限链来平衡该问题。权限链结合公有链的去中心化特点和私有链的控制性。在权限链中，只有经过授权的参与者才能执行特定的操作，如创建区块或验证交易。此外，档案管理中对数据的完整性要求非常严格。通过选择使用可靠共识机制的区块链，例如权威证明（PoA）或拜占庭容错（BFT），可以确保存储在区块链上的档案数据在录入后保持不变，并且抵御恶意攻击。同时，考虑到档案的长期保存性，选定的区块链解决方案应具备高度的可持续性和可扩展性。这确保了即使随着时间的推移和技术的发展，档案数据仍能被有效地保管和访问。

3.2 使用加密算法保护档案数据

首先，档案管理部门应选择合适的加密算法，如AES或RSA，来对敏感的档案数据进行强加密，以防止未经授权的访问。同时，加强密钥管理，制定严格的密钥管理政策，包括密钥的定期更新、访问控制和物理保护。考虑到档案数据的重要性和敏感性，可以进一步采用多签名技术以增加数据安全性，使用多个密钥来解密信息。其次，为了保证档案数据在传输和交换过程中的机密性和完整性，档案管理部门应采用端到端加密的策略。端到端加密是一种安全措施，确保信息在发送和接收过程中保持加密状态，从而防止在传输途中被截获和解密。在具体实践中，档案管理部门应评估不同的加密协议和标准的可行性和适用性，例如，TLS（传输层安全）协议可以用于保护数据在网络上传输时的安全，而IPsec可以用于保护网络层的通信。除了在传输过程中保护数据，端到端加密还可以通过确保只有经过授权的用户能够访问数据来增强内部数据的安全。这可以通过使用公钥基础结构 （PKI） 来实现，其中公钥用于加密数据，而私钥用于解密。公众可以使用公钥加密信息，然后提交到档案系统中。需要注意的是，虽然端到端加密增加了数据的安全性，但它也可能增加系统的复杂性。因此，在实施此类策略时档案管理部门需要进行适当的规划和资源分配，以确保安全性不会影响用户体验和系统性能。

3.3 建立完善的智能合约运行规则

首先，制定清晰的访问权限控制策略。智能合约应明确规定谁可以访问特定的档案数据，以及在何种条件下可以访问。例如，可以设置仅允许具有特定认证的工作人员在工作时间内访問敏感档案。其次，确保数据完整性和合规性。智能合约应能够自动验证新添加或修改的档案数据的完整性，并确认其符合相关法规。在验证过程中，可以使用加密哈希和数字签名来确保数据的真实性和完整性。再次，自动化合规流程和异常处理。智能合约应该具备执行合规流程的能力，如自动执行数据保留政策，并在数据存储周期结束时进行删除或归档。在此过程中，任何与预定规则不符的行为或数据应被视为异常，并自动触发预定的处理程序，如通知管理人员或启动修复流程。鉴于制度和技术环境的变化，智能合约的运行规则应具备灵活性，并能够根据新的要求和标准进行调整。例如，如果有新的数据保护法律出台，智能合约应能够自动适应这些变化，并更新其操作以保持合规。最后，角色分离和细分职责。在智能合约中，应当通过角色管理和权限分配来避免权力过于集中。这可以通过为不同的工作人员分配不同的权限和职责来实现，从而确保每个人只能访问和操作与其职责相符的档案数据。

3.4 利用分布式特性完善档案数据备份

首先，通过在区块链网络的多个节点上存储档案数据，可以提供一个自然的冗余机制。因此，在设计档案数据的备份策略时，可以选择在不同的地理位置和不同的网络环境中分布节点，以规避单点故障和地域性灾难。其次，通过使用分片技术，可以把大规模的档案数据集分割成较小的片段，并在区块链网络中的多个节点上分布式地存储这些片段。这不仅可以提高数据存储的效率，还能增加对数据访问的速度，因为可以同时从多个节点检索数据片段并重新组合。最后，应对每个数据块进行哈希处理，并在链中存储先前数据块的哈希值。这种链式结构可以用于验证备份数据的完整性。当需要恢复数据时，可以通过检查链中的哈希值来确保备份数据没有被篡改。需要注意的是，分布式备份也意味着数据的复制，这可能导致数据同步问题。为解决这一问题，档案机构应实施强大的共识算法，以确保所有节点在整个区块链网络中维护一致的数据状态。此外，档案机构应密切监控区块链网络，以及时检测和处理可能出现的不一致情况。

参考文献

[1]李恩乐，张照余.基于区块链技术的电子档案数据保全模式探析[J].浙江档案，2023（03）：37-39.DOI：10.16033/j.cnki.33-1055/g2.2023.03.020.

[2]王艳松，王栋，王为久，王焕娟.区块链在电子档案管理中的应用分析与实施路径探究[J].北京档案，2022（01）：10-14.

[3]廖勇军.档案信息化管理中的区块链技术应用[J].四川档案，2021（05）：38-40.

[4]程功，郝园园.区块链技术在档案管理中的应用[J].数字通信世界，2020（05）：42+250.

[5]李文华.浅谈区块链技术在档案信息化管理中的应用[J].图书情报导刊，2018，3（12）：54-57.

作者简介：刘文娟（1980— ），乐陵市卫生健康服务中心档案管理员，研究方向：档案管理。