關(guān)于區(qū)塊鏈理念下的數(shù)據(jù)溯源的方法探索與思考

摘要：數(shù)據(jù)溯源技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要組成部分，它是分析數(shù)據(jù)質(zhì)量和評估數(shù)據(jù)可靠性的有用方法。但是，溯源信息也可能會丟失或被欺騙，從而大大降低其可靠性。因此，為了提高數(shù)據(jù)追蹤的可靠性和安全性，需要保證配套技術(shù)手段的可靠性。將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)監(jiān)控，可以更好地保護(hù)溯源數(shù)據(jù)，從而保證數(shù)據(jù)溯源的可靠性。本文簡要介紹了區(qū)塊鏈在信息追蹤技術(shù)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;科學(xué)數(shù)據(jù);科學(xué)數(shù)據(jù)溯源

在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，科學(xué)數(shù)據(jù)是極為關(guān)鍵且重要的科研資源，無論是國家創(chuàng)新發(fā)展抑或是科技建設(shè)，都是非常關(guān)鍵的組成要素。然而，面對看似常規(guī)的科學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如果沒有良好的可追溯性和足夠全面的分析，便難以確定其真實(shí)性和準(zhǔn)確性。所以完成對數(shù)據(jù)的溯源處理是非常關(guān)鍵的措施與方法，將會為科學(xué)數(shù)據(jù)管理工作的深度開展提供更多的支持和保障，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)概率，促進(jìn)各項(xiàng)工作的穩(wěn)定落實(shí)[1]。目前來看，區(qū)塊鏈的主要目標(biāo)是完成對數(shù)據(jù)的整合歸檔處理，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間分布式訪問以及無障礙交互共享，可以有效地避免出現(xiàn)信息不對等問題并推進(jìn)多主體協(xié)同治理的激勵(lì)約束機(jī)制，并使用加密算法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的安全措施。對于科學(xué)數(shù)據(jù)的可追溯性，它適用性非常高。有鑒于此，本文將會重點(diǎn)聯(lián)系區(qū)塊鏈理念，從全新的角度探討科學(xué)數(shù)據(jù)可追溯性問題，以期找到一種科學(xué)合理且高效保質(zhì)的數(shù)據(jù)追溯方法，以此來為數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用提供必要的支持。

一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)追溯技術(shù)存在的問題

1.信息受篡改簡單。以往的數(shù)據(jù)追溯的方法是將各種關(guān)鍵信息全部存儲在中央服務(wù)器當(dāng)中，所以在應(yīng)用此種方法的時(shí)候，應(yīng)確保數(shù)據(jù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)所有者的完整性。否則，它可能會在包含一些自己的利益之后破壞數(shù)據(jù)。即使增加數(shù)據(jù)控制，也很難避免這種情況，從而降低了數(shù)據(jù)的可靠性。

2.數(shù)據(jù)可溯性弱。傳統(tǒng)的信息追蹤技術(shù)可以輕松追蹤組織和企業(yè)的內(nèi)部信息。但是，由于企業(yè)和組織之間的信息是分開注冊的，沒有聯(lián)系，因此很難溯源。

3.數(shù)據(jù)受銷毀簡單，因?yàn)楦鞣N信息都是被存儲到中央服務(wù)器中的，所以如果服務(wù)器受到安全威脅，那么可追溯性數(shù)據(jù)就會被損壞，這對數(shù)據(jù)的安全構(gòu)成了負(fù)面沖擊。

二、區(qū)塊鏈的特點(diǎn)

1.權(quán)力下放。去中心化可以說是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特征，技術(shù)產(chǎn)生數(shù)據(jù)可以被直接存儲到各個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，而并非是傳統(tǒng)由中央服務(wù)器進(jìn)行集中存儲和管理，這使得數(shù)據(jù)的安全性有更大的保障。

2.開放性。區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵就是透明，通過對其應(yīng)用，除非某些個(gè)人信息被加密，否則其他信息對任何人都是透明的，并且可以隨意使用此類信息資源。

3.獨(dú)立性。只要能夠從共同協(xié)議的視角出發(fā)，就可以避免數(shù)據(jù)驗(yàn)證和交換，而不影響每個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的任何第三方。

4.安全性。采用區(qū)塊鏈技術(shù)使數(shù)據(jù)中心更加安全非常重要，這大大降低了數(shù)據(jù)中心被篡改的可能性。

三、科學(xué)數(shù)據(jù)可追溯性的內(nèi)涵和體系

真實(shí)、可靠和具體的科學(xué)數(shù)據(jù)將會直接促進(jìn)科學(xué)研究的開展，更可以增強(qiáng)研究人員的工作熱情和工作信心，減少有可能會出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)概率。科學(xué)數(shù)據(jù)所具備的可追溯性可以說是控制其真實(shí)性、具體性和科學(xué)性的關(guān)鍵路徑，所以其已經(jīng)逐漸發(fā)展為目前行業(yè)工作者所研究的核心內(nèi)容。作為大數(shù)據(jù)時(shí)代下的重要衍生物，數(shù)據(jù)溯源的主要目標(biāo)是完成對目前已有科學(xué)數(shù)據(jù)的源頭、發(fā)展的綜合分析判定[2]。聯(lián)系數(shù)據(jù)的流動情況?？茖W(xué)數(shù)據(jù)的可追溯性直接囊括生產(chǎn)、使用、復(fù)制等多流程，同時(shí)還需要為潛在用戶提供必要的訪問機(jī)會，同時(shí)針對性地做好對科學(xué)數(shù)據(jù)的全方向以及多角度溯源管理，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)源的查詢和局部利用，到達(dá)目的地可追溯、數(shù)據(jù)質(zhì)量有保障的指標(biāo)，也就是科學(xué)數(shù)據(jù)的可追溯性是囊括多方面的針對數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程、使用過程等的全流程追溯。

由圖1可以明確，科學(xué)數(shù)據(jù)溯源的對象既有數(shù)據(jù)自身，也有各種和其相互關(guān)聯(lián)的主題信息以及或數(shù)據(jù)生成、使用經(jīng)過的各種相互關(guān)系。此類相互關(guān)系也是需要予以重點(diǎn)關(guān)注的追溯內(nèi)容，首先，其能夠保障以科學(xué)數(shù)據(jù)為核心的科學(xué)研究的科學(xué)性、合理性，借由數(shù)據(jù)平臺完成對數(shù)據(jù)質(zhì)量的精準(zhǔn)監(jiān)督，在發(fā)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)存在問題的時(shí)候，則可以迅速將問題數(shù)據(jù)做召回處理，潛在用戶能夠依托可追溯性信息有效地認(rèn)識數(shù)據(jù)的質(zhì)量，切實(shí)有效地保障未來數(shù)據(jù)應(yīng)用過程的科學(xué)性、合理性以及安全性，由此避免有可能出現(xiàn)的非確定性問題的影響和限制，切實(shí)有效地維護(hù)數(shù)據(jù)用戶的切身利益。其次，可以有效地保障數(shù)據(jù)生產(chǎn)主體的切身利益，尤其是伴隨數(shù)據(jù)周轉(zhuǎn)利用頻次的持續(xù)增長，將會逐漸衍生出全新的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，此時(shí)就要做好對科學(xué)數(shù)據(jù)二次開發(fā)的利益的保護(hù)，也需要做好對此前原有數(shù)據(jù)的保護(hù)的應(yīng)用和流通的溯源和知情權(quán)。因此，基于科學(xué)數(shù)據(jù)的學(xué)科間聯(lián)系是開展數(shù)據(jù)追蹤的重要方向[3]。

從微觀視角切入，針對科學(xué)數(shù)據(jù)的溯源處理往往可以為用戶提供更加穩(wěn)定的信息來源和渠道，有效降低用戶所需要花費(fèi)的時(shí)間成本和精力成本。從科學(xué)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生者視角切入，優(yōu)質(zhì)合理的科學(xué)數(shù)據(jù)溯源系統(tǒng)可以為他們控制科學(xué)數(shù)據(jù)的后續(xù)流通渠道提供更多的輕松和便捷。從宏觀視角切入，科學(xué)數(shù)據(jù)的追溯可以說是開展數(shù)據(jù)協(xié)同治理的核心，其既可以保護(hù)利益相關(guān)者在科學(xué)數(shù)據(jù)共享活動中的權(quán)利，還可以規(guī)范他們的責(zé)任。

四、相關(guān)理論與技術(shù)

（一）分布式系統(tǒng)

在步入新時(shí)代后，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展迅速加快，信息的數(shù)量如同爆炸般增加，傳統(tǒng)的以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)服務(wù)越來越難以滿足當(dāng)前信息社會的需求，導(dǎo)致碎片化系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)在用戶群嚴(yán)重，分布式系統(tǒng)的存在可以使得傳統(tǒng)成本維護(hù)困難方面的問題被有效解決，目前已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開始拋卻傳統(tǒng)的大型機(jī)，轉(zhuǎn)而采取分布式系統(tǒng)做好對企業(yè)服務(wù)機(jī)制的構(gòu)建。分布式系統(tǒng)的關(guān)鍵特征就在于其具備良好的兼容性和分布性，但是需要重點(diǎn)關(guān)注的是，相同分布式系統(tǒng)所存在的技術(shù)問題較為多樣，其綜合體現(xiàn)在系統(tǒng)故障方面，需要有與其相互對應(yīng)的解決措施，為更為有效地保障分布式系統(tǒng)作用的發(fā)揮，解決目前存在的各種問題，有必要以更加科學(xué)合理的方法保障分布式系統(tǒng)的安全有序。現(xiàn)階段，較為普遍的分布式通信模型主要有消息傳遞和內(nèi)存共享兩部分，二者均能夠切實(shí)有效地維持分布式系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行。

（二）加密技術(shù)

加密技術(shù)是保障實(shí)時(shí)通信安全的核心，雙方依托彼此提前做好約定的特殊措施隱藏實(shí)際信息，使聯(lián)系信息不泄露給第三方。借助數(shù)據(jù)加密的方式，可以有效地解決數(shù)據(jù)丟失或者遭受竊取的問題，其安全系數(shù)能夠獲得顯著增長，數(shù)據(jù)跟蹤以及鏈路在加密方面的要求非常多。關(guān)鍵應(yīng)用條件包括數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密等，通過加密驗(yàn)證，能夠更加有效地保障用戶行為的科學(xué)性、合理性，有效地解決可能會出現(xiàn)的非法情況，避免數(shù)據(jù)受到第三方的剽竊，使得數(shù)據(jù)信息的安全性可以獲得顯著增長。現(xiàn)階段應(yīng)用較多的加密技術(shù)主要在如下幾點(diǎn)[4]。

對稱加密技術(shù)的應(yīng)用頗為廣泛，并且整體簡單度高，無論是在部署還是計(jì)算方面都相對便捷。但是，由于這種加密方式的密鑰是對稱的，安全性相對較低，而且在連接兩個(gè)聯(lián)系人時(shí)必須使用特殊的密鑰，這會增加密鑰的數(shù)量，是一個(gè)大問題。

時(shí)間戳技術(shù)主要依托計(jì)算機(jī)生成隨機(jī)字符串，同時(shí)利用此字符串來識別特定事件的具體時(shí)間。使用區(qū)塊鏈技術(shù)，每個(gè)區(qū)塊都包含一個(gè)時(shí)間戳，以確定區(qū)塊的創(chuàng)建時(shí)間。雖然此項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)獲得普遍利用，但是通過對區(qū)塊鏈的整合滲透，可以保障未來區(qū)塊鏈技術(shù)更為健全完整。

哈希算法在目前計(jì)算機(jī)體系下，是最廣泛的數(shù)學(xué)算法。這個(gè)算法是不可逆的。可靠的哈希算法是無沖突、隱藏和解密的，這也正是哈希算法能夠獲得全面應(yīng)用的主要原因。其核心優(yōu)勢為數(shù)字簽名，但是需要重點(diǎn)關(guān)注的是哈希算法的作用并非是加密，而是用來提取數(shù)據(jù)行為值的。簡單地說，哈希是一串唯一標(biāo)識原始數(shù)據(jù)的簽名代碼。區(qū)塊鏈中的主要信息通常不存儲在其中，而只是原始信息的摘要。有了這個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)，每個(gè)區(qū)塊都會產(chǎn)生一個(gè)唯一的哈希值，然后區(qū)塊會保存哈希值，這樣可以確保信息被持續(xù)監(jiān)控，信息不被泄露。

（三）P2P技術(shù)

P2P技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。只有有了 P2P 技術(shù)，我們才能更好地理解區(qū)塊鏈技術(shù)。通過P2P技術(shù)，可以在設(shè)備之間建立點(diǎn)對點(diǎn)的通信，所以關(guān)系中的雙方都是點(diǎn)對點(diǎn)的模式，沒有中心這種東西，可以明確的是P2P具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)的實(shí)力。在 P2P 網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以自由進(jìn)出，沒有一個(gè)交叉點(diǎn)對其他節(jié)點(diǎn)沒有太大影響。因此，整個(gè) P2P 網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障都不會對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生重大影響。

五、基于區(qū)塊鏈的科學(xué)數(shù)據(jù)溯源實(shí)施方案

（一）基于區(qū)塊鏈確定科學(xué)數(shù)據(jù)可追溯性的內(nèi)容

以區(qū)塊鏈理念為核心支撐的數(shù)據(jù)溯源本質(zhì)上可以區(qū)分為全系溯源和數(shù)據(jù)溯源，若是從內(nèi)容存儲的方面分析，可追溯性內(nèi)容主要囊括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對象以及再生數(shù)據(jù)對象。其中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對象囊括科學(xué)數(shù)據(jù)對象自身以及描述相應(yīng)對象的信息，也就是科學(xué)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù);再生數(shù)據(jù)對象主要囊括科學(xué)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、應(yīng)用和流通的全體過程，同時(shí)還包含在進(jìn)行二次開發(fā)后生產(chǎn)的各種過程數(shù)據(jù)以及結(jié)果數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)都是進(jìn)行科學(xué)追溯的關(guān)鍵內(nèi)容，同時(shí)也是相當(dāng)重要的構(gòu)成要素[5]。在龐大的系統(tǒng)當(dāng)中，無論是科學(xué)數(shù)據(jù)對象還是元數(shù)據(jù)都是基本追溯的組成要素，追溯的結(jié)果形成最終的檔案記錄，并且直接影響到未來各項(xiàng)數(shù)據(jù)整理、應(yīng)用工作的開展，可以為未來的科學(xué)數(shù)據(jù)溯源活動提供參考經(jīng)驗(yàn)藍(lán)圖。

（二）構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的科學(xué)數(shù)據(jù)追溯平臺

聯(lián)系科學(xué)數(shù)據(jù)溯源的基本內(nèi)容來看，以區(qū)塊鏈理念為支撐的溯源平臺將數(shù)據(jù)對象作為關(guān)鍵就要素，將數(shù)據(jù)生產(chǎn)、應(yīng)用和流通等作為前提條件，通過對實(shí)際生產(chǎn)主體、應(yīng)用主體和流通主體信息的前后追溯存儲，將所有可追溯記錄全部記錄到相互對應(yīng)的科學(xué)數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中，最終形成覆蓋全面且具備充足價(jià)值的信息集合。所以以區(qū)塊鏈科學(xué)數(shù)據(jù)追溯為核心的平臺系統(tǒng)當(dāng)中囊括有相當(dāng)充足的智慧，是極為關(guān)鍵的重要的且無可忽略的組成要素，可以從根本上切合科研活動的剛性需要，保障科學(xué)數(shù)據(jù)溯源的科學(xué)開展，解決用戶利益受到侵犯或者平臺可信程度降低等問題的影響。

以區(qū)塊鏈理念為關(guān)鍵的數(shù)據(jù)可追溯系統(tǒng)的每項(xiàng)操作都是透明的，其并不會被限制到具體的項(xiàng)目當(dāng)中，即便是其他具備學(xué)科需要的主體也能夠積極有效地融入其中，共同推動數(shù)據(jù)生態(tài)機(jī)制的建設(shè)和打造。但是可追溯性系統(tǒng)平臺并非是主體匿名以后即可隨意進(jìn)出的數(shù)據(jù)場，而是判定主體的身份以及其應(yīng)用數(shù)據(jù)的關(guān)鍵目標(biāo)，也就是確定入場者自身的身份是否合理合法。來自用戶主體的訪問信息等都會被記錄到區(qū)塊鏈當(dāng)中，但是若是想要獲取用戶的數(shù)據(jù)信息，只有科學(xué)數(shù)據(jù)的提供者，也就是供應(yīng)商可以，其他主體沒有能力獲取響應(yīng)信息，也就是說只有在應(yīng)用他人生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)用戶方需要承擔(dān)起報(bào)告自身數(shù)據(jù)使用痕跡的責(zé)任，然而僅僅允許訪問科學(xué)數(shù)據(jù)用戶的大致情況。換而言之，雖然知道有人在應(yīng)用數(shù)據(jù)，但是卻沒有權(quán)力明確主體所應(yīng)用信息的目標(biāo)，只有后續(xù)出現(xiàn)爭議才可以進(jìn)入系統(tǒng)當(dāng)中，調(diào)集獲取相應(yīng)信息內(nèi)容。對于初級生產(chǎn)主體，科學(xué)數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈提供給次級生產(chǎn)主體。

（三）實(shí)行私有鏈與聯(lián)盟鏈相結(jié)合的科學(xué)數(shù)據(jù)溯源運(yùn)行模式

區(qū)塊鏈有三種運(yùn)營模式：公共鏈、私人鏈和聯(lián)盟鏈。在科學(xué)數(shù)據(jù)溯源活動的實(shí)施進(jìn)程中，若是想要切實(shí)有效地保障科學(xué)數(shù)據(jù)溯源的可持續(xù)建設(shè)，關(guān)鍵就是參與者形成必要的相互信任，這是前提。結(jié)合聯(lián)盟鏈和專用鏈的實(shí)際特性，可以將二者相互融合起來運(yùn)行，以此來保障數(shù)據(jù)追溯活動可以被更好地貫徹落實(shí)。第一，運(yùn)營模式是以聯(lián)盟鏈為基礎(chǔ)的科學(xué)數(shù)據(jù)追溯運(yùn)營模式，數(shù)據(jù)生產(chǎn)主體、應(yīng)用主體和開發(fā)主體都需要獲得授權(quán)以后才能夠參加網(wǎng)絡(luò)或者退出網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中的科學(xué)數(shù)據(jù)的各種信息都是公開透明的，并且為雙方提供的數(shù)據(jù)連接信息也是相互對等的，要求內(nèi)部參與者共同維護(hù)和交流，也就是保障科學(xué)數(shù)據(jù)流通鏈的信息的可追溯，對所有環(huán)節(jié)的參與者，尤其是最終用戶，它可以借助網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的公開信息以及對稱信息，先行追蹤科學(xué)數(shù)據(jù)的來源和走向，進(jìn)而切實(shí)有效地強(qiáng)化對科學(xué)數(shù)據(jù)質(zhì)量管控的信念和態(tài)度，所以參與者相互信任的前提是能夠獲得有效保障。此外，在聯(lián)盟鏈內(nèi)部仍然需要設(shè)置相應(yīng)的私有鏈，因?yàn)樗接墟湹拈_放范圍并非全部，科學(xué)數(shù)據(jù)追溯的參加者的自身權(quán)限必然需要獲取認(rèn)證以及相應(yīng)的制約，通過對兩種鏈的整合處理，科學(xué)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生主體可以完成對所有數(shù)據(jù)的有效記錄與管理，即便在聯(lián)盟鏈當(dāng)中獲得確認(rèn)，身為聯(lián)盟內(nèi)部的成員的個(gè)體也有權(quán)利不提供數(shù)據(jù)，這便要求從科學(xué)數(shù)據(jù)需要者的信用等級方面切入，判定其是否可以滿足期望。

六、結(jié)束語

伴隨目前信息時(shí)代的來臨，數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)所出現(xiàn)的變化較為顯著，以往的信息跟蹤技術(shù)越發(fā)難以切合信息時(shí)代的建設(shè)進(jìn)程，所以需要積極地強(qiáng)化對區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，使其可以成為數(shù)據(jù)追蹤技術(shù)的重要支撐。通過對區(qū)塊鏈的作用的挖掘，可以更為有效地優(yōu)化完善以往數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)形式，極大地提高了信息安全和監(jiān)控。所以目前應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注區(qū)塊鏈在數(shù)據(jù)監(jiān)控當(dāng)中的實(shí)際利用，以此種方式促進(jìn)數(shù)據(jù)監(jiān)控科學(xué)性、合理性的增長率。

作者單位：游濤? ? 北京國創(chuàng)鼎誠司法鑒定所

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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