CN114329616B - 一种基于区块链的可信档案系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于区块链的可信档案系统，包括档案接收子系统、存证子系统、存储子系统、检索子系统和可信档案生成子系统，档案接收子系统接收档案扫描件和档案描述信息，副本添加水印，存证子系统提取档案哈希值和副本哈希值，上传区块链存储，检索子系统建立档案目录，接收档案调阅请求，验证请求者身份后，查询是否存在档案类型及检索键值匹配的档案扫描件，若存在则将办理事项和副本提供可信档案生成子系统，可信档案生成子系统使用预设私钥签名办理事项及时间戳，请求者验证签名及存证哈希值相符，则判定副本真实可信。本发明的实质性效果是：使扫描件具具备法律效力，降低档案保存成本。

Description

一种基于区块链的可信档案系统

技术领域

本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于区块链的可信档案系统。

背景技术

民生档案是在保障和改善民生工作中形成的真实记录。具体是指各种经济或社会组织，以及个人所形成的与民生各方面有关的档案。如涉及办理社保、婚姻、退休、二胎、购房等所需的档案。虽然近几年电子办公开始推广，但大量的申请表和资质证明仍然采用纸质件进行。民生档案涉及人们的切身利益，是维护各项权益的原始凭证。每年新增的纸质件需要专门的区域进行存储，且需要保存纸质件达预设年限，成为行政负担。且现有的档案管理不能在部门之间进行可信共享，办理民生事项时需要重复提供相同的资质证明文件等。因此需要研究民生档案的低成本管理和可信共享技术。

如中国专利CN111339085A，公开日2020年6月26日，一种基于区块链的可信性化档案管理方法，在于构建一个档案管理系统，包含26个档案集结群以及多个盘查者，每个档案集结群都有一个索引以及集结者、记实者，每个档案集结群包含多个档案转储器，档案转储器由查看中轴、查看指针、档案列、服务列、活动隔离带组成，从档案记录的角度出发，把档案记录分到各个用户之上，并且按照用户的首字母进行分解，并且提供档案查看的功能，在整个过程中考虑了细节的设置，权益的分配问题，考虑到了冗余的问题，尽量避免在过程中涉及时间以及操作成本的浪费。但其技术方案不能解决民生档案等涉及凭证效力的档案的管理和可信共享。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏档案的可信存储方案的技术问题。提出了一种基于区块链的可信档案系统，借助区块链实现档案的可信存证，降低了档案管理的成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于区块链的可信档案系统，包括档案接收子系统、存证子系统、存储子系统、检索子系统和可信档案生成子系统，所述档案接收子系统接收档案扫描件和档案描述信息，所述档案描述信息包括档案来源部门、档案类型和生成时间，复制档案扫描件作为副本，在副本上添加预设水印，所述存证子系统提取档案扫描件的哈希值记为档案哈希值，提取副本的哈希值记为副本哈希值，将档案哈希值和副本哈希值上传区块链存储，获得对应的区块高度，所述存储子系统为档案扫描件和副本分配文件名称并存储，所述检索子系统建立档案目录，所述档案目录记录档案名称、档案来源部门、档案类型、生成时间、存证时间、档案哈希值、副本哈希值、区块高度、检索键值和存储地址，所述检索子系统根据档案类型确定检索字段，所述检索键值为每个档案扫描件在检索字段的取值，所述检索子系统接收档案调阅请求，所述档案调阅请求包括身份验证信息、办理事项、请求的档案类型和若干个检索键值，所述检索子系统验证请求者身份后，查询是否存在档案类型及检索键值匹配的档案扫描件，若存在则将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统，所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将副本、签名、副本哈希值和区块高度提供给请求者，公开预设私钥对应的公钥，请求者提取副本的哈希值与区块链上存储的副本哈希值比对相符，使用相应公钥解密签名并验证相符，则判定接收到的副本记载内容真实可信，继续办理事项并将副本、签名、副本哈希值和区块高度作为办事证明材料保存。

作为优选，人工为每个档案类型制作字段表，所述字段表记录所述档案类型的档案记录的字段名称和字段区域位置，所述档案接收子系统将档案扫描件及副本分别划分为多个区域，每个档案类型对应一种划分，每个区域作为一个切片区域，每个切片区域包含至多一个字段区域，将切片区域编号，将切片区域分别存储，档案目录中存储地址记载档案扫描件的每个切片区域的存储地址以及副本的每个切片区域的存储地址，所述检索子系统将副本的切片区域按顺序拼接，获得复原的副本，验证复原的副本的哈希值与副本哈希值匹配后，将复原的副本提供给所述可信档案生成子系统。

作为优选，所述存证子系统提取每个切片区域的哈希值，记为切片哈希值，全部切片哈希值构成切片哈希值集合，档案扫描件的切片哈希值集合的哈希值作为档案哈希值，副本的切片哈希值集合的哈希值作为副本哈希值，将档案扫描件及副本分别关联各自的切片哈希值集合存储。

作为优选，所述检索子系统存储权限表，所述权限表记录请求者标识和权限等级，所述字段表还记录每个字段的允许查看权限等级，所述检索子系统验证请求者身份后，获得请求者的权限等级，查询是否存在检索键值与检索键值匹配的档案扫描件，若存在则读取档案类型对应的字段表，列举请求者权限等级不足以查看的字段，生成遮盖色块覆盖对应的字段区域位置后，再将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统。

作为优选，所述存储子系统只读取若干个同档案类型且同区域位置的切片区域，计算若干个切片区域在每个像素点的平均像素值，每个像素点的平均像素值构成切片模板；计算每个切片区域与切片模板在每个像素位置的像素差值；使用预设字节长度标识像素差值，构成切片区域的差值图像；使用例外集合记录像素差值超出预设字节长度表示数值范围的例外像素，所述例外集合记录例外像素的像素坐标和像素值；所述检索子系统复原档案扫描件或副本时，将差值图像与切片模板叠加，再使用例外集合恢复例外像素，复原切片区域；所述检索子系统将档案扫描件或副本的切片区域按顺序拼接，获得复原的档案扫描件或副本。

作为优选，档案接收子系统接收档案后，对档案扫描件在预设范围内进行微调，使切分后的切片区域与对应的切片模板相似度最高。

作为优选，若切片区域的像素值与切片模板的像素差值小于预设阈值，且例外集合中记录的例外像素点不连续，则将切片区域修改为与切片模板相同，不再存储相应的切片区域，提取区切片模板的哈希值作为切片哈希值纳入切片哈希值集合。

作为优选，若切片区域的像素值与切片模板的像素差值小于预设阈值，且例外集合中记录的例外像素点的相邻像素点的数量均小于预设值，则将切片区域修改为与切片模板相同，不再存储相应的切片区域，提取区切片模板的哈希值作为切片哈希值纳入切片哈希值集合。

作为优选，所述检索子系统存储事项表，所述事项表记录每个办理事项所需要的字段名称集合；所述档案调阅请求包含多个所需的档案类型，所述检索子系统查询到匹配的多个档案扫描件后，根据事项表列举需要提供的全部字段，获得字段对应的切片区域；根据切片区域所属的档案扫描件，从存储子系统读取多个切片区域；所述检索子系统将读取出的多个切片区域及切片哈希值集合发送给所述可信档案生成子系统；所述可信档案生成子系统生成空白图片，将多个切片区域摆放至空白图片上，构成重组档案；所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将重组档案、签名、副本哈希值、区块高度和对应的切片哈希值集合提供给请求者；请求者分别提取每个切片区域的哈希值与切片哈希值集合比对，提取切片哈希值集合的哈希值与副本哈希值比对，将副本哈希值与区块链上存储的哈希值比对，比对均相符则判定重组档案记载内容均真实可信，继续办理事项并将重组档案、签名、副本哈希值、切片哈希值集合和区块高度作为办事证明材料保存。

作为优选，所述档案接收子系统在每个切片区域上添加水印，记为切片水印，所述切片水印包含预设图样和水印字符，所述水印字符为大写字母、小写字母或数字；所述可信档案生成子系统将多个切片区域摆放至空白图片上后，在切片区域位置旁添加切片签名，所述切片签名为所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名切片附加信息获得，所述切片附加信息包括办理事项、时间戳和随机字符，所述可信档案生成子系统尝试改变所述随机字符，直到切片签名最后一位非固定字符与水印字符相同；请求者使用相应公钥解密每个切片签名，验证办理事项均相符，并比对切片签名最后一位非固定字符与水印字符均相同，则接受所述重组档案。

作为优选，请求者发送档案调阅请求时，使用私钥签名档案调阅请求；向档案接收子系统预设的地址转入若干个通证，将签名后的档案调阅请求作为交易附加信息；所述档案接收子系统轮询区块链，发现预设的地址有新的通证转入，则读取交易附加信息并使用请求者的公钥解密，能够成功解密且档案调阅请求记录的身份验证信息与交易账户相符，则完成请求者的身份验证。

本发明的实质性效果是：通过区块链对扫描件进行存证，使扫描件具有可信证明，具备法律效力，从而不再需要对纸质档案进行保存，降低档案保存成本；建立档案索引能够方便档案的检索和调阅，使档案录入后，能够被多次使用，方便民生办事；采用改进的存储方案降低扫描件占用的存储空间；采用重组档案技术，即能够提供重组档案的真实性证明，又能够有效管控档案隐私的扩散范围，兼顾隐私管控，保障信息安全。

附图说明

图1为实施例一可信档案系统示意图。

图2为实施例一副本的区域示意图。

图3为实施例一生成切片区域方法示意图。

图4为实施例一切片区域存储示意图。

图5为实施例二重组档案生成方法示意图。

图6为实施例二切片区域示意图。

图7为实施例二重组档案示意图。

其中：10、区块链，20、档案接收子系统，30、存证子系统，40、请求者，50、存储子系统，60、检索子系统，70、可信档案生成子系统，81、切片区域，82、字段区域，83、切片哈希值集合，84、副本哈希值，85、切片模板，86、差值图像，87、例外集合，88、切片签名，89、重组档案。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于区块链的可信档案系统，请参阅附图1，包括档案接收子系统20、存证子系统30、存储子系统50、检索子系统60和可信档案生成子系统70，档案接收子系统20接收档案扫描件和档案描述信息，档案描述信息包括档案来源部门、档案类型和生成时间，复制档案扫描件作为副本，在副本上添加预设水印，存证子系统30提取档案扫描件的哈希值记为档案哈希值，提取副本的哈希值记为副本哈希值84，将档案哈希值和副本哈希值84上传区块链10存储，获得对应的区块高度，存储子系统50为档案扫描件和副本分配文件名称并存储，检索子系统60建立档案目录，档案目录记录档案名称、档案来源部门、档案类型、生成时间、存证时间、档案哈希值、副本哈希值84、区块高度、检索键值和存储地址，检索子系统60根据档案类型确定检索字段，检索键值为每个档案扫描件在检索字段的取值，检索子系统60接收档案调阅请求，档案调阅请求包括身份验证信息、办理事项、请求的档案类型和若干个检索键值，检索子系统60验证请求者40身份后，查询是否存在档案类型及检索键值匹配的档案扫描件，若存在则将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统70，可信档案生成子系统70使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将副本、签名、副本哈希值84和区块高度提供给请求者40，公开预设私钥对应的公钥，请求者40提取副本的哈希值与区块链10上存储的副本哈希值84比对相符，使用相应公钥解密签名并验证相符，则判定接收到的副本记载内容真实可信，继续办理事项并将副本、签名、副本哈希值84和区块高度作为办事证明材料保存。

档案以批次的方式提供给档案接收子系统20，档案描述信息由档案来源部门生成，每个批次档案使用同一个档案描述信息即可。档案描述信息包括：档案来源部门、档案类型和生成时间，档案来源部门通常为民生相关部门，这些部门直接为人们办理民生事项，不仅在过程中不断产生新的档案。办事时还需要人们提供各种各样的档案。用作信息登记、资质验证等工作。如社区内的老年人进行伙食费补助时，就需要新建档案，用于记录伙食费的补助额度和补助对象信息。同时在建立老年人伙食费补助登记时，还需要获得补助对象的姓名、年龄、住址信息作为依据。

档案接收子系统20接收档案扫描件并制作副本后，将档案扫描件和副本提交给存证子系统30进行存证。存证子系统30分别提取档案扫描件和副本的哈希值，分别记为档案哈希值和副本哈希值84。哈希函数使用目前被广泛使用的SHA256。将档案哈希值和副本哈希值84上传到区块链10存储，获得对应的区块高度。档案较多时，需要上传较多的交易到区块链10上，导致区块链10使用成本上升。为此，可采用将同批次的档案的档案哈希值和副本哈希值84打包，而后提取打包后的哈希值，仅将打包后提取的哈希值上传区块链10存储，同样能够提供可信证明。完成存证后，存储子系统50为档案扫描件和副本分配文件名称并存储。检索子系统60建立档案目录，用于记录所存储的档案信息，并为后续档案的调阅提供支持。如表1所示，为老年人伙食费补助档案建立的相应档案目录。档案目录中以姓名和年龄为检索字段，能够直接按姓名检索具体的补助对象，或者通过年龄条件获得已登记的全部符合输入的年龄条件的补助对象，进行档案的批量调阅。

档案的真实性由档案来源部门确保。档案扫描件作为原始凭证，出现纠纷需要查验原始凭证时才提供。本实施例中，检索子系统60根据请求者40身份验证信息判断请求者40身份，当请求者40为预设的若干个身份时，才提供档案扫描件。如请求者40为公安机关、法院、司法鉴定中心等。将档案扫描件复制一份，作为副本，在副本上添加预设的水印。带有水印的副本作为大部分请求者40提供服务。副本虽然带有水印，但并不影响办事所用，仍然能够作为办事的材料。带有水印的副本能够更好的管控档案的传播范围。

表1 档案目录

档案名称	DA20220014	DA20220015
			档案来源部门	XX社区管委会	XX社区管委会
档案类型	老年人伙食补助登记表	老年人伙食补助登记表
			生成时间	20220206	20220208
存证时间	20220212	20220212
			档案哈希值	E7F312…8E7201	C606E3…18D775
副本哈希值84	EA1796…22E373	FA5BD1…840E74
			区块高度	2214451023	2214451023
检索键值	{姓名：张XX/年龄：78}	{姓名：郑XX/年龄：63}
			存储地址	DB/o014.pdf&DB/o014_s.pdf	DB/o015.pdf&DB/o015_s.pdf

人工为每个档案类型制作字段表，字段表记录档案类型的档案记录的字段名称和字段区域82位置，请参阅附图2，档案接收子系统20将档案扫描件及副本分别划分为多个区域，每个档案类型对应一种划分，每个区域作为一个切片区域81，每个切片区域81包含至多一个字段区域82，将切片区域81编号，将切片区域81分别存储，档案目录中存储地址记载档案扫描件的每个切片区域81的存储地址以及副本的每个切片区域81的存储地址，检索子系统60将副本的切片区域81按顺序拼接，获得复原的副本，验证复原的副本的哈希值与副本哈希值84匹配后，将复原的副本提供给可信档案生成子系统70。图2中所示顶部和底部的切片区域81不含有字段区域82，中间的6个切片区域81均含有一个字段区域82。将8个切片区域81从上至下依次编号，将每个切片区域81的位置记录下来。记录切片区域81的位置如第1个切片区域81的位置为左上角像素坐标为(0,0)，右下角像素坐标为(800,230)。以此类推获得每个切片区域81的位置记录，用于使用切片区域81恢复出副本。每个档案类型使用同一个划分方案，因此同档案类型的划分方案只需要记录一次即可。

存证子系统30提取每个切片区域81的哈希值，记为切片哈希值，全部切片哈希值构成切片哈希值集合83，档案扫描件的切片哈希值集合83的哈希值作为档案哈希值，副本的切片哈希值集合83的哈希值作为副本哈希值84，将档案扫描件及副本分别关联各自的切片哈希值集合83存储。对每个切片区域81提取哈希值，使每个切片区域81均能够单独被验证真伪，加强了档案的存证力度。当其中一个切片区域81被篡改或损坏时，不影响其余切片区域81的真实性证明。

表2 哈希值集合

切片区域811	HASH(Zone1)= E641D3…2E2EB5
		切片区域812	HASH(Zone2)= EE56AE…6B76AB
切片区域813	HASH(Zone3)= CEDC92…E08B2D
		切片区域814	HASH(Zone4)= D68A7E…39FA72
切片区域815	HASH(Zone5)= FA7296…5F319B
		切片区域816	HASH(Zone6)= BA44D4…F02AC1
切片区域817	HASH(Zone7)= C8C535…4F5DF7
		切片区域818	HASH(Zone8)= E0CC34…2ECBAB
副本哈希值84	HASH({HASH(Zone1),…, HASH(Zone8)})= FC8309…AE787B

将副本哈希值84FC8309…AE787B上传区块链10存储，切片区域811至8的切片哈希值则与副本关联保存。推荐在档案目录中也添加档案扫描件以及副本的切片哈希值集。请求者40请求调阅档案时，将切片哈希值集连同副本提供给请求者40。

检索子系统60存储权限表，权限表记录请求者40标识和权限等级，字段表还记录每个字段的允许查看权限等级，检索子系统60验证请求者40身份后，获得请求者40的权限等级，查询是否存在检索键值与检索键值匹配的档案扫描件，若存在则读取档案类型对应的字段表，列举请求者40权限等级不足以查看的字段，生成遮盖色块覆盖对应的字段区域82位置后，再将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统70。如表3所示，检索子系统60为每个请求者40分配有请求者40标识，通过请求者40向检索子系统60注册获得请求者40标识。Request1为公安部门的相关机构，因此具有最高的权限等级，Request3为办事窗口，具有中等的权限等级，其余请求者40为社区机构，具有较低的权限等级。调阅自己的档案具有最高的权限等级，但仅能查看涉及自己的档案。检索子系统60设置单独的网站或者APP，采集生物识别信息并验证后，向请求者提供属于他的档案的调阅服务。权限等级为3的请求者40，如Request1或档案人自己，调阅档案时，提供档案扫描件，即未加水印的扫描件。权限等级为1至2的请求者40则提供带有水印的副本。

表3 本实施例建立的权限表

请求者40标识	权限等级
		Request1	3
Request2	1
		Request3	2
Request4	1
		Request5	1

借助区块链10将档案扫描件和副本进行存证，使档案的电子件具有法律效力，能够作为凭证使用。因此不再有保存纸质档案的必要，能够节省大量档案保存费用。为了进一步降低档案保存的成本，本实施例提供了具体的技术方案，用于压缩档案扫描件和副本占用的存储空间。存储子系统50只读取若干个同档案类型且同区域位置的切片区域81，获得初步的样本。请参阅附图3，存储子系统50执行以下步骤：步骤A01）计算若干个切片区域81在每个像素点的平均像素值，每个像素点的平均像素值构成切片模板85；步骤A02）计算每个切片区域81与切片模板85在每个像素位置的像素差值；步骤A03）使用预设字节长度标识像素差值，构成切片区域81的差值图像86；步骤A04）使用例外集合87记录像素差值超出预设字节长度表示数值范围的例外像素，例外集合87记录例外像素的像素坐标和像素值；步骤A05）检索子系统60复原档案扫描件或副本时，将差值图像86与切片模板85叠加，再使用例外集合87恢复例外像素，复原切片区域81；步骤A06）检索子系统60将档案扫描件或副本的切片区域81按顺序拼接，获得复原的档案扫描件或副本。

对于一个具体的档案来源部门而言，办理相同的事务时，接收的大量纸质档案，如纸质申请表或资质证明文件，内容是具有格式化条款的，只需要在少量指定位置填写信息并签名即可。因此这类档案扫描件中大部分像素值，在不考虑扫描设备差异和光线差异的情况下是相同的。比如各类知情同意单，记载内容是相同的，需要人们在末尾签字。这类知情同意单是事后纠纷责任认定时的重要文件，需要保存预设的时长后才能销毁。本实施例中，签字后的知情同意单进行扫描，获得档案扫描件并制作副本，提取档案哈希值及副本哈希值84，将档案哈希值和副本哈希值84上传区块链10存储，随后即可销毁纸质件。通过区块链10存证的档案扫描件和副本具有法律效力，从而减少需要以纸质实物保存的档案数量。然而这类扫描件的数量较多时，存储在档案存储模块需要占用较多的存储空间。本实施例通过建立切片模板85，仅保存每个切片区域81与切片模板85的差异部分即可。当扫描设备的重复性较好时，且扫描时摆放位置基本相同，经过现有技术对扫描件进行位置调整，获得的档案扫描件之间，将具有大量相似的区域，这些区域的像素值差值是极小的。如档案扫描件和副本使用RGB表示颜色时。每个像素点有三个通道，每个通道占用1字节，即8位。每个通道的取值范围为[0,255]。表示像素差值时，使用5个位表示，第一个位表示正负号，即在切片模板85上对弈像素位置的对应通道值上增加或减少后续4位表示的数值。4个位表示的范围是[0,15]。对于超出5个位能够表示的数值范围的通道数值的像素点，则在例外集合87直接记录对应像素点的像素坐标和像素值。本实施例所指像素值包括3个通道值。如(25,25,25)，表示一种浅灰色。读取时，将单独存储的签字区域和共性模板拼合，拼合后提取哈希值，正确拼合的档案提取的哈希值将与区块链10存储的哈希值相符，证明档案的真实性，从而节省大量的存储空间。

请参阅附图4，对应图2中第2个切片区域81，将被表示为切片模板85、差值图像86和例外集合87的叠加。切片模板85只需要存储一遍，多个档案扫描件和副本的同一个位置的切片区域81共用一个切片区域81。差值图像86的像素值较小，因而可以使用更短的字节长度表示。对于图4中的切片区域81而言，表格的边线和打印字体位置处的像素值几乎是不发生变化的，在档案扫描件对齐的情况下。对齐档案扫描件的方法可以采用常规移动方式。扫描设备扫描同样纸张大小的档案时，将不需要进行缩放和透视修整。图4中灰色表示差值图像86中，对应的差值较小，因此图中差值图像86的颜色较浅。由于差值存在正负之分，图4中以差值的绝对值作为像素值。

若人工能够较好的摆放档案，则扫描获得的档案扫描件也将基本重合，仅边线边缘部分有差异。如表格边线理论上是纯黑色，即RGB(0,0,0)，受扫描设备影响，扫描后将获得非常接近黑色的灰色。如扫描后获得表格边线的某个像素位置的像素值为RGB(30,36,34)。同样的扫描设备将会有非常接近的颜色偏移，扫描下一个档案的同切片区域81同像素位置时，获得的像素值为RGB(35,39,32)。假设该像素位置最终以RGB(30,36,34)作为切片模板85中的像素值。则扫描获得的像素值为RGB(35,39,36)，在差值图像86中的值为RGB:(+5,+3,-2)。可以预见，大部分像素位置处的像素差值较小，所以本实施例使用4个位表示差值，增加1个位表示正负。将差值RGB:(+5,+3,-2)与切片模板85中的像素值RGB(30,36,34)叠加即可获得档案扫描件的真实像素值。5个位能够表示的差值范围为:[-15,+15]。当某个像素位置的像素差值超出5个位能够表示的范围时，则使用例外集合87表示。

例外集合87记录像素位置和像素值，使用例外集合87复原切片区域81时，直接将对应像素位置的像素值设置为例外集合87中记录的值即可。故例外集合87中不需要表示数值的正负。例外结合表示像素位置的数值占用字节长度根据切片区域81的像素大小确定，表示像素值则使用每个通道一个字节长度的RGB颜色表示形式。能够预见，在扫描设备工况保存良好的情况下，手写姓名处的像素将会超出5个位能够表示的差值范围。因此例外集合87基本只是记录了手写字的像素。由于在表格框内，手写笔迹占用的像素毕竟较少，因此整体上会减少切片区域81占用的存储空间。

进一步的，档案接收子系统20接收档案后，对档案扫描件在预设范围内进行微调，使切分后的切片区域81与对应的切片模板85相似度最高。而后在提交给存证子系统30进行存证。若拍摄条件无改动，则可以预见差值图像86的像素值将均为0或者极小的数值。此时使用更短的字节数表示差值图像86，如使用3个位表示，首位表示正负，后两位表示数值。将能够进一步的压缩切片区域81占用的存储空间。且不影响档案扫描件和副本的法律效力。因为从差值图像86、例外集合87以及切片模板85复原回副本后，能够通过切片哈希值集合83和区块链10上存储的副本哈希值84进行验证。

进一步的，若切片区域81的像素值与切片模板的像素差值小于预设阈值，且例外集合中记录的例外像素点不连续，则将切片区域81修改为与切片模板相同，不再存储相应的切片区域，提取区切片模板的哈希值作为切片哈希值纳入切片哈希值集合。在档案目录中标示切片区域未存储。可信档案生成子系统恢复相应的切片区域时，直接使用切片模板用于恢复副本。如图2中顶部和底部的切片区域，即符合切片区域81的像素值与切片模板的像素差值小于预设阈值，且例外集合中记录的例外像素点不连续的条件。因而没有必要进行存储。同样的，例外集合中记录的例外像素点的相邻像素点的数量均小于预设值，表示例外像素为单个像素点，或者极少量的像素点，不足以形成肉眼能够识别出有效语义的内容出来，因而也没有必要进行存储。

请求者40发送档案调阅请求时，使用私钥签名档案调阅请求；向档案接收子系统20预设的地址转入若干个通证，将签名后的档案调阅请求作为交易附加信息；档案接收子系统20轮询区块链10，发现预设的地址有新的通证转入，则读取交易附加信息并使用请求者40的公钥解密，能够成功解密且档案调阅请求记录的身份验证信息与交易账户相符，则完成请求者40的身份验证。

将档案调阅请求以交易附加信息的形式上传到区块链10，能够使每个档案调阅请求被永久的保留在区块链10上，形成每个档案被调阅的记录，用于排查异常的档案调阅。具体而言，请求者40生成向档案接收子系统20预设的地址转入若干个通证的交易信息：From:Addr_Request2,To:Addr_0,Num:1。将档案调阅请求，包含身份验证信息、办理事项、请求的档案类型和若干个检索键值，如身份验证信息为Request2，办理事项为退休教师节日福利发放登记，请求的档案类型为身份证、老年人伙食补助登记表和职业档案。对于符合预设年龄条件，大于60岁的退休教师，则发放更多的节日福利。同时节日福利还与工龄和职称有关。工龄因此需要调取多个档案类型的档案。检索键值则是本市已登记退休的教师的姓名。通过验证年龄、工龄和职称，来决定节日福利发放的多少或者档次。则对于姓名为郑XX的退休教师而言，调阅其老年人伙食补助登记表的档案调阅请求为：(Request2,退休教师节日福利发放登记,老年人伙食补助登记表,郑XX)，使用请求者40的私钥签名，即Sign(Request2,退休教师节日福利发放登记,老年人伙食补助登记表,郑XX)，函数Sign()表示使用私钥签名。检索子系统60使用Request2对应的公钥解密，即可验证请求者40的身份。

本实施例的有益技术效果是：通过区块链10对扫描件进行存证，使扫描件具有可信证明，具备法律效力，从而不再需要对纸质档案进行保存，降低档案保存成本；建立档案索引能够方便档案的检索和调阅，使档案录入后，能够被多次使用，方便民生事项的办理；采用改进的存储方案降低扫描件占用的存储空间。

实施例二：

一种基于区块链的可信档案系统，本实施例在实施例一的基础上，对档案的共享提出了进一步的方案，请参阅附图5，本实施例共享档案的方法包括：步骤B01）检索子系统60存储事项表，事项表记录每个办理事项所需要的字段名称集合；步骤B02）档案调阅请求包含多个所需的档案类型，检索子系统60查询到匹配的多个档案扫描件后，根据事项表列举需要提供的全部字段，获得字段对应的切片区域81；步骤B03）根据切片区域81所属的档案扫描件，从存储子系统50读取多个切片区域81；步骤B04）检索子系统60将读取出的多个切片区域81及切片哈希值集合83发送给可信档案生成子系统70；步骤B05）可信档案生成子系统70生成空白图片，将多个切片区域81摆放至空白图片上，构成重组档案89；步骤B06）可信档案生成子系统70使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将重组档案89、签名、副本哈希值84、区块高度和对应的切片哈希值集合83提供给请求者40；步骤B07）请求者40分别提取每个切片区域81的哈希值与切片哈希值集合83比对，提取切片哈希值集合83的哈希值与副本哈希值84比对，将副本哈希值84与区块链10上存储的哈希值比对，比对均相符则判定重组档案89记载内容均真实可信，继续办理事项并将重组档案89、签名、副本哈希值84、切片哈希值集合83和区块高度作为办事证明材料保存。

表4 本实施例建立的事项表

事项	字段名称集合
		事项1	{字段名称1@类型一, 字段名称2@类型一, 字段名称3@类型二}
事项2	{字段名称2@类型一, 字段名称3@类型二, 字段名称4@类型二}
		事项3	{字段名称1@类型一, 字段名称5@类型二, 字段名称6@类型三}
…	…
		事项n	{字段名称2@类型一, 字段名称7@类型四or类型五}

如表4所示，本实施例建立事项表记录了每个办理事项所需要的字段名称以及所在的档案类型。对于一个给定的字段名称而言，可能有多个档案类型均有记载，在事项表中使用关键字or连接多个档案类型即可。如表中记载的字段名称7能够在类型四和类型五两个档案类型中找到。当办理事项1时，从类型一和类型二两个档案类型中，找到符合检索键值的档案，获得其中的字段名称1、字段名称2和字段名称3对应的值。可信档案生成子系统70将字段名称1、字段名称2和字段名称3对应的切片区域81摆放在空白图片中，生成重组档案89。将重组档案89以及相应的切片哈希值集合83提供给请求者40。请求者40验证切片哈希值集合83和签名能够确定切片区域81的图像是否被篡改过。从而能够为每个切片区域81提供真实性证明。使得重组档案89足以作为办理事项1的依据，具有法律效力，请求者40借此完成事项1的办理，并将重组档案89作为办事依据和凭证保存在自己的系统。使用预设私钥签名办理事项和时间戳，能够限制重组档案89的使用范围，仅限办理对应的事项。

如办理市退休教师节日福利发放登记时，需要用到的字段有姓名、年龄、已享受补助、工龄和职称。其中姓名、年龄在身份证档案中记录，也可以使用社区老年人伙食补助登记表中的数据。字段已享受补助在老年人伙食补助登记表中。工龄和职称存在于工作经历档案中。可信档案生成子系统70从老年人伙食补助登记表中获取与已退休教师姓名相符的年龄和补助等级两个字段，从工作经历档案中读取工龄和职称两个字段。将这些字段对应的切片区域81摆放在空白图片上，生成办理事项和时间戳的签名，将重组档案89、签名、全部副本哈希值84、相应的区块高度和全部切片区域81哈希值集合发送给请求者40。请求者40继而以此为依据完成退休教师节日福利发放的登记，并按表落实节日福利。

进一步的，请参阅附图6，档案接收子系统20在每个切片区域81上添加水印，记为切片水印，切片水印包含预设图样和水印字符，水印字符为大写字母、小写字母或数字；可信档案生成子系统70将多个切片区域81摆放至空白图片上后，在切片区域81位置旁添加切片签名88，切片签名88为可信档案生成子系统70使用预设私钥签名切片附加信息获得，切片附加信息包括办理事项、时间戳和随机字符，可信档案生成子系统70尝试改变随机字符，直到切片签名88最后一位非固定字符与水印字符相同；请求者40使用相应公钥解密每个切片签名88，验证办理事项均相符，并比对切片签名88最后一位非固定字符与水印字符均相同，则接受重组档案89。切片签名88最后一位非固定字符的取值为大写字母、小写字母、数字或者等于号，共有63个可能的取值，因此改变随机字符使切片签名88最后一位非固定字符与水印字符相同的概率为1/63。从概率学上，平均尝试63次能够获得符合条件的签名，运算量并不大，占用时间亦不长。

本实施例中选定的预设私钥为：

-----BEGIN PRIVATE KEY-----

MIICdQIBADANBgkqhki……kBPkUls0emKpaki8PYDAonmJonbKscc1EMu/UaMkV+GNJ7tTHDoTHdtL6H+WMfVUgAz27eG/bKA9HpnwhJw8TBt

-----END PRIVATE KEY-----

相应的公钥为：

-----BEGIN PUBLIC KEY-----

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCyVG+a/Hg7hAnt5xQ7pKIDjgS4

M7C5u7Sn2nDEu402F0iaiCJodiaxO4cJA4VN79zgZNjcENOz31Ls17AUrvkfifou

j2BrCL5koR5qJ/6ecf1NkyKoD9ZMjQAo69e8aNDx54fzuQKSzTOv/z6jMyB8qoJ3

2Y29GW5umWglaq72uQIDAQAB

-----END PUBLIC KEY-----

使用常用的PEM格式表示公私秘钥。目前已存在非对称加密算法中，每次加密时均生成一个随机的值纳入加密，因此每次加密的结果不同。但并不影响解密过程，同样也不影响本实施例中生成签名时，满足切片签名88最后一位非固定字符与水印字符相同。对每个切片区域81均生成一个签名，签名的末尾一般以“=”结尾，因而签名的倒数第2位字符与切片区域81上水印包含的字符相同，如附图7所示。每个切片区域81下方放入相应的签名。

如使用选定的私钥为切片签名88Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-1646300976-姓名郑XX-12)=

bYZzG5TDn63NHWmXhH/Kgsw6nbrBnL6tuHBvQXN1PzhT5b0qVHeMRN/qRrocOZ6zhU6tgvXQ4kyba8mqUXjkDdJ9QNahWB0zy5d7Ff/HsveQ0QJK+A3uOah8NYIyB4EmUw7TVT8mP8wUiFIA5xkc7FJylAu85leKO/ZwUiY8lws=。其末尾倒数第2位为s。

其中随机字符为12。而将随机字符更改为10，则获得切片签名88为：

Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-1646300756-姓名郑XX-10)=VulByORK8px8VEqtaxecXkTeaL9NGKzhjHesrD96WFDMk7mFKeQaDONfnC4iw+wpt1aScWCDrWSDnjt+UClbBC12r+a5ogHDIVBVJgX2S1rNfxa1FXau7/aZJ5TObKRK7B8wmgFB4ywrsbxx5JvbsjEWOPEdRsx1T3jl5Zypjyc=。其末尾倒数第2位为c。

由于每个切片区域81均对应有一个签名，因此不可能将任何一个切片区域81私自换做他用，能够有效控制档案内容的隐私泄露范围。

附图7中每个切片签名88如下：

Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-年龄63-1646300812-36)=

ayD28BXUu+KE3fjl6y0rL0XG8bdzHw1oXE5C0WfN7S3y9ivCVSrsnvOaKM4PIN1S07TaQ8NrB18k1YYEK90YqtfpKjSFer1gtseannAHfNO2/Qm28hGJlWfnh/wY5z2XXYxpdUA6juYDZsETRfjU9+xsXtx//MfvttLVKLDCnew=，与切片区域81中的水印含有的字符w相符。

Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-1646300926-补助等级3-1)=

VMiAWeq5mUYeOaz5AXzpQQgw+GbHUweT2vBF3YH8qmMbXAvsatIle+dKhtxj/YnI14/ctje2SavDtwCirLFTMF2ug5O1M4fYCJH6BFFHNaqWfkDN+EepY3BQ+mEOp+hDAUn0ExUox4T2VPRpwp9usHovROg4MBoDCfnU5pXlzSE=，与切片区域81中的水印含有的字符E相符。

Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-1646300906-工龄25-82)=

U1Dfbnu2EKsda8MijC2kbkMAs06dloal0fDznCks+2oP81ylRSVW+ehh5jvvDcpN9B8esX8gABva6Hk+aWlG6sme4h+vqSHrHHpiz0fh6LAAI9BKwF8hMrHPxLSKY+rZ8AQy40T4mHAz/bayySAVjeaUmA88EZMP1NLjQjZBoD8=，与切片区域81中的水印含有的字符8相符。

Sign(XX市退休教师节日福利发放登记-1646301086-职称副高级-312)=

eE2NPWDN8RwWTuytsI7uN5KTg4ahnYbXCYAnaCfiYE5YPQxSxwwXfYR0eMQB34SeZh2vUo5ajLti0ohTlG3BsaNymuM1SnQVCfBD5YPKqqMfb6ITJDxmCyEFRWbBuJmoK9SP1+hQsZgLwDNm8pw7s2tS4D/sEu8PtMn73xZnjFc=，与切片区域81中的水印含有的字符c相符。

每个切片签名88的末尾非固定字符均分别与每个切片区域81中的水印中包含的字符相同。请求者40使用相应的公钥解密每个切片签名88，获得签名的内容，验证其中的办理事项是否相符。进一步的，本实施例中将切片签名88中纳入了字段名称，用于形成更多维度的匹配，用于提供更高的可信度。要求切片签名88的末尾非固定字符均分别与每个切片区域81中的水印中包含的字符相同，能够方便的查看是否存在伪造的嫌疑。若存在切片签名88与水印不符，则能够方便和直接的判断出存在伪造档案的行为。

作为对比，若不对每个切片区域81进行签名，而是为重组档案89关联一个签名。虽然验证签名能够获得重组档案89的用途。但伪造档案者通过提交其权限等级能够获得的档案调阅请求，获得一个重组档案89，同时也获得了与重组档案89相符的含办理事项的签名。而后档案伪造者从其他档案中，截取一个切片区域81，将该切片区域81粘贴在获得的重组档案89上。将会导致伪造的重组档案89无法完成验真，存证安全漏洞。本实施例其余部分技术方案同实施例一。

由此可以看出，本实施例提供的技术方案中，为每个切片区域81均关联一个签名，能够更全面可靠的防止档案被用作他用的情况出现，有效的管控档案的流通及使用范围。

相对于实施例一，本实施例采用重组档案89技术，即能够提供重组档案89的真实性证明，又能够有效管控档案隐私的扩散范围，兼顾隐私管控，保障信息安全。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

包括档案接收子系统、存证子系统、存储子系统、检索子系统和可信档案生成子系统，

所述档案接收子系统接收档案扫描件和档案描述信息，所述档案描述信息包括档案来源部门、档案类型和生成时间，复制档案扫描件作为副本，在副本上添加预设水印，

所述存证子系统提取档案扫描件的哈希值记为档案哈希值，提取副本的哈希值记为副本哈希值，将档案哈希值和副本哈希值上传区块链存储，获得对应的区块高度，

所述存储子系统为档案扫描件和副本分配文件名称并存储，

所述检索子系统建立档案目录，所述档案目录记录档案名称、档案来源部门、档案类型、生成时间、存证时间、档案哈希值、副本哈希值、区块高度、检索键值和存储地址，所述检索子系统根据档案类型确定检索字段，所述检索键值为每个档案扫描件在检索字段的取值，

所述检索子系统接收档案调阅请求，所述档案调阅请求包括身份验证信息、办理事项、请求的档案类型和若干个检索键值，所述检索子系统验证请求者身份后，查询是否存在档案类型及检索键值匹配的档案扫描件，若存在则将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统，

所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将副本、签名、副本哈希值和区块高度提供给请求者，公开预设私钥对应的公钥，

请求者提取副本的哈希值与区块链上存储的副本哈希值比对相符，使用相应公钥解密签名并验证相符，则判定接收到的副本记载内容真实可信，继续办理事项并将副本、签名、副本哈希值和区块高度作为办事证明材料保存。

2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

人工为每个档案类型制作字段表，所述字段表记录所述档案类型的档案记录的字段名称和字段区域位置，所述档案接收子系统将档案扫描件及副本分别划分为多个区域，每个档案类型对应一种划分，每个区域作为一个切片区域，每个切片区域包含至多一个字段区域，将切片区域编号，将切片区域分别存储，档案目录中存储地址记载档案扫描件的每个切片区域的存储地址以及副本的每个切片区域的存储地址，所述检索子系统将副本的切片区域按顺序拼接，获得复原的副本，验证复原的副本的哈希值与副本哈希值匹配后，将复原的副本提供给所述可信档案生成子系统。

3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

所述存证子系统提取每个切片区域的哈希值，记为切片哈希值，全部切片哈希值构成切片哈希值集合，档案扫描件的切片哈希值集合的哈希值作为档案哈希值，副本的切片哈希值集合的哈希值作为副本哈希值，将档案扫描件及副本分别关联各自的切片哈希值集合存储。

4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

所述检索子系统存储权限表，所述权限表记录请求者标识和权限等级，所述字段表还记录每个字段的允许查看权限等级，所述检索子系统验证请求者身份后，获得请求者的权限等级，查询是否存在检索键值与检索键值匹配的档案扫描件，若存在则读取档案类型对应的字段表，列举请求者权限等级不足以查看的字段，生成遮盖色块覆盖对应的字段区域位置后，再将办理事项和副本提供给可信档案生成子系统。

5.根据权利要求2至4任一项所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

所述存储子系统只读取若干个同档案类型且同区域位置的切片区域，计算若干个切片区域在每个像素点的平均像素值，每个像素点的平均像素值构成切片模板；

计算每个切片区域与切片模板在每个像素位置的像素差值；

使用预设字节长度标识像素差值，构成切片区域的差值图像；

使用例外集合记录像素差值超出预设字节长度表示数值范围的例外像素，所述例外集合记录例外像素的像素坐标和像素值；

所述检索子系统复原档案扫描件或副本时，将差值图像与切片模板叠加，再使用例外集合恢复例外像素，复原切片区域；

所述检索子系统将档案扫描件或副本的切片区域按顺序拼接，获得复原的档案扫描件或副本。

6.根据权利要求3或4所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

所述检索子系统存储事项表，所述事项表记录每个办理事项所需要的字段名称集合；

所述档案调阅请求包含多个所需的档案类型，所述检索子系统查询到匹配的多个档案扫描件后，根据事项表列举需要提供的全部字段，获得字段对应的切片区域；

根据切片区域所属的档案扫描件，从存储子系统读取多个切片区域；

所述检索子系统将读取出的多个切片区域及切片哈希值集合发送给所述可信档案生成子系统；

所述可信档案生成子系统生成空白图片，将多个切片区域摆放至空白图片上，构成重组档案；

所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名办理事项及时间戳，将重组档案、签名、副本哈希值、区块高度和对应的切片哈希值集合提供给请求者；

请求者分别提取每个切片区域的哈希值与切片哈希值集合比对，提取切片哈希值集合的哈希值与副本哈希值比对，将副本哈希值与区块链上存储的哈希值比对，比对均相符则判定重组档案记载内容均真实可信，继续办理事项并将重组档案、签名、副本哈希值、切片哈希值集合和区块高度作为办事证明材料保存。

7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

所述档案接收子系统在每个切片区域上添加水印，记为切片水印，所述切片水印包含预设图样和水印字符，所述水印字符为大写字母、小写字母或数字；

所述可信档案生成子系统将多个切片区域摆放至空白图片上后，在切片区域位置旁添加切片签名，所述切片签名为所述可信档案生成子系统使用预设私钥签名切片附加信息获得，所述切片附加信息包括办理事项、时间戳和随机字符，所述可信档案生成子系统尝试改变所述随机字符，直到切片签名最后一位非固定字符与水印字符相同；

请求者使用相应公钥解密每个切片签名，验证办理事项均相符，并比对切片签名最后一位非固定字符与水印字符均相同，则接受所述重组档案。

8.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于区块链的可信档案系统，其特征在于，

请求者发送档案调阅请求时，使用私钥签名档案调阅请求；

向档案接收子系统预设的地址转入若干个通证，将签名后的档案调阅请求作为交易附加信息；

所述档案接收子系统轮询区块链，发现预设的地址有新的通证转入，则读取交易附加信息并使用请求者的公钥解密，能够成功解密且档案调阅请求记录的身份验证信息与交易账户相符，则完成请求者的身份验证。

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