基于区块链技术的社会治理大数据云平台架构研究

朱静 杨剑锋

摘 要：随着区块链技术的快速发展，这一新型技术将成为社会各界热点研究问题。本文紧跟技术前沿，在贵阳市社会治理大数据云平台的基础上，扩展了基于区块链的“社会和云”平台建设思路，初步探讨了如何建立基于区块链的社会治理个人数据服务中心和基于区块链的政府社会治理大数据共享开放平台。

关键词：区块链 社会治理 社会和云 数据中心

引 言

区块链是随着比特币等数字加密货币的普及而兴起的一种去中心化基础架构与分布式计算，本质是一个去中心化的分布式数据库，其本身由一串使用密码学相关联所产生的数据块构成[1]。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式[2]，核心优势是去中心化。区块链技术的研究与应用随着近年来比特币的快速发展与普及也呈现爆发式增长趋势，被认为是被认为是继大型机、个人电脑、互联网、社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新， 是人类信用进化史上继血亲信用、贵金属信用、央行纸币信用之后的第四个里程碑[3]。区块链技术被誉为“下一代互联网”并被列入我国的“十三五”规划中，预示着区块链在我国将会有一个很光明的发展前景。

区块链技术的快速发展引起社会各界如政府部门、金融机构、资本市场等的广泛关注，目前主要应用于数字货币、数据存储、数据鉴证、金融交易、资产管理和选举投票等六个场景[4]。2016年1月，英国政府发布区块链专题研究报告，旨在推行区块链技术在政府事务中的应用；中国人民银行也召开数字货币研讨会探讨区块链技术在货币方面的应用；区块链技术在其他领域也得到越来越多的应用[5-9]。日前，各国政府及相关机构致力于区块链的研究中，以加速区块链的发展。

区块链在公共服务领域应用方面，当前比较一致的共识是，主要围绕四个类型开展：身份验证、鉴证确权、信息共享以及透明政府。2015年以来，贵阳市以“好用、管用、易用”为原则，按照“信息化、数据化、自流程化、融合化”四部曲，建设社会治理大数据云平台“社会和云”，构建了社会治理的“城市大脑”[10]。龚可等人结合区块链的技术优势已达到社会质量公治的目的[11]。张毅等人探讨了区块链在政府治理和服务创新方面的应用前景和发展空间，以及在政府传统职能、管理机制、法规制度等带来的挑战[12]。2016年12月31日，贵阳市人民政府新闻办公室正式发布了《贵阳区块链发展和应用》白皮书，指出要用区块链技术为社会治理现代化提供科技支撐，快一步推进大数据战略行动，加快打造创新型中心城市。本文拟在社会治理大数据云平台的基础上，扩展基于区块链技术的“社会和云”平台架构建设思路。

一、基于区块链技术的“社会和云”平台

（一）背景

“社会和云”综合利用块数据、云计算、人工智能等手段，以“一平台四应用”为建设内容，构建社会治理的“城市大脑”。“一平台”是指“块数据”平台，以网格地图为承载点，建立与社会治安紧密相关的全生命周期、全业务关联数学模型，构建人口、法人、房屋、事件、设施等多维度数据关联集，将“条数据”整合成“块数”。“四应用”指网格管理、社会动员、社区服务以及数读贵阳四个应用，其中网格管理系统对市民诉求进行统一受理、统一派遣、统一考核，实现精细管理。社会动员系统整合社会组织、爱心企业、专业社工、志愿者等社会力量，通过大数据、云计算，社会组织可以主动发现合适的服务对象，服务对象也可以智能地搜索出相应的公益机构，实现精准匹配。社区服务系统为社会企业发展提供数据支持，集成各类社会化服务，满足多元化常态化的服务需求，实现精准服务。数读贵阳系统是“大数据挖掘分析系统”，通过实时化数据统计、模型化挖掘分析、可视化数据展示，为政策的制定和实施，提供决策依据。

“社会和云”除开发 PC 端以外，还根据领导、职能部门工作人员、网格管理员、楼栋长和市民等不同用户群体，开发领导易、处置易、楼管易、网格易以及家贵阳众采客APP，方便相关人员发现问题后随时上报，如市民可以通过家贵阳众采客 APP将发现的问题上传至“社会和云”平台，工作人员将信息进行核实，并督促相关部门落实，在事件处理完成后由“社会和云”平台反映给市民，若是案件在规定时间内未能处理，还将发送超期案件提醒给相关部门负责人，并进行督办。

（二）存在的问题

“社会和云”工程自运行以来，也面临一些问题：

一是社区的社会和云项目无统一建设标准，同时，在跨社区或与上级平台进行数据共享的过程中容易出现接口标准不等、数据标准不等的情况，延缓了数据在块数据平台上的集聚。

二是各从属系统之间存在技术壁垒。系统开发公司进行项目开发时所选择的语言、框架、数据库也有所不同，这给后期维护和与其它平台对接造成很大困难，大大增加了系统的维护成本。

三是“社会和云”平台中的数据时效性、准确性难以保证。数据资源的特殊性在于流动，流动产生价值。平台的实时性、数据采集渠道的多样化等种种因素影响“社会和云”平台的数据时效性和准确性。

四是“社会和云”相关应用的群众基础薄弱。数据的生命周期可分为数据采集、数据传输、数据存储、数据使用等四个方面，如果不能解决数据来源的问题，很容易造成数据平台的“空心化”。让群众参与进来，使得数据多样化，才能最终达到提高社会治理水平的目的。

（三）基于区块链的“社会和云”平台框架研究

在现有社会治理大数据云平台的基础上，建立基于主权区块链的数据平台，各委办局社区的数据可以通过该平台实现无缝连接与通信。每个部门相当于区块链中的一个节点，是多中心化区块链的一种应用。

建立基于主权区块链的“社会和云”监管平台。建立涵盖各个委办局社区节点的“社会和云”区块链，推进各部门重要权力运行数据在区块链上形成不可篡改的加密记录，建立各委办局“社会和云”应用的综合考核和评价系统，让“社会和云”更牢固、更透明、更具约束力。建立基于主权区块链的网格员、话务员等工作人员遵规守纪诚信系统。在区块链上记录工作人员遵规守纪、履职效能等重要信息，各部门节点共同验证和审核，建立一条不可篡改的工作人员“诚信链”，各部门根据权限查询工作人员诚信记录。在工作人员遵规守纪诚信系统基础上，建立“社会和云”应用的价值激励机制，如工作量激励和“点赞”机制，将工作人员遵规守纪诚信系统作为考核、任用和奖惩的重要依据。对领导干部和纪检委员“社会和云”应用情况，形成督查积分，并记录在工作人员遵规守纪诚信系统中。

为了让广大群众参与到社会治理中，建设基于区块链技术的个人数据中心，该数据服务中心在保护个人数据隐私的情况下，建立激励机制，让广大群众共享个人数据，推动“社会和云”工程的发展。

二、基于區块链的社会治理个人数据服务中心

（一）背景

除了与社会治理相关的政府、事业单位、企业等掌握有大量社会治理数据外，个人所拥有的数据总量也是不可估量的。如果这些个人数据能够共享出来，供需要的数据使用方研究使用，必将对社会产生深远影响。但是，建设社会治理个人数据服务中心，面临的痛点主要有：

1）个人数据很多都是敏感数据，人们担心自己的敏感信息泄露，所以不愿意共享个人数据。

2）目前各受信任方处理着个人数据，这些机构是中心化的，因此常常有单点故障。网络犯罪引起无法想象的巨大数据泄露，常常以单个机构受到攻击的形式发生。

3）我们目前还没有有效的方法控制谁如何处理我们的个人数据。事实上，数据项目对个人数据的控制很有限，数据传输中项目就无法控制后续如何使用了。

（二）个人数据中心模式研究

基于区块链的个人数据服务中心方案设计原则如下：

一是个人数据服务用户将通过区块链获得激励，激励是以该用户可获得服务增值或者数据增值为前提；

二是个人数据共享是用户可见、过程可见、数据隔离与授权共享；

三是通过区块链确认个人数据持有权并实现个人数据保护。

个人数据服务中心区块链应用分为用户层、数据验证层、数据获取层和大数据存储层等四个层次。如下图1所示：

1.用户层

用户可以向个人数据服务中心提交数据，中心生成相关哈希值后，将数据哈希值返回给用户作为数据提交的凭据，并生成区块，插入全局区块链网络中。

通过叫做安全多方计算的密码技术，数据可以分往不同的服务器因此没有机器可以提取基本信息，但是节点仍然可以共同计算数据的授权功能。可以建立透明高效的内容评价体系，合理量化价值贡献并给予奖励，重新定义社区生态经济模型。

区块链提供了一种可以在区块链上存储社会治理数据的架构，这些数据可以被分析但同时有保持私密性。因为个人记录被编码到一个数字地址，而不是一个名字。

2.数据验证层

用户或第三方可以向数据中心提交数据凭证，以验证数据的有效性、所有人等信息。

区块链的特点是各个节点独立验证的，每个节点就会根据自己的本地数据验证新数据的合法性。如果一个节点执意要在本地的记录里面写入非法数据，其它节点虽然没办法阻止，但是这个节点的数据就会和其它诚实节点的不同，因此不会被其它诚实节点认可。如果想在共识过程中试图掺和非法数据，其它诚实节点不会认可这个数据。

3.大数据获取层

第三方可通过数据中心获取感兴趣的数据，这可能需要向提供数据的用户付费，这些信息也将生产区块并加入到全局区块链网络中。区块链可以控制数据连接，即一个共享账单，与控制比特币和其他加密货币的相似。用户们可以有效加入连锁加密签名许可单来让其他用户们获取储存数据的权利。通过区块链个人数据服务系统，个人数据可以实现块跨区域的调用、读取。

可以获取社会治理和民生数据，挖掘群众所思所愿，收集好想法好建议，分析与预测社会治理的公共问题。

4.大数据存储层

在大数据存储层，用户在向个人数据中心提交数据时，可以选择将数据存储在大数据存储层中，以便于将这些数据出卖给需要的第三方。数据分往不同的服务器，他们可以在不泄露信息的情况下将功能传送往其他节点。尤其是，没有任何团体能够拿到通往数据整体的能力；也就是说，任何一个团体都只能有着毫无意义的一部分。

现在的云储存采用的是中心化的方式，区块链通过分布式储存的方式有望与云储存形成竞争。分布式储存的好处是难于摧毁，同时利用了闲置的资源。云储存未来市场空间巨大，去中心化储存是利用每个用户闲置的运算能力帮助储存，而用户本身可以通过出让闲置的运算和储存能力来获得收益，因此可以提供廉价的云储存节点。因为是闲置的所以成本会低于现在市场上云储存所用的专门服务器成本。会通过加密的方式储存到本地，非常安全。

三、基于区块链的社会治理数据共享开放平台

（一）背景

推进政府社会治理数据共享开放，建设块数据城市，能够提高政府透明度，增强政府公信力，提升行政效率和服务水平。但政府社会治理数据共享开放尚存在两个突出问题：

一是对数据共享开放的监管弱。缺乏数据共享开放监管平台，共享开放出来的数据存在不真实、不可靠和数据在非授信前提下被转移给第三方等问题，且难以取证和维权；

二是数据关联风险大。通过数据关联可能导致大范围政府敏感信息泄露，易被不法分子利用从事扰乱社会的活动。

政府社会治理数据共享开放区块链应用有助于构建一个合理、合规、合法、公开、公平、公正的数据共享开放平台，能为政府提供可信、可靠、可执行的数据共享开放监管措施，为拥有、使用、传播政府社会治理数据保驾护航，助力产业发展、维护社会稳定，进而为国家层面数据资源共享开放试验积累经验。组建政府社会治理数据共享开放的专门运营机构，按照数据增值的一定比例收取运营费用。

（二）共享开放平台模式研究

设立基于主权区块链的政府社会治理数据共享开放网络模型，根据数据载体、数据受体、数据拥有者三方的敏感程度，构建政府各职能部门的联盟链、政府面向民众的公有链和公安政法等涉密体系的私有链，形成政府社会治理数据共享开放的区块链“绳网”结构，打造可信的政府社会治理数据共享开放平台，保障政府各职能部门之间的数据共享开放安全，解决大数据关联风险。

1.身份公信力系统

建立身份公信力系统，对数据的共享、开放、获取与使用的主体及其行为进行权威记录和公信力评价。

以构造初期的联盟链为基础打通各主体内部壁垒，通过区块链技术手段为传统公证行业进行技术背书与增信。

开拓市场推广渠道，通过区块链公证产品打破原有壁垒，为最终实现互联网公证做尝试。

区块链存证技术发展成熟完备，为国家公信力双重增信。通过后期对大数据的分析和采用，挖掘公证数据价值。

2.公信力支撑系统

建立联盟业务公信力支撑系统，并与身份公信力系统组成大数据应用安全机制。数据安全服务网关主要体现在以下几方面：

1） 跨域安全通道：面对信息安全威胁，社会治理信息建设和规划中，按照涉密、等保要求建立了不同安全区域，数据安全服务网关架构分成三个独立计算单元，主计算单元（Master）、安全隔离单元、从计算单位（Slave），Master连接高安全域，Slave连接第安全域，Master，Slave单元间通过安全隔离单元和单向、专用通信技术实现数据的安全转发。

2） 动态可信组网技術：通过专有的注册、认证、链接、注销、监控、共享联动等机制，组建对等式可信共享开放网络，在最大程度的保障分布式共享网络内部的设备安全、可靠的同时，实现了共享开放网络内部稳定、有序的数据共享。

3） 智能脱敏技术：在确保数据业务有效性的基础上，实现海量数据脱敏本技术，兼容“就地脱敏”与“ON-FIY 脱敏”两种脱敏架构，满足系统内、跨系统的数据库、文件数据、视频数据、图像数据等结构化、非结构化数据的脱敏需求。

4） 基于区块链的资源目录安全分发技术：基于去中心化的区块链技术，实现分布式可信网络中节点间目录的安全分发，即将总的目录看作一个账本，多个节点共同去维护这个总目录，将对目录的每一次操作记录到区块中。

5） 面向多源异构数据的ETL动态创建技术：将ETL过程中的E/T/L拆分成E/T和L两个过程，解决多种数据整合业务需求，同时实现了各类ETL过程的动态创建，避免了ETL过程的重复构建。

6） 基于容器的远程化智能管控技术：该技术实现了分布式可信网络环境下的共享开放设备的一体化、标准化的智能管控。其主要创新点在于可远程对所有设备动态下达控制指令，使运维人员可随时对分布式网络环境中各个共享开放设备的运行状态了如指掌；同时，通过对容器镜像版本的智能分发、智能升级、蓝绿部署和灰度测试，弥补了传统运维模式下软件升级质量和速度无法保证的缺陷，实现了规模化应用一键部署。

3.应用成果监管平台

形成数据共享开放的应用成果监管平台，构建由数据的使用者、数据价值输出、数据价值分配共同带动的基础产业转型态势系统。

结 论

随着区块链技术的快速发展，这一新型技术将成为社会各界热点研究问题。本文紧跟技术前沿，结合贵阳市推出的社会治理大数据云平台“社会和云”推进发展大数据战略，扩展了基于区块链的“社会和云”平台建设思路。在云平台的基础上，从社会治理中存在的问题出发，首先探讨了如何建立基于区块链的社会治理个人数据服务中心，进一步研究讨论了基于区块链的政府社会治理大数据共享开放平台的建设。研究表明，区块链技术的运用有望能够解决社会治理个人数据服务中心所面临的痛点和政府社会治理数据共享开放中尚存在的两个突出问题。但这一架构建设在具体实施中会遇到问题和挑战，需要随着区块链技术的发展而不断完善，本文希望可以对未来区块链技术在贵阳市“社会和云”平台建设的研究中提供有效启发。

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通讯作者：杨剑锋（1986-），男，汉族，湖南张家界人，博士，贵州理工学院大数据学院教师，研究方向：数据分析，可靠性管理。

基金项目：贵州省科学技术基金计划（黔科合LH字[2016]7108）