区块链电子存证系统的设计与实现.pdf

1 3 0 2 0 2 3年8期2 0 2 3年第4 5卷第8期区块链电子存证系统的设计与实现庄丰源1 徐乙冉2收稿时间:2 0 2 3-0 6-2 2作者简介:庄丰源(2 0 0 2-),本科生,研究方向为区块链应用。(1.南京森林警察学院 南京2 1 0 0 2 3;2.江苏师范大学 江苏 徐州2 2 1 1 1 6)摘 要 文中介绍了区块链技术在电子证据存证方面的应用。通过将需要的电子证据摘要以交易的形式记录下来,并明确记录时间戳,然后将记录存储在节点账本中。利用分布式数据存储技术完成电子存证过程,区块链技术可以实现不可篡改的信息存取和交换,有效保证电子数据的安全性和可信性。文中还探讨了区块链技术在降低处理电子证据时的技术风险和存储成本以及其对司法机构的协助作用。关键词:区块链;电子存证系统;系统设计中图法分类号 T P 3 1 1.1 3D e s i g na n dI m p l e m e n t a t i o no fB l o c k c h a i nE l e c t r o n i cC e r t i f i c a t eS t o r a g eS y s t e mZ HUAN GF e n g y u a n1a n dXUY i r a n2(1.N a n j i n gP o l i c eU n i v e r s i t y,N a n j i n g2 1 0 0 2 3,C h i n a;2.J i a n g s uN o r m a lU n i v e r s i t y,X u z h o u,J i a n g s u2 2 1 1 1 6,C h i n a)A b s t r a c t T h i sp a p e r i n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no fb l o c k c h a i nt e c h n o l o g yi ne l e c t r o n i ce v i d e n c ed e p o s i t o r y.B yr e c o r d i n gt h er e q u i r e de l e c t r o n i ce v i d e n c es u mm a r y i nt h e f o r mo f t r a n s a c t i o n s,a n dc l e a r l yr e c o r d i n gt h et i m e s t a m p,t h er e c o r d i st h e ns t o r e d i nt h en o d el e d g e r.U s i n gd i s t r i b u t e dd a t as t o r a g et e c h n o l o g yt oc o m p l e t et h ee l e c t r o n i cd e p o s i t o r yp r o c e s s,b l o c k c h a i nt e c h n o l o g yc a nr e a l i z e i mm u t a b l e i n f o r m a t i o na c c e s sa n de x c h a n g e,e f f e c t i v e l ye n s u r i n gt h es e c u r i t ya n dc r e d i-b i l i t yo f e l e c t r o n i cd a t a.T h i sp a p e r a l s od i s c u s s e s t h e t e c h n i c a l r i s k sa n ds t o r a g ec o s t so fb l o c k c h a i nt e c h n o l o g y i np r o c e s-s i n ge l e c t r o n i ce v i d e n c e,a sw e l l a s i t sa s s i s t a n c e t o j u d i c i a l i n s t i t u t i o n s.K e y w o r d s B l o c k c h a i n,E l e c t r o n i cc e r t i f i c a t es t o r a g es y s t e m,S y s t e md e s i g n0 引言电子存证指证据数字化、信息化,其一般被存储在数字网络中。在司法实践中,传统的电子证据存储和认定方式往往存在技术难度大、数据易被篡改、成本高昂等问题。而区块链技术的出现,为电子证据存储和认定提供了新的解决方案。通过区块链技术,可以高效地存储、管理和传递电子证据,提高数据的可信度和安全性。因此,区块链技术在司法领域中的应用前景较为广阔,有望为司法机构的信息化建设和电子证据的认定提供强有力的支持。1 研究现状在国外,虽然区块链电子存证技术的应用较少,但普遍应用区块链技术来创造智慧城市、建设中央银行、进行教育和专业资格认证、跟踪疫苗接种、跟踪贷款和助学金、工资税征收等。由于政府部门会更多地关注公共服务和社会民生,因此其需要更多的技术来支持这些服务。在我国,区块链司法存证应用白皮书 指出,当前存证系统存在中心化、高成本、鉴定困难、证据篡改、示证困难等问题,急需开发更加完善的区块链电子存证系统,这些问题引起了研究者的高度重视,目前已经提出了许多方案来解决这类问题。然而,区块链司法存证面临的挑战也很多。例如,法务与技术难以对接,区块链技术具有门槛较高、代码问题较多、认定范畴尚需细化、民众接受度较差等问题。为此,研究者们正在积极寻求解决方案,以便更好地应对这些挑战。冒小乐等1提出了一个安全、可扩展的电子数据存证系统,该系统利用数据与用户的对应映射关系来确保对电子数据池的高效访问控制。这种系统不仅可以提高数据的安全性,还可以提高数据访问的效率。李兆森等则提出了一种优化数据存储、能高效为用户服务的方式。通过这种方式,可以有效地分离数据存储和数据访问,从而提高系统的效率和可靠性。目前,司法机构的电子存证方案尚未成熟,但随着数字化信息时代的发展,越来越多的司法机构开始关注区块链2 0 2 3年8期1 3 1 电子存证平台的建设。这些平台会为公众提供更加安全、高效的服务,同时也有助于提升司法机构的信息化水平和技术实力。2 重点技术介绍2.1 H y p e r l e d g e rF a b r i cH y p e r l e d g e rF a b r i c是一个私有区块链平台,具有可编程性和高度的灵活性,可以用于解决各种商业和技术问题。在区块链电子存证领域,H y p e r l e d g e rF a b r i c受到了广泛的关注和应用。通过H y p e r l e d g e rF a b r i c,可以实现电子证据的可信存储和溯源,降低存证的风险和成本。同时,其可以为司法机构提供开放接口,方便电子证据的传递和溯源。这也是许多政府部门和司法机构选择H y p e r l e d g e rF a b r i c的原因之一。2.2 星际文件系统星际文件系统(I n t e r P l a n e t a r yF i l eS y s t e m,I P F S)是一种协议,它旨在创建持久和分布式的存储、共享文件。与传统的中心化存储方案不同,I P F S使用了一个基于内容寻址的文件系统,其中每个文件都有一个唯一的哈希值,用于在网络中查找和检索文件。这种去中心化的方法使I P F S成为创建完全分散和去中心化应用程序的理想选择。I P F S被广泛应用于各种领域,如数据分析、学术研究和娱乐等。在本系统中,I P F S的主要任务是存储电子存证的数据文件,以提高数据的可靠性和可持续性。3 模块设计3.1 用户注册模块设计要想参与到系统中,首先需要提交请求并进行认证注册,当通过系统审核后,就可以参与到系统中,这保证了系统中参与者的身份。系统会记录用户的操作行为,保证电子存证数据的责任可追溯。3.2 电子证据区块数据结构其包含编号、用户身份信息、证据编号、上传时间、证据大小、描述以及文件加密后的哈希值,E V I=(I s s u e r,E v i-u m b e r,F i l e s i z e,T i m e s t a m p,D e s c r i b e,D i g e s t)。3.3 电子证据区块存储模块电子证据区块存储(上链)模块主要负责将电子存证数据信息的摘要存放到账本中。其中,电子存证数据信息需进行合法性校验,并在初始化时创建指定加密算法的公私钥匙,利用私钥对电子存证的签名进行验证,然后向特定的时间戳服务器申请标准时间,再对其进行加密、签名、保存等处理,以备提取或溯源使用。在数据上链之前,用户需向系统提出申请,申请通过后会获得系统分配的唯一标识N u m b e r,用以识别该用户的信息。3.4 电子证据区块提取和溯源模块电子证据区块提取模块负责根据得到的N u m b e r值在链上查询存在链上的加密过后的哈希值,再通过权限访问控制模块对其进行解密,根据所获得的信息,校验当前电子证据的有效性、完整性和可信性。通过平台开放接口的访问权限控制模块,可以得到用户信息,进一步通过用户信息得到用户行为的操作记录,以保证电子存证数据的责任可追溯。溯源模块可根据用户注册的权限能力,生成溯源报告,报告中包含上传证据信息时的摘要信息,如取证地点、取证时间等。3.5 平台开放接口模块基于私有区块链的结构设计,通过平台开放接口提供对外授权对接功能。根据不同的性质需要,司法机构可以获取区块链中相关电子证据的写入和读取权限,从而提高案件诉讼电子证据传递和溯源的时效性,增强系统中各司法机构上传数据的隐私保护,并建立具有开放性、封闭性的渠道。若司法机构需要限制在特定权限范围内查询自己上传的电子证据文件的哈希值,并避免其他用户获取这些信息,则可在将数据上传至区块链之前,采取对称加密的方式对文件的内容地址进行加密。4 基于B/S架构的信息查询和信息生成系统设计 本文基于B/S结构,设计了电子证据查询的前端功能模板。该模块旨在通过使用HTML,C S S,J a v a S c r i p t等技术框架和解决方案,实现I n t e r n e t产品的用户界面交互过程。前端系统采用V u e设计网页模板以及前后端分离的开发方法,后端以G o l a n g语言为开发语言。G o l a n g是一种高效、简洁、安全和并发的开源编程语言,适用于构建大规模分布式系统、高并发网络服务和云计算平台等应用场景。5 智能合约设计智能合约是一种旨在改变传统商业模式的分布式应用程序。它是一种运行在区块链技术之上的代码,可自动执行、验证合约条款。本系统的核心智能合约部分主要用于电子证据上链及链上查询。每个交易包括编号、用户身份、姓名、操作时间、电子证据描述和文件加密后的S HA 1值。在操作前,需使用账本状态的公用类S t a t e,将应用程序和智能合约定义为一个证据,再设计I s s u e d状态、Ow n e r M S P和Ow n e r,然后使用公用类S t a t e l i s t来封装账本数据状态,实现添加、获取和更新等功能。在进行证据上链操作时,需从网站服务器获取合法的证据元数据E V I,将其设置为I s s u e d状态,再设置Ow n e r M S P,Ow n e r,将其赋予为添加上链状态,返回E v i并提交给区块链,最后由区块链进行上链签名验证。如果验证成功,则将数据存放到链上。5.1 证据数据信息摘要上链证据上链操作通常需要经过一系列步骤。首先,从网站服务器获取证据元数据E V I,并将E V I设置为I s s u e d状移动信息1 3 2 2 0 2 3年8期态。然后,将Ow n e r M S P和Ow n e r设置为E V I的属性,并对其赋予添加上链状态。接下来,返回E V I并将其提交给区块链进行一系列的上链签名验证。这一流程可以确保电子证据的合法性和安全性,并保证证据数据的一致性和可追溯性。具体算法如下所示。算法1 电子证据上链输入:E V I=(I s s u e r,E v i u m b e r,F i l e s i z e,T i m e s-t a m p,D e s c r i b e,D i g e s t)输出:上链结果信息步骤1:创建证据实例E V I;步骤2:设置E V I当前状态为I s s u e d;步骤3:设置E V I所属组织Ow n e r M S P;步骤4:设置E V I所属人Ow n e r;步骤5:设置E V I在账本中的状态为加入;步骤6:返回上链结果。5.2 证据信息查询智能合约可以在区块链上实现链上查询。具体实现方式是利用F a b r i c中s h i m包提供的G e tQ u e r yR e s u l t方法,并从账本中获取数据。用户可以通过输入I s s u e r和E v i-n u m b e r来构建账本主键,并使用主键对证据账本进行查询,也可以通过输入发布人进行查询获取。查询结果需要经过检查、判断,以确保不返回空值或错误信息,最终将查询结果返回。算法2 链上主键查询输入:I s s u e r,E v i N u m b e r输出:查询结果信息步骤1:利用S h i m包的C r e a t eC o m p o s i t eK e y方法构建账本主键(I s s u e r,E V IN u m b e r);步骤2:判断主键构建是否失败,如果是,则返回错误信息;步骤3:否则使用G e tQ u e r yR e s u l t方法对账本信息进行查询;步骤4:判断读取的数据是否为空值或存在错误,如果是,则返回错误信息;步骤5:返回查询结果。5.3 证据拥有者查询算法3 链上拥有者查询输入:Ow n e r输出:查询结果信息步骤1:判断传入参数是否小于1,若是,则返回错误信息;步骤2:初始化Q u e r yS t r i n g;步骤3:设置Q u e r yS e l e c t o r选择器值为Ow n e r;步骤4:将Q u e r yS t r i n g格式化为J s o n类型;步骤5:调用G e tQ u e r yR e s u l t方法传入Q u e r yS t r i n g,对账本信息进行查询;步骤6:判断读取的数据是否为空,若是,则返回错误信息;步骤7:返回查询结果。6 实验与结果分析本实验是一项关于电子存证的实验,其系统中包括电子存证界面、证据提取、我的证据以及证据查询等模块。电子存证系统查询结果如图1所示。图1 电子存证系统查询结果7 结语区块链技术是一种新兴的分布式数据库技术,其可以实现不可篡改的信息存储和交换。在电子证据存证方面,区块链技术可以有效地保证电子数据的安全性和可信性。通过区块链技术,可以将需要的电子证据摘要以交易的形式记录下来,并在记录时打上时间戳,然后将记录存储在节点的账本中,利用分布式数据存储技术完成电子存证过程。这种方式使电子证据更加安全、可信,极大地降低了电子数据丢失或被篡改的可能。未来,随着区块链技术的不断发展,区块链电子证据存证系统将有更广泛的应用。例如,在电子商务领域,可以通过区块链技术实现交易的可追溯和证据的可信化。在司法领域,则可以通过区块链技术实现证据的公正化、有效管理和调取。总之,区块链电子证据存证系统的应用前景非常广阔,有望成为未来数字社会中不可或缺的一部分。参考文献1冒小乐.基于区块链技术的电子数据存证系统D.南京:南京邮电大学,2 0 1 9.移动信息