一种基于区块链技术的电子政务系统建设方法与流程

本发明属于电子政务系统建设技术领域，具体涉及一种基于区块链技术的电子政务系统建设方法。

背景技术：

随着计算机及网络技术的飞速发展，计算机被广泛地应用于各个领域。为提升行政的现代化水平，各级政府正普及办公自动化、无纸办公、远程政务等新兴行政方式，即所谓的电子政务。电子政务充分应用了现代网络及通信技术，能够优化政府组织结构及工作流程，有利于打破时空、部门间的物理条件制约，从而向社会成员提供全方位透明、规范、高效、安全的服务。

近年来，我国电子政务建设已经取得了较大进展。但是，由于缺少统一的建设标准，往往使各级政府或政府下辖各部门政务系统之间形成了信息孤岛这一新的壁垒，各系统间难以实现数据共享极大地降低了行政效率。另外，不完备的电子政务系统往往暴露在数据泄漏、非法篡改等威胁之下，极大地影响公民信息的安全性。已有学者指出，信息资源整合是在应用系统建设热潮之后电子政务系统建设面临的关键问题，必须采取有效方案打破行政信息壁垒，实现各系统之间的协同互通。

区块链技术是随比特币等数字加密货币而兴起的一种新型的分布式数据组织方法及运算方式。区块链技术最大的特点是去中心化，这使得数据能够实现分布式集体维护，极大提高数据运算、管理、维护效率，同时搭载非对称加密技术的区块链具备高安全性，能有效防止数据泄露或非法篡改。上述特点使得区块链技术特别适合应用于具有高度保密要求的大数据运算领域。目前，已有学者将区块链技术引入到金融、版权保护、个人征信等领域，但其在电子政务领域尚未有相关应用。电子政务涉及众多行政内容，数据量大且有高度的保密要求，可以预见区块链技术在电子政务领域具有相当的应用空间。因此，如何利用区块链技术建立准确、高效、安全、务实的电子政务系统是有待进行系统化研究的问题。

技术实现要素：

基于上述，本发明提供了一种基于区块链技术的电子政务系统建设方法，相当于给出了电子政务系统建设的一种标准，能够在保证政务数据高度安全性的前提下实现数据信息的分布式维护、更新与共享。

一种基于区块链技术的电子政务系统建设方法，包括如下步骤：

(1)进行需求分析，明确电子政务系统需要搭载的服务内容；

(2)利用区块链技术构建电子政务系统的基础架构，其自上而下由应用层、编排层、服务层和数据层依次联接组成，其中数据层采用区块链对政务信息进行封装；

(3)采用非对称加密算法对政务信息进行加密保护。

所述的步骤(1)中即通过常规的政务需求调研以及与用户沟通进行需求分析，从而明确电子政务系统需要搭载的服务内容。

所述的步骤(2)构建电子政务系统基础架构的过程中需先对电子政务系统的逻辑结构进行设计：电子政务系统中主要包括主管领导、科室、公务人员及群众共四个实体，每个实体具备自身的一些属性，实体间存在一对一、一对多或多对多的联系方式；其中，所述主管领导的属性包括姓名、性别、编号、年龄以及行政级别，主管领导一对一与领导进行联系，进而通过领导一对多与科室进行联系；所述科室的属性包括行政职责、名称以及其他信息，科室一对一与人员组成进行联系，进而通过人员组成一对多与公务人员进行联系；所述公务人员的属性包括学历、编号、性别、姓名、年龄以及职称，公务人员多对多与政务进行联系，进而通过政务一对多与群众进行联系；所述群众的属性包括办理业务、编号以及基本信息；所述政务的属性包括结果、事项、日期、编号、申请人以及经办人。

所述的应用层由政府门户网站、客户端以及APP等组成，以实现与用户之间的信息交互，对应于区块链技术架构中的应用层；所述的编排层根据电子政务系统所需的服务内容，负责行政服务的合成与编排，将每个行政服务绑定成一个流程，对应于区块链技术架构中的合约层和共识层；所述的服务层通过智能路由或协议等可靠的性能集合特性用以对行政服务进行集成，对应于区块链技术架构中的网络层；所述的数据层用于将集成化的行政服务所输出的政务信息进行区块化封装并链接形成区块链，对应于区块链技术架构中的数据层。

进一步地，所述区块链中与每一政务信息对应的区块由区块头和区块体组成，区块头内封装有区块当前的版本号、上一个区块的地址、时间戳、当前区块的哈希值以及随机数，区块体内则包含区块创建过程中生成的且经过验证的所有政务变更记录；所有政务变更记录通过Hash过程寻找Merkle树的根且所述的根被记入区块头中。

所述的步骤(2)中根据政务信息的使用频率和存储要求，确定政务信息所在区块的链接次序和存放位置；其中，使用频率高的政务信息对应的区块接入区块链主链，使用频率低但又必不可少的政务信息对应的区块接入区块链支链。

所述的步骤(3)中采用D-H非对称加密算法对政务信息进行加密保护，具体过程为：使政府每个部门配有一个公钥K_p和一个私钥K_s，任一部门发布政务信息并完成区块化封装后采用公钥K_p对政务信息加密，生成密文a^*，这一过程由特定的函数f完成，表示为a^*＝f(a,K_p)；当某一政府部门要获取其他部门的政务信息时，采用私钥K_s对该政务信息进行解密，获取明文a，该过程可表示为a＝f(a^*,K_s)。

本发明将随数字加密货币而兴起的一种分布式去中心化的、称之为区块链的数据架构及数据运算方式应用于电子政务领域；区块链由众多结构一致的区块链接而成，利用其中区块完成带时间戳的政务数据封装、分布式组网传播机制以及分布式节点的共识算法任务，能有极大提升政务规范化管理水平及处置效率。与此同时，本发明在区块链中应用D-H这一非对称加密算法，分别用两个不同的公钥和私钥密码进行加密解密，能够显著地加强政务信息数据库的安全性。区块链完整的模型体系结构及运作机制使得其在电子政务领域有着广阔的应用空间。

附图说明

图1为本发明电子政务系统建设的流程示意图。

图2为基于区块链技术的电子政务系统层次结构示意图。

图3为电子政务系统区块链的区块结构示意图。

图4为电子政务系统的逻辑设计E-R图。

图5为政务信息的加密及解密流程示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明基于区块链技术的电子政务系统建设方法，具体包括以下步骤：

步骤1，进行需求分析，即常规的的政务需求调研及与用户沟通，通过需求分析可以明确电子政务系统需要搭载的服务内容；继而进行概念、逻辑、结构设计，主要解决将区块链技术引入到电子政务系统建设上的相关问题；最后，经过一系列的系统测试及调整实现所设计系统的上线应用。

步骤2，将区块链技术引入到电子政务系统设计中来。区块链技术的基础架构自上而下包括应用层、合约层、共识层、网络层、数据层等多个层次结构，结合电子政务系统实际应用需要，本发明设计了如图2所示的电子政务系统概念结构。从图2中可以看出，整个概念结构包括应用层、编排层、服务层、数据层四个层次结构。各层次结构功能及与区块链技术基础架构层次的对应关系如下：

a.应用层，表现形式主要是政府门户网站，也可是客户端、APP等，对应区块链技术架构中的应用层。

b.编排层，负责定义行政服务的合成与编排，将行政服务绑定成一个流程，对应区块链技术架构中的合约层和共识层。

c.服务层，引入智能路由或协议等可靠的性能集合来集成服务，对应区块链技术架构中的网络层。

d.数据层，将政务信息进行区块化封装并链接成区块链，方面信息查询与共享，对应区块链技术架构中的数据层。

然后，按照图3对政务信息数据进行区块化封装。每个区块细分为区块头和区块体两部分。其中，区块当前的版本号、上一个区块的地址、时间戳、当前区块哈希值与随机数封装在区块头内；当前区块的交易数量以及经过验证的、区块创建过程中生成的所有政务变更记录封装在区块体重。这些政务数据通过Hash过程寻找Merkle树的根记入区块头。

进而，完善电子政务系统逻辑结构设计。从图4中可以看出，电子政务系统中主要包括主管领导、科室、公务人员及群众四个实体，每个实体又具备自身的一些属性如编号、姓名等，并且实体间存在一对一、一对多、多对多三种联系方式。

由于关系型数据库应用最为广泛，通常需要将E-R模型转换为对应的关系模型：

a.主管领导(编号、姓名、性别、年龄、行政级别)；

b.科室(名称、行政职责、其他信息)；

c.公务人员(编号、姓名、性别、年龄、学历、职称)；

d.政务(编号、办理日期、办理事项、处置结果、申请人、经办人)；

e.群众(编号、办理业务、个人基本信息等)。

将封装好的区块进行链接，形成区块链。根据政务信息数据不同的使用频率和存储要求，确定政务信息区块的链接次序、存放位置。使用频率高的政务信息数据链接成区块链主链，使用频率低但又必不可少的其他政务数据区块通常链接成区块链支链。

步骤3，本发明采取如图5所示的D-H非对称加密技术对政务信息数据进行加密。政府各个部门配有一个公开密钥K_p和一个私密密钥K_s，各部门发布政务信息时采用公钥K_p加密，生成密文a^*，这一过程由特定的函数完成，可以表示为a^*＝f(a,K_p)；当某政府部门获取其他部门的政务信息时，采用私密密钥K_s进行解密，获取明文a，该过程可以表示为a＝f(a^*,K_s)。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。