區塊鏈在圖書館數字資源建設領域的應用模式探索

［摘 要］結合“十四五”時期圖書館發展面臨的新形勢，對區塊鏈技術在圖書館數字資源建設領域的應用模式進行研究；從是否具有數據基礎、涉及價值轉移、需要信任機制等角度對區塊鏈技術適用的場景特征進行分析；結合圖書館具體應用場景，從應用場景與區塊鏈技術的匹配性入手，對區塊鏈技術在圖書館數字資源建設各領域的應用進行分析，并構建各場景的具體應用模式。

［關鍵詞］區塊鏈；圖書館；數字資源建設

［中圖分類號］G250.73［文獻標志碼］A［文章編號］1005-6041（2023）01-0013-06

區塊鏈技術自2008年伴隨比特幣的出現而逐步推廣以來，因其不可偽造、全程留痕、可以追溯、去中心化以及集體維護等特征，重塑了網絡共識機制，引發各界的高度關注，在金融、物聯網等領域已有廣泛應用。我國工信部于2016年發布首份“區塊鏈白皮書”，從數據結構以及數據處理兩個方面對區塊鏈技術進行了定義［1］，明確了區塊鏈技術的內涵；國家互聯網信息辦公室于2019年出臺《區塊鏈信息服務管理規定》［2］，為區塊鏈技術在國內的行業化應用建立了規范。

各類創新特別是信息技術的創新一直以來都是圖書館變革的重要推動力量，歷次信息技術的重要變革都對圖書館發展進程產生了重要影響。區塊鏈技術的快速發展以及前期在其他領域取得的成效為圖書館行業在新形勢下構建新的發展格局創造了條件。從區塊鏈技術的特點來看，當采取的技術組合不同時，所形成的具體技術特點也不盡相同，在圖書館數字資源建設及不同業務場景下均可以有較好的應用前景，對于新發展形勢下圖書館數字化轉型目標的實現有較高的應用價值。

1 區塊鏈技術及其基本特征

2008年，化名為“中本聰（Satoshi Nakamoto）”的學者在其發表的論文中首次提到區塊鏈技術［3］，隨后該技術理念不斷發展成熟并從區塊鏈1.0數字貨幣、區塊鏈2.0數字資產等逐步延伸至社會經濟各領域［4］。總體來看，區塊鏈技術是一種融合了分布式賬本技術、密碼學、共識算法、智能合約等核心技術的分布式共享總賬技術，具備以下顯著特征。

1.1 分布式存儲可確保數據存儲安全

區塊鏈的去中心化分布式設計，賦權給每個參與的節點都可以將各自記錄的信息廣播至整個區塊鏈，進而實現點對點式的信息交互［5］。與傳統的分布式存儲相比，區塊鏈的每個節點都按照鏈式結構存儲完整數據，且每個節點的存儲都相互獨立，按照共識機制來保證存儲的一致性，沒有任何一個單一節點可以單獨記錄賬本數據，同時由于記賬節點足夠多，從而有效確保了區塊鏈技術項下的數據存儲安全。

1.2 多重加密可實現數據難以篡改

在以多節點存儲、以共識機制確保數據一致性的同時，區塊鏈中使用了Hash算法、數字簽名以及Merkle Tree等算法，將這些加密算法應用到區塊鏈的各環節，所有底層數據均需通過算法計算方可獲取，如果數據被修改，則該數據所在區塊以及區塊之間的索引關系就都會被改變，這些能夠有效確保數據安全。同時，良好共識機制的運用，使得暴力篡改區塊鏈中數據對于算力的需求較之傳統存儲方式呈幾何級數增長，區塊鏈技術通過多重加密算法與經濟學原理的有效結合可有效確保數據不可篡改。

1.3 鏈式結構可確保數據可溯源

區塊鏈的區塊之間通過鏈表鏈接，其存儲的數據均可通過調用前一區塊Hash值及自身區塊頭參數等信息并以索引的方式實現聯系，當對區塊鏈中的某條數據有疑義時，以Merkle校驗的方式對該數據所在區塊的Merkle Root值進行校驗，因區塊Merkle Root值是區塊內數據以Hash加密得到，因此可以通過根節點的Hash值來校驗數據來源的合法性，進而確保了所有數據的可溯源性。

1.4 多種共識機制可有效平衡效率與安全

作為區塊鏈各記賬節點間記錄有效性的認定規則以及防篡改的判定機制，區塊鏈技術以“少數服從多數”以及“眾生平等”的哲學理念為基礎，創造了多種共識機制，并依托共識機制建立了相應的區塊鏈體系。PoW、PoS、DPoS、PBFT等當前主流算法根據不同的理念設計，各有優缺點的同時也分別適合并正應用于不同的場景。相同技術架構下的不同共識機制為區塊鏈技術在各應用場景在效率與安全方面的平衡創造了便利，也為區塊鏈技術的多行業應用打下了良好基礎。

2 區塊鏈技術的場景適用性分析

與傳統數據庫及存儲技術相比，區塊鏈技術具有分布式記賬、不可篡改以及可溯源等方面的特點與優勢，但其服務范圍與服務能力并非無所不能，需要結合其技術特點與場景需求來思考其在行業、場景中的應用可行性與應用模式。

綜合區塊鏈的技術特點來看，適合區塊鏈技術的應用場景需具備以下幾方面的特點：應用場景需具備良好數據基礎、應用場景涉及權限管理或價值轉移、應用場景應涉及信任機制構建。同時，具體到區塊鏈技術的實現方式則取決于信息公開范圍的選擇（見圖1）。

2.1 應用場景需具備良好數據基礎

區塊鏈技術的應用對象是數據，所以其應用場景需要具備良好的數據基礎，應具有良好的數據庫體系以及數據多方輸入的需求，以此為基礎方能發揮出區塊鏈的技術特性。如果場景缺乏良好的數據庫體系，或者即使具備數據庫體系但數據的來源單一、不涉及多方輸入的話，則無法或者無須使用區塊鏈技術。

2.2 應用場景涉及權限管理或價值轉移

區塊鏈技術的可溯源、不可篡改等特點能夠很好地服務于重要信息記錄以及信息追溯等需求，所以其應用場景也應當具有權限管理、價值轉移等方面的需求，如此方能體現區塊鏈技術的價值。權限管理涉及數據共享、訪問管理，價值轉移則涉及數字資產在不同所有者之間的歸屬權轉換。

2.3 應用場景應涉及信任機制構建

區塊鏈技術的分布式存儲以及多種共識機制的管理體系，本身就是針對信息多方輸入、構建信任關系、確保數據唯一的目標發展而來的，所以其應用場景應當要涉及利益不一致的多個主體、需要以共同的信任機制構建數據交互機制。

2.4 技術實現方式取決于信息公開范圍

私有鏈、聯盟鏈、公有鏈等不同的區塊鏈模式所涉及的底層架構、實施方式以及資源投入等均有較大的差異，這些差異固然有其技術實現方面的考量，但更多的是與應用場景在信息公開范圍方面的需求密切相關，需要結合應用場景的需求甚至特定應用場景的監管規定針對性選取適合的區塊鏈模式，以信息公開的要求來確定相應的技術實現方式。

3 區塊鏈技術在圖書館數字資源建設領域的需求分析及應用模式展望

“十四五”時期，伴隨著數字中國戰略的全面推進，國家對于包括圖書館在內的公共文化服務領域的數字化服務能力提出了更高的要求。從圖書館自身發展情況來看，文獻信息資源是圖書館最重要的資源，把其建設好，是圖書館管理最重要、最核心的內容［6］。在新的發展環境下，借助新技術的應用做好數字資源建設顯得尤為重要。目前，圖書館行業針對區塊鏈技術在數字資源建設領域的運用已經開展了較多的研究，美國圖書館協會（ALA）將區塊鏈技術納入了未來圖書館重要的革命性技術［7］；在國內，徐川等［8］基于對不同主體間關系的分析構建了依托區塊鏈技術的高校圖書館資源共享模型，房永壯等［9］提出了應用區塊鏈技術保障圖書館數據共享信息安全的有關思路與措施，汪瓊等［10］對使用區塊鏈技術進行圖書館著作權保護的問題進行了研究。結合區塊鏈技術的特點以及對應用場景的要求，筆者嘗試對區塊鏈技術與圖書館資源建設應用場景的適配性進行分析，并相應提出各應用場景的實施模式。

3.1 圖書館數字資源建設需求分析

圖書館的本質屬性是用戶服務。更好地服務用戶、提升服務質量是圖書館的核心目標［9］。結合外部形勢與用戶需求的變化，對自身服務進行數字化轉型與升級是信息化時代大背景下圖書館的必然選擇。從圖書館數字資源建設來看，其主體內容可以理解為“三橫兩縱”的架構，即信息采集、信息存儲以及信息共享構成了圖書館數字資源建設的三個應用層面，而信息保護與身份認證則作為兩條共享性技術要求貫穿于應用的各環節（見表1）。

從區塊鏈的角度而言，基于區塊鏈去中心化應用及分布式數據存儲模式，任意節點用戶都可以成為資源提供者，可有效拓寬資源來源；Hash函數、鏈式數據區塊結構的分布式存儲方式，可實施細致化、模塊化的存儲；不可篡改的特點可保障圖書館數字資源真實、可靠；時間戳節點可準確記錄創作、交易、歸屬等信息，為圖書館數字版權提供技術保障。

3.2 區塊鏈在圖書館數字資源建設領域的應用模式展望

如上所述，圖書館數字資源建設各場景與區塊鏈技術均呈現出了較好的匹配性，區塊鏈技術在圖書館數字資源建設領域有著較為廣闊的應用空間。

3.2.1 信息采集。傳統數據庫模式下，由圖書館工作人員負責信息的采集、維護，圖書館對于資源擁有很高的管理權限，中心化的信息管理模式對于圖書館工作人員的專業素養依存度高，信息的全面性以及更新的及時性等都受到了較大的制約，用戶特別是具備各種專業能力的機構用戶無法參與到圖書館信息建設當中來，過往多以散點調研、定向需求調查等方式來改進，但整體效果一般且成本較高。基于區塊鏈技術的分布式數據庫的構建在創新數據庫管理模式的同時，也為圖書館豐富信息來源及眾包模式下的圖書館特色資源建設［11］創造了條件。在對用戶特別是專業性強、有文獻資源建設能力的用戶進行全面摸底的基礎上，圖書館可針對性構建聯盟鏈，邀請這些用戶加入成為聯盟鏈中的節點，發揮其專業性優勢，貢獻各自的信息資源以豐富館藏資源的內容，同時通過針對性的共識機制構建可以有效確保信息源的質量，而區塊鏈可溯源的技術特點則能有效解決信息源追溯以及輿情、法律風險界定的問題。

同時，在數字文獻征集方面，隨著各類信息數字化程度的不斷提升，各類純數字化信息的有效征集于圖書館而言變得愈發重要。為解決此類信息征集過程中的信息一致性、權屬、溯源等方面的問題，可圍繞達成合作意愿的信息提供主體，由圖書館主導構建聯盟鏈，根據各主體對于信息共享的認定要求，選擇相應的共識機制，依托區塊鏈技術構建高效的電子信息征集體系。

3.2.2 信息存儲。從圖書館的服務內容來看，體系化的信息資源是圖書館服務能力得以實現的基礎。在信息逐步電子化的過程中，信息的安全存儲特別是各類孤本、善本信息的安全存儲備受關注，同時構建適合技術發展趨勢的圖書館數據庫模式也需重點考慮。在此方面，區塊鏈的各項技術特點決定了其能夠為圖書館的信息安全存儲以及數據庫模式構建提供更多支持與選擇。

在信息存儲方面，數字資源逐步取代紙質資源正在成為圖書館館藏資源建設的重點，在此背景下，圖書館面臨著因自身管理不當、系統故障或存儲介質故障而導致的數據損毀或滅失的風險，更要面對因互聯網共享性而引起的外部攻擊誘發的數據安全問題。區塊鏈技術的出現能夠有效提升圖書館應對這些風險的能力，提升圖書館信息存儲的穩定性。借助區塊鏈去中心化的技術特點可構建分布式存儲體系，通過共識機制實現對數據存儲的有效驗證；分布式的存儲模式確保了重要信息難以滅失；區塊鏈通過加密算法確保數據不可篡改的技術特點，能夠有效確保數據的完整性。基于區塊鏈技術實現的圖書館信息存儲能力的提升為圖書館更好地應用數據創造了條件，也為各類孤本、善本數字化信息的安全存儲增加了安全保障。

3.2.3 信息共享。作為以信息供給與服務為主要服務內容的公共文化服務機構，信息資源是圖書館的核心服務內容。同時，為了解決單館信息資源不足以及各館重復建設的問題，圖書館之間以圖書館聯盟以及館際資源共享協定等組織形式開展資源共建共享、進行信息資源傳遞的行為已經非常普遍。但是，傳統圖書館信息共享模式主要是由中心平臺如中國高等教育文獻保障系統（CALIS）、大學數字圖書館國際合作計劃（CADAL）等統一進行信息分發或圖書館聯盟及總分館間的定時批量傳遞為主，共享的模式較為封閉，各共享參與主體間缺乏有效的線上高效互信機制，導致信息共享流程繁雜、限制較多、效率無法得到保障且共享需求的可定制化程度低，這些都在很大程度上限制了圖書館間的信息共享。

區塊鏈技術的應用能夠很好地解決上述問題：區塊鏈對于各存儲節點數據一致性的要求，能夠激發各參與主體共享信息的積極性，其可追溯性有效解決了各參與主體對于信息所有權的顧慮，而可通過多種共識機制構建認證模式進而確保數據不可篡改的特性則可在兼顧各參與主體意愿的基礎上構建起安全可靠的信息共享渠道。從具體應用場景來看，區塊鏈技術可以在館際資源共享、信息素養教育以及電子文獻征集等場景發揮較大作用：

在館際資源共享方面，前期在五部委《關于推進縣級文化館圖書館總分館制建設的指導意見》［12］的推動下，總分館制快速推進，截至2022年6月，全國超過92%的縣級以上公共圖書館共建設5.8萬多個分館［13］，全民閱讀服務網絡已具備了相當的規模，總分館制將是“十四五”時期公共圖書館服務的重要組織形式。此時在原有館際聯盟等資源共享形式的基礎上，區域性中心圖書館將自身的信息資源通過線上化的方式更好地呈現給讀者以提升分館的服務能力將是必然的選擇，在此過程中，基于區塊鏈技術的共享模式依托其技術特點能夠發揮出很好的作用。

在信息素養教育方面，作為公共文化服務的重要職能，圖書館在公眾信息素養教育中扮演了重要角色。較之傳統的以單向信息輸出為主的閱讀推廣活動而言，在用戶行為日趨線上化的環境下，讀者對于多來源資源分享、多渠道信息交互等需求日趨強烈。對此區塊鏈技術可以起到很好的作用：以公有鏈的形式構建信息資源共享平臺，鼓勵更多主體參與到信息素養教育的資源提供活動當中來，在確保信息的權屬和準確性的同時豐富了信息源，輔以豐富的活動形式，能夠有效提升信息素養教育活動的吸引力。

3.2.4 信息保護。信息線上化、數字出版等的持續發展，在為人們帶來便利的同時，也滋生了各類侵權行為。同時，

互聯網的普及在加快圖書館與用戶間信息交互速度的同時也帶來了用戶隱私保護的問題。在此背景下，如何有效保護信息版權以及用戶隱私是圖書館重點關注并一直在努力解決的問題。

在著作版權保護方面，與傳統紙質文本簡單的防掃描、防復印、防拍照相比，隨著數字化資源成為圖書館采購的重要內容，對數字化資源的版權保護面臨著諸多挑戰［14］，原有的以在線登記、簽注證明等為主的數字化資源版權保護措施因流程復雜、難以溯源、缺乏普適性公信力等原因而在很大程度上影響了版權保護的效果。而區塊鏈技術能夠很好地解決這一問題：基于數據資源的共享范圍從公有鏈或聯盟鏈中選擇適合的模式，在版權注冊環節，從多個節點進入并儲存版權所需相關信息；在版權確權環節，基于區塊鏈技術在系統中全面標注的使用與交易記錄，可實現版權信息的全程可追溯；在版權驗證環節，版權持有者與使用版權的第三方可分別通過私鑰和公鑰進行驗證。在此方面，2018年7月18日上線的百度圖騰就是很好的案例，該平臺采用百度自主研發的區塊鏈版權登記網絡，將版權內容信息存儲于百度分布式存儲系統中，內容版權鏈將登記確權、維權線索、交易信息等存儲在版權鏈上，并通過平臺層為圖騰聯盟伙伴提供登記存證、分發交易、維權取證等服務［15］。

在用戶隱私保護方面，在為個人用戶提供服務特別是個性化服務的過程中，圖書館與個人用戶會發生大量的信息交互，也會對獲取的用戶個人信息進行數據分析，在使用信息的同時加強信息保護需重點關注，特別是在國家頒布施行《個人信息保護法》［16］的背景下顯得尤為重要。基于區塊鏈的安全密鑰技術，可以建立有效的個人信息保護體系，從個人信息采集與傳輸、數據加密、分布式存儲與溯源等環節進行針對性設計，能夠平衡好數據所有權與數據挖掘之間的關系，在用好信息的同時做好用戶隱私保護。

3.2.5 身份認證。伴隨著交通便利以及人員跨區域流動的大幅增加，公共文化服務體系中的用戶身份互認已成為重要需求，在圖書館領域則體現在跨館間的通借通還、讀者身份互認等方面，目前的做法主要是達成共識的圖書館間以讀者證等憑證進行身份認證，對于圖書館間共識的建立要求較高，同時對于物理憑證的識別由于不同館內讀卡系統的差異而難度較大，更無法適應數字身份的認證。

對此，依托區塊鏈技術可有效實現多圖書館間的用戶信息共享與互認。在達成共識的圖書館間建立聯盟鏈，所有參與的圖書館對本館用戶信息按照統一的標準進行梳理，構建起本館的用戶身份信息認證體系，以節點的形式參與其中并將身份認證所必需的用戶信息進行共享，輔以適當的共識機制后可有效確保信息的準確性，可溯源的特點有效降低了用戶信息泄露的風險。如此即可在安全便捷的前提下以數字信息實現跨圖書館間的用戶身份信息認證，且后續推廣過程中如有新的圖書館加入只需以增加節點的方式即可實現快速上線。

4 結 語

區塊鏈技術歷經十余年的發展，已經在很多行業與領域開始了廣泛的應用，并正在不斷展現出其獨特的價值。圖書館行業需要以更加積極的姿態對待區塊鏈技術，深入探究區塊鏈技術在圖書館數字資源建設領域的應用場景，相信必然能為圖書館的智慧化建設提供動力，為圖書館行業在“十四五”期間更好地實現各項發展目標貢獻力量。

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［收稿日期］2022-09-23

［作者簡介］程 莉（1980—），女，本科，副研究館員，廣東省立中山圖書館。

［說 明］本文系2021年廣東省圖書館科研課題“基于區塊鏈的圖書館數字資源建設應用場景研究”（項目編號：GDTK21023）的研究成果之一。