基于区块链理论的高校图书馆资源共享服务模式建构研究

徐 川1，安国庆，柳晶婷

(1.东北财经大学图书馆，辽宁 大连 116025；2.东北财经大学管理科学与工程学院，辽宁 大连 116025)

1 引言

高校图书馆是高校开展人才培养、科学研究的重要学术性机构。但由于资金、场馆占地面积等客观条件的制约，高校图书馆的纸质馆藏数量以及电子学术资源还不能够满足学校教师和科研人员日益增长的文献需求。多年来，高校图书馆尝试通过参与区域性高校文献保障联盟、加入文献传递系统等途径开展馆际互借与文献传递服务，以达到弥补资源供给不足的目的。但图书馆作为中心结构存在信息不对称、缺乏服务评估绩效等问题，再加上传统的资源共享服务存在申请过程繁琐、等待时间过长、服务对象有过多限制、中间费用较高等缺点，使得其在实践中并未取得预期的效果[1-2]。

近年来，区块链技术以其去中心化、分布式存储、P2P组网方式等优势成为众多研究者关注的焦点，也为解决现阶段高校图书馆资源共享存在的问题提供了新的思路与可能性。区块链技术最初是由一个名为中本聪的组织或个人提出的，作为比特币的底层技术为人们所知[3]。类似于比特币的数字货币，区块链已经开始并逐渐应用于如医疗保健、物联网、数字资产交易、能源互联网等领域。IBM的开源项目Hyperledger为区块链相关应用的实现提供了很好的技术支持，由于其支持不同组件的可插拔实现，适应各系统的复杂性及高精度性，近年来在身份认证、溯源追踪、确权等方面已有多个项目成功落地，为我们提供了很好的技术案例[4]。

本文在参考区块链在电子档案[5]、供应链[6]、政府[7]、教育[8]等多个领域的应用后，通过总结区块链技术的优势与特点、在分析图书馆传统资源共享服务弊端的基础上，设计了基于区块链技术的服务模型架构，并详细阐述该服务在区块链上的具体实现过程，从“馆馆”“人馆”及“人人”三个维度上真正实现了基于区块链技术的图书馆资源共享服务。

10月8日早上7点40分，运钞车来了，从储蓄所营业室走出两名刚上班的女员工，她们从运钞车上取下一个密码箱。运钞车随即离开，两名女员工拎着款箱走向储蓄所。就在她们走到门口的这一瞬间，郭启明冷不防从她背后冲上前去，想从她手里将款箱抢走……

2 相关概念阐述

2.1 区块链技术

华尔街日报对区块链的定义为：A blockchain is a data structure that makes it possible to create a digital ledger of transactions and share it among a distributed network of computers.It uses cryptography to allow each participant on the network to manipulate the ledger in a secure way without the need for a central authority[9](区块链是一种数据结构，它使创建交易的数字分类账并在分布式计算机网络中共享成为可能。它使用密码学来允许网络上的每个参与者以一种安全的方式操纵分类账，而不需要中央授权)。本文将区块链定义为：区块链技术又被称为分布式记账技术，是一种将数据区块以链的形式逐个串联在一起的结构，具有集体维护、匿名性、去中心化、不可篡改、可编程等特点。通俗地说，可以把区块链看作一个大型记账本，其中的区块相当于账本的每一页，这个大型记账本由所有参与节点共同维护。当新生成一个合格区块，就按时间顺序将其以单页账的形式添加至账本末尾，并且所有参与节点对账本每一页都有查看和审核的权利。它的去中心化基础架构和分布式计算范式使得任意参与的节点都可以将其记录的信息广播给整个区块链网络，并且有权从网络上拷贝一份完整的数据库，还可以在无须第三方介入、无需节点间信任的情况下，实现点对点式的信息共享和交换[10]。

2.2 资源共享

本研究中的资源共享主要是指在网络媒介的基础上进行的资源分享，是指部分网络用户不求利益，将自己创作、收集或者购买的一些资源上传至网络平台共享给大众的一种共享方式。

采用SPSS19.0软件处理，以n（%）表示计数资料，行χ2检验；以（± s）表示计量资料，行t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2.3 资源共享的维度划分

本文研究中将图书馆资源共享的情况划分为3个维度，研究将从馆与馆之间、馆与人之间、人与人之间的资源共享服务而展开。馆与馆之间的资源共享主要是指用户通过图书馆信用背书向其他图书馆或文献服务机构申请借阅服务；馆与人之间的资源共享主要指图书馆向读者提供图书借阅服务，以及读者向图书馆进行图书的推荐购买；人与人之间的资源共享主要指读者间的互相交流及书籍的推荐与传阅。

3 文献综述

笔者在中国知网期刊数据库以“区块链”为关键词进行搜索，相关文献已有4 800余篇，研究学科多集中在计算机软件及应用、金融、信息经济方面，研究层次主要以基础研究、工程技术、行业指导为主。通过查阅大量文献发现，随着社会科学的不断发展，近年来，区块链技术已在金融和实体经济领域取得了初步的探索和应用，相关研究也在逐年增加。将文献分类限定“图书情报与数字图书馆”，同时使用“区块链”及“图书馆”作为检索词进行主题搜索，结果显示相关中文文献仅有5篇。其中：于新国等人提出了在图书馆自馆配数字化文献资源中利用区块链技术进行资源整合[11]；曾子明等人提出在移动视觉搜索管理体系中应用云计算和区块链技术实现去中心化，从理论角度构建了管理架构[12]；鲁彬之等人从资源购置、借阅方式、服务内容、资金来源4个方面的去中心化论述了区块链在高职图书馆中应用的可能方向，力求让读者成为阅读和服务的中心[13]；方永壮等人以图书馆的信息服务为重点，论述了大数据视角下区块链技术应用在图书馆信息服务方面的意义[14]；魏大威等人从数字图书馆公共文化服务的角度出发，描绘了其理念与区块链技术特征的契合，并从资源、管理、服务3个维度分析了区块链技术在数字图书馆公共文化服务中的应用[15]。

笔者在查阅外文文献时发现国外也有少数图书馆已经开始探索并实践基于区块链的图书馆业务，据金色财经报道，美国政府2017年10月向研究人员拨款10万美元把区块链技术与公共图书馆系统相结合[16]。依据国内外文献的研究发现，利用区块链技术改进图书馆的资源共享服务是一个全新且非常有价值的研究方向。

4 传统服务中存在的问题

4.1 “馆与馆”维度

本文探讨的模型分为两部分：基础系统框架的构建、具体应用场景实现的设计。基础系统框架作为模型运作的底层基础，是整个模型的骨架，而具体场景应用实现是框架中服务实现的具体设计，能够清晰呈现整个系统的运转过程。

此3种资源共享方式都需要以图书馆作为信用背书，提供第三方的身份证明，流程繁琐，效率不高。以笔者所在的东北财经大学图书馆为例，平均每年产生的文献传递业务只有十几篇，服务量较小，未能充分发挥优质文献资源的效用。

5.1.5 数据接口

4.2 “馆与人”维度

在馆与人之间的资源共享中，仅是图书馆向用户提供的图书借阅服务可有序开展，而读者向图书馆推荐图书由于资金预算、是否为招标书商等限制，服务实际开展效果不佳。

在读者从图书馆进行图书借阅服务的过程中，因图书馆固定的开馆时间、占地面积及资金等条件的有限，并不能完全满足读者的需求。据东北财经大学《图书馆文献资源建设现状、存在的问题及未来发展战略研究报告》显示：东北财经大学图书馆在2015年后文献资源建设经费在650万上下浮动，相较其他财经类高校经费偏低。其中对电子资源购置的重视程度较高，纸质资源以中文图书和中外文报刊为主购置。截至2016年底，该馆图书约1 602 231册，其中中文图书占94.5%；报刊合订本约123 594册，中文报刊占84.7%；新书采购量中经济类图书占总采购量的45.2%，而数理科学和化学等共占15%左右，可见购置比例的设定不能满足学校非重点专业学生的需求[17]。

4.3 “人与人”维度

人与人间的资源共享更是仅限于熟人之间的图书推荐，以及一些图书馆组织的沙龙活动，范围小且深度浅，没有形成一定的规模。

资料共享子系统使得个人的优质资源得到了充分利用，填补了“人人”之间资源共享的缺失，并且也可以作为图书馆及各大文献系统的补充，增加了电子资源的多样性与丰富性。

5 基于区块链理论的高校图书馆资源共享服务模型建构

传统服务中馆与馆之间的资源共享主要是通过“馆际互借与文献传递服务”而展开，具体途径分为3种：一是有互借协议的图书馆间点对点服务；二是基于文献信息服务系统提供借阅服务；三是以图书馆资源共享联盟方式进行服务。图书馆间点对点服务的流程较为复杂，需要用户先向所属图书馆提交跨馆借阅的申请，经审核同意后由本图书馆向存储需求文献的图书馆发送请求，当书籍到达本馆后，方通知用户到馆取书，耗时长、效率低，并且还有借阅数量与时间的限制，文献传递亦是如此。传统文献信息服务系统，有中国高等教育文献保障系统(China Academic Library & Information System,CALIS)，中国高校人文社会科学文献中心(China Academic Social Sciences and Humanities Library，CASHL)、国家科技图书文献中心(National Science and Technology Library，NSTL)等，其系统成员馆中提供服务的节点少，申请服务的节点多。如大连市地区的大连理工大学图书馆作为CALIS的成员馆，对外提供的服务明显多于对外申请的服务等。传统的图书馆资源共享联盟由于时间、空间的限制也不能有效的开展相关服务[1-2]。

5.1 基础系统框架的搭建

图1 图书馆资源共享服务区块链架构图

如图1所示，基础系统架构由数据记录层、数据共享层、智能合约层、应用服务层及数据接口5个部分组成。

要解决上述各种问题,需要一个全新的技术解决方案。即所有的二级部门,不应该各自开发和管理网站,应纳入到站群系统内，统一技术规范，统一管理标准，即实现信息共享，网络安全又有了重要保障。

这个时候，许元生才真正看清了如芸的模样，确实，她还挺好看的。可是，许元生碰到了难题，他虽然在代码的世界里行云流水，但他真的不知道该如何接近一个让他动了心的女生。

5.1.1 数据记录层

数据记录层作为数据的存储层，供上层架构直接调用。该层包括链式区块、哈希加密、状态数据库。在链式区块方面，本文采用的是联盟链结构，在保证高效服务的同时也能使数据安全得到保证。哈希加密保证了数据在传输过程中更加安全与私密。状态数据库中存储了用户间发生的交易信息。

邻近建(构)筑物桩基在施工过程中不仅要承受上部结构产生的竖向荷载，同时可能要承受较大的水平荷载，例如机场航站楼斜拱桩基就要承受上部斜拱产生的巨大水平推力。斜拱桩基产生较大的水平推力会使上层土体产生横向运动，使土体产生一定的附加应力场[3-5]。因此当深基坑施工时，如果附近存在机场航站楼斜拱桩基同时施工，斜拱桩基产生的大水平推力会对深基坑围护结构的变形产生一定的影响。

5.2.3 智能推荐

2.1.2 科学的种植方式 长期在一块土地上种植同一种农作物，会给害虫提供大量的营养，促进其繁殖传播，影响农作物健康生长，导致有机农业产量下降。需采取科学的种植方式，充分了解农作物的生长规律，相应改变种植环境，切断害虫的食物来源，使其无法在农作物种植中继续生长繁衍。

数据共享层包括共识机制、记录追踪、数据分析、一致性算法。在共识机制中，鉴于图书馆节点与普通用户节点的权利、义务存在差异，所有节点都参与区块链的产生与维护工作不具有现实可行性，因此采用DPOS共识机制，通过直接由系统指定共识节点(即各图书馆机构)来构成联盟链。记录追踪与数据分析充分利用了数据记录层的信息作为输出的基础。一致性算法保证了数据的一致性，在上层调用时不至于出错。

5.1.3 智能合约层

信息开源是一种时代潮流，人们更愿意把自己的学习笔记、研究成果等分享出来供大家学习和探讨。基于区块链理论的图书馆资源共享模型的资料共享子系统中，用户可以将学习笔记、创作的文章以及搜集的资料等上传到区块链中进行共享，以便其他节点浏览或下载，在实现资源利用最大化的同时，由于数字签名技术的存在，也能对知识产权起到很好的保护。

5.1.4 应用服务层

1.1 土家族绣花鞋的概念。中国刺绣有着悠久的历史，它是中华五千年灿烂文明创造中的一部分。据出土文物证实，中华刺绣工艺最早产生于商、周，到了明、清时期刺绣工艺已发展成熟，形成了苏、湘、粤、蜀四大绣种派别，创造出各具特色的刺绣艺术，在少数民族中也有技艺精湛、绣品精美的刺绣，土家族刺绣就是其中之一，在现代恩施土家族苗族自治州高度汉化的历史进程中，绣花鞋垫成为了为数不多仍作为传统留存在民众生活中的土家族刺绣继承者。

应用服务层使区块链技术在实际操作中可以落地，该层有图书借阅、资料共享、智能推荐、积分系统4个主要方面。本文将在下一章节应用服务设计中展开详细介绍。

由于我国文化、经济、政治在不同时期的发展都呈现出了不同的趋势，因此机关事业单位在展开工作时，其也应该重视会计理论体系的建设，也只有这样才能满足社会发展的需要。通常情况下，在实际工作中机关事业单位领导可以从单位的实际运行情况入手，然后结合社会发展现状来展开调整，可以在原有的基础上进行适当改革，目的是为了制定出一份满足单位实际发展需求的理论体系，并把其落实到每一个岗位上，为管理会计的应用提供一定的理论支持。

相关政府部门只要拥有管理权限，便可随时随地查看图书馆资源共享联盟的所有数据，以便更好地开展调查统计工作、实施补助等。

5.2 服务子系统的具体设计

如前所述，图书馆资源共享服务模型共有4个应用方向，下面将具体阐述各子系统是怎么结合区块链技术实现应用的。

图2 平台运作图

5.2.1 图书借阅

在模型设计上，图书借阅子系统的运行可通过在各图书馆的馆藏书籍及用户的闲置图书上设置唯一标识码，图书所有者(包括图书馆节点和用户节点)可利用数字签名选择对全部节点公开或只对部分节点公开(如本馆的部分图书只对本校学生开放借阅等)的方式来实现。对于已完成数字证书身份验证的用户，只需从客户端直接识别图书的标识码，通过触发智能合约就可以完成借阅，其交易信息将被登记在区块链中，从而在不改变图书所有权的情况下，转移其使用权，并且区块链中的记录也完全可以实现信息可追溯。在该系统中，各节点间也可相互借阅，不再受时间和空间的限制，优化了借书流程，方便了各研究人员及时获取自身所需的文献资源。

2）统计x=1的直线与方块苗文二维表达式f（x）的交点个数rx1，统计x=2直线与f（x）的交点个数rx2，依次循环，直到统计到rx130停止。

由此，“馆馆”“人馆”“人人”之间的资源共享都上升到了一个新的高度(如图2所示)。在智能合约的作用下，打破了原来完全依赖人工审核的时间与地点的限制，通过将借阅规定和借阅验证写入合约的方式，只要完成身份认证，即可触发智能合约，完成图书的借阅或传递。这不仅方便了图书馆的管理，也使用户享受到了更便捷的服务，还提高了书籍的流转率及利用率。

5.2.2 资料共享

智能合约层是连接数据层和应用服务层的中间层，作为协议约定的存储层，为整个系统的运行提供约束框架。该层包括智能合约、借阅规定、权限设置、原创确权。智能合约是一种嵌入式的程序化合约，可以部署在区块链中任何的交易、数据、有形和无形资产上，并且其可编程的特性可以使签署的合约加入各种形式的条款，合约可以不依赖任何中心机构自动执行。图书馆中借阅规定、权限设置的制定与执行均以代码脚本、算法机制等形式呈现，以此约束用户行为，并且通过原创确权认证用户的知识产权归属，记录追溯使得用户借阅信息有迹可循。

在该系统中节点通过对电子文献、学习资料等进行数字签名，返回一个固定长度的散列值，报文内容只要改动任何一位，再次计算的散列值和原先值将不符，确保了报文的完整性。资料发送者将密钥加密后的散列值和原报文一起发送给接受者，接收方对接收到的信息用同样的Hash算法计算散列值，若其与发送者公开密钥解密得到的散列值相等，则证明报文是由该发送者发出的，确保了数据的真实性。同时加盖时间戳也为资料的追踪溯源、版权保护提供了保证。

综上所述，鉴于区块链技术具备传统资源共享服务所不具备的许多优势，将具有去中心化、透明化、可追溯的区块链技术与图书馆资源共享服务相结合将大大提升高校图书馆资源共享服务的效率。

5.1.2 数据共享层

4.2 PIVAS与住院药房一体化信息系统的应用，对药学管理水平提出了更高的要求，尤其是药品的管理[7]。比如，住院药房与PIVAS工作节奏不同、计费时间点不同，库存始终处在一个动态变化中，如何进行高警示药品清点及盘点是该模式的难点。通过“头脑风暴”，让系统统计出PIVAS已经摆药而未计费的药品汇总信息，反馈至住院药房，以此解决了该项难点。

在传统的“人馆”资源共享方面，图书馆对于用户来说只是一个提供书籍借阅服务的机构，用户对于图书馆来说也仅是一个提供服务的对象。而在基于区块链的资源共享服务模型的智能推荐子系统中，图书馆用户不仅是信息的接受者，也是信息的提供者。用户在系统中所产生的借阅信息、交互信息等都会以数据的形式被存储在区块链中，由此形成一个庞大的数据集。智能推荐子系统便可以利用这些数据集进行深层次的数据挖掘，通过人工智能等算法根据用户的需求、偏好、借阅习惯等特点，结合协调机制，协调本馆节点、校内节点、其他机构节点的资源，向用户产生一个个性化的推荐列表，使各节点中的闲置资源得到充分利用。图书馆在提供传统图书借阅的基础上还可以向用户提供更加智能和精确的资源推荐。这种智能推荐是双向的，图书馆可以向用户进行现有资源的推荐，用户也可以根据自己需求向图书馆推荐购买相关资源，利用区块链中的投票功能即可实现图书荐购的功能，从而形成图书馆与用户之间的良性互动，使图书馆在不断收录优秀文献资源的基础上提高资源的利用率。

5.2.4 积分系统

图书借阅不用考虑以代币形式激励人员参与其中，用户的文献资源需求自然促使其使用图书馆区块链系统来借阅图书。在设计积分子系统时，模型通过积分系统来给用户的权限分级，从而可以给予不同权限的用户不同层级的服务。

区块链中的节点可分为高校图书馆(共识)节点、文献服务机构(服务)节点、用户(普通)节点。积分子系统主要针对普通用户节点，根据积分的不同设计不同等级，享受不同的服务。对于用户节点来说，可根据其上传资料的优良程度、其他节点对其资源的借阅及下载量等信息产生一定的积分。积分计算公式如下：

所拍摄兽类的独立有效照片共52张(组)，共鉴定出9个物种，隶属3目6科。大中型兽类只有野猪1种偶蹄类动物；食肉目包括豹猫、斑灵狸、猪獾3种；啮齿目包括倭花鼠、赤腹松鼠、小泡巨鼠3种，隐纹花松鼠(Tamiops swinhoei)和小泡巨鼠的相对丰富度指数最高(表1)。样地内大野猪多集群活动，一群最多可达7只个体。

C(x1,x2,x3)=α.f(x1)+β.f(x2)+γ.f(x3)

孕妇入组后即接受常规产前检查；定期接受营养门诊指导，制订科学、合理的膳食食谱；每周三08:30～10:00参加孕妇学校的孕期健康教育课程学习，内容包括孕期、分娩期、产褥期知识3大方面。

其中，C表示积分数量，f(x1)表示资源优良程度，f(x2)表示资源借阅量，f(x3)表示资源下载量，α、β、γ代表不同权重。

通过积分的累计，可以换购所属图书馆的各种现实服务，如增加图书可借阅数量、延长书籍可借阅时间、优先选座等，使用户更有归属感，并且积分子系统的引入也推动了个人用户资源共享的发展，使普通的用户节点都能投身于图书馆区块链的建设，在更好地建设区块链系统后，自身也能获得更好的服务，从而形成良性循环，激励区块链系统不断发展(如图3所示)。高校图书馆也可根据其他联盟节点对其文献的借阅及下载量作为绩效考核的一部分，使其他联盟节点支付一定的费用，促使各馆购置更加优质的文献资源。

图3 运作图

5.3 模型优越性阐述

除了区块链本身具有的一些优越性，如数据不可篡改、信息足够安全、记录可追溯等。基于区块链技术的图书馆共享资源服务中，还具有以下的优点：(1)提高了图书流转率。省略了图书须回馆重新上架后才可对外借阅的繁琐步骤，直接由各节点进行点对点的互借，提高了图书的流转率。(2)增加了资源的多样性。以往除了图书馆自购与书籍捐赠外，图书馆并无其他资源来源，而通过各普通节点将自己的图书、著作甚至是学习笔记等资源接入区块链，使得联盟内的资源更加丰富与全面，方便了其他节点对资源的获取和学习。(3)突破了图书借阅的时间空间限制。以往图书馆及各文献中心机构均有固定工作时长，在非工作时间不可进行图书的借还。引入基于区块链的服务后，图书的借阅打破了时间与空间的限制，可根据需要以图书共享流动的方式点对点自行约定时间，通过智能合约对交易进行约束与规范，使得点对点借书更加安全与高效。(4)促使各馆发展特色馆藏建设。在传统情况下，图书馆由于资金有限，必须在满足图书种类的多样性、全面性后才可根据剩余资金规划发展本馆特色馆藏建设。将本文设计的模型引入高校图书馆服务后，各高校图书馆(尤其医学、财经、艺术、理工类等特色院校)可在采购馆藏图书以及电子资源时将资金向本校优势学科倾斜，着重购买本校优势学科、特色学科所需资源，为本校优势学科建设与发展助力。(5)方便有关部门监督管理。有关监管部门加入联盟链后，方便其实时查看数据、发现问题，并及时制定相关政策，为政府部门协调与管控高校图书馆发展奠定了数据基础。

6 总结与展望

本文将区块链与传统图书馆服务相结合，提出了基于区块链理论的高校图书馆资源共享服务模型，从“馆馆”“馆人”“人人”3个维度上设计了应用服务的具体实现，解决了传统图书馆资源共享中的问题，为区块链在高校图书馆资源共享领域的应用提供了理论依据。虽然基于区块链理论的图书馆资源共享服务满足了用户的各种需求，但在实施过程中还会遇到很多实际问题，这有待于以后的研究及实践中加以完善。