基于区块链技术的图书馆数字化信息服务创新研究

摘要：互联网的发展丰富了图书馆的服务方式，数字化信息服务则是其中之一，但著作权保护、原创作品众筹、IP创作、读者信息安全等问题也随之而来，区块链技术可为数字化信息服务提供安全环境，解决信息共享存在的安全保护问题。结合新兴区块链与智能合约技术，提出基于区块链技术的数字化信息服务平台功能与模块框架，为保护知识产权、提高公民阅读兴趣、实现全民阅读、实现信息数字化提供理论与技术支持。

关键词：区块链;智能合约;阅读推广;数字化信息服务

中图分类号：G250.7 文献标识码：A

DOI： 10.13897/j.cnki.hbkjty.2021.0096

0 引言

区块链技术是继云计算、大数据、物联网之后信息技术产业又一次颠覆性的技术变革，起源于比特币的底层技术，以去中心化、可靠性、可信任、不可篡改的特性吸引了各行各业的技术专家，作为底层技术的区块链技术逐渐解决各领域中信息资源整理、开发和收集等功能，同时也成为人文社科领域的研究热点。随着信息技术的不断发展，图书馆数字信息化服务规模日益增加，其覆盖面积急速增长，承载着数字资源整合与推广、公共文化服务、公共文化知识信息推广等重要职责，因此保障数字信息网络安全、知识产权保护等网络信息安全问题已成为当下图书馆数字信息化服务中的热点研究方向之一，而区块链技术的出现为网络信息安全提供了新的发展契机。

智能合约是区块链最重要的特性，也是区块链能够被称为颠覆性技术的主要原因，智能合约是美国计算机科学家加密大师尼克·萨博（Nick Szabo） 于1994年在《智能合约》论文中提出，该概念最初提出的目的是将以数字形式来控制的价值物理实体嵌入到执行合约条款的计算机交易协议中，承担合约内各方信任代理的职责，不再需要第三方管理其可信度，为合约的执行提供高效安全的环境，从而制造相应的智能资产，包括自助贩卖机、POS机等[1]。2008年研究者将区块链与智能合约技术应用于比特币底层技术，一度将智能合约技术发展到数字货币交易系统，借助区块链技术的去中心化架构有效运行与可信任、可执行性的运行环境中，区块链技术因此广为人知，成为新技术的焦点。区块链技术应用于图书馆数字化信息服务中，将带领数字化服务新一轮技术变革，为数字化服务提供更安全有效的信息平台，保障知识产权、著作权等权益，提供高效安全的运行机制，打造绿色数字化服务空间。

1 区块链相关技术简介

1.1 区块链

2008年，中本聪（Satoshi Nakamoto）在《比特币：一种点对点的电子现金系统》一文中首次提出区块链的概念，文中指出区块链是数据区块按照时间的顺序排序，并以链条的形式组合而成的数据结构，借助密码学保护去中心化共享总账的不可篡改性与不可伪造性[2]。区块链作为一个分布式账本，整个区块链网络包含若干个节点，每个节点都有份完整的账本用来记录区块链网络中交易的每笔信息，当网络中任一节点产生交易时，网络内的其他节点都会对此交易信息进行检验，检验通过后将交易信息记录在对应账本中，账本存储形式是分块存储，通过哈希散列值将各数据块链接在一起，以哈希散列值为索引，建立整个数据块的链接，从而形成区块链。

图1展示了区块链的结构，其中“前一区块Hash值”与前一区块对应，形成区块链的链条;“时间戳”则记录了区块时间，整个区塊链就是以此部分记录的时间来做排序;“随机数”是比特币挖矿时寻找的随机数;“Hash Tree”则是区块链交易密钥阵列。

区块链技术的特性主要包括去中心化、可信任、信息不可篡改、开放性、自治性、匿名性等，以数字表示法建立标准规范，在分布式数据库中记录并存储所有交易事件，其产生的记录具有不可篡改性[3]。区块链中的成员都可借助交易记录准确掌握交易事件，并可通过区块链的脚本系统编辑相应的区块链应用，提高区块链程序的可用性与灵活性。因此，区块链技术的自身特性为智能合约提供了安全的运行环境与高可信度的数据信息。

1.2 智能合约

1995年Nick Szabo首次提出智能合约（Smart contract ）的概念，Nick Szabo指出以计算机协议和用户接口来执行的合约称为智能合约。简而言之，智能合约是第三方不存在的情况下，借助信息化手段执行、传播和验证合同的计算机协议，此协议部署后可进行自我执行与验证[4]。区块链技术具有去中心化、可验证性、一致性和确定性等特征，借助时间戳与数字签名技术保证其可追溯性和不可篡改性的特点，可靠性高。智能合约可在保证物理运行机制与运行时间差异的情况下，相同的合约输入产生相同的信息输出，可信度高。智能合约成员能借助一定的交互手段观察并追踪整个智能合约过程、状态、信息交互等，其整个观察追踪过程都是具有可验证性[5]。去中心化是区块链技术的亮点特征，这使得智能合约成员任意一方都不可擅自修改合约信息和干扰智能合约的执行，增强了合约的安全性，降低了刻意篡改与干扰的风险。因此，智能合约具有较强的安全性、可验证性、可定制、可观察性等，是当今新技术中安全领域的研究热点。

智能合约全部成员从生成合约开始，需利用各自独立的私钥进行数字签名，经过签名后的安全合约借助智能合约P2P网络传播方式将其发送到智能合约的全部节点，每个节点将近期合约组成一个集合，并赋予其Hash值将其发送至其他节点，其他节点收到Hash后会与自己的Hash进行比较验证。此过程进行多次后，所有节点会形成共识信息并以区块的形式发布在全网各节点[6]。合约发布后会定期验证签名信息，以保证合约的有效性和准确性。因此，整个智能合约执行过程具有信息不可篡改性与公平公正的特性。

2 基于区块链技术的数字化信息服务平台功能

2.1 数字化信息服务平台的基本功能框架

结合区块链技术可搭建一个具有低成本、高效率、高安全性等特点的数字化信息服务平台，从作者知识产权保护、提高全民阅读积极性、个性化阅读设计、信息资源众筹、阅读活动开展等方面全方位打造安全、特色服务平台，解决当下资源不完整、侵权、阅读推广力度不够等问题，平台上的每个部分都可独立运行，将所有子系统整合在一起便成为整个数字化信息服务平台，以多样化、便捷、安全性为中心打造新技术服务平台[7]。

图2展示了基于区块链的数字化信息服务平台的基本功能框架，主链将各子系统、子平台链接在一起，各侧链成为组成主链的一部分，在其独立运行的基础上可汇总为一个整体结构平台。整个平台借助了区块链的去中心化思想，以区块链技术为底层技术逻辑，并集合了区块链可信任、不可篡改的安全性提高整体结构框架的安全性能。

2.2 数字化信息服务平台相关子系统构建

2.2.1 作者与读者直接阅读子系统

信息时代创作者更加注重其自身版权保护，但由于版权保护的费用、周期、网络信息传播迅速等问题，使得版权保护较难实现，各社交平台、电子书网站、论坛等通过各种手段保护版权问题，但仍会产生侵权等问题。通过先进的技术手段保护作者的著作权成为当前信息时代发展的首要解决的问题，而区块链技术的不可篡改性、可信任、安全、公开透明的特性可解决这个难题[9 11]。

作者与读者直接阅读子系统可实现信息资源的众筹，作者可在线上提交自己的作品发起众筹，并在提交作品的同时编辑对应的智能合约，包括阅读规则、版权协议等，利用区块链技术添加信任节点，去掉第三方平台的信用管理，减少了IP交易成本，提高交易渠道的安全性。作品信息在经过版权确认后受相应的版权保护，其传输过程增加防盗版、防篡改功能，消费者通过资金交易获得正版作品阅读权限，提高交易过程的透明度与公平性，从而为读者获取正版作品阅读权提供安全、便捷的渠道。本子系统对作者而言其著作权可受到有效保护，也可以实现其稿费资金的点对点有效收集，调动作者的积极性;而对读者来说，可通过低成本阅读到高质量、正版作品，接收到高质量知识信息，提升阅读效果。

2.2.2 信息资源众筹子系统

在全民阅读的数字媒体时代，每个人都可以是文化作品的创作者，优秀的作品往往都来自群众。信息资源众筹子系统不仅包括具有雄厚实力的作家，还充分吸纳来自群众的优秀作品，因此本子系统可借助区块链特性以及当下市场需求，对大众信息资源进行众筹。在区块链的众筹平台，各用户都可以发起内容众筹，在智能合约的背景下构建众筹规则，构建后的众筹平台可自动实现线上确认授权、版权确认、渠道管理、发布阅览的过程，整个过程可以允许作者在作品正式上线前进行读者适读，新作品可在市场的验证下进行整改或是继续发布，有利于提高文化产品的质量。

整个子系统实现作品的上线到发布，众筹的内容可以帮助作者的文化作品传播，因此创作者可借助此平台尽可能发挥自己的才华，并且可保证作品的著作权，各种资源信息聚合在一起就变成了文化信息资源的大舞台，此时智能合约中的智慧层可根据已有的信息资源与读者反馈，挖掘市场知识，并分析新一代知识的发展方向。信息资源众筹子系统在资源聚合的同时，保证了作者的著作权，并且发挥出文化市场知识挖掘的作用，具有较高的使用价值。

2.2.3 个性化定制的全民阅读子系统

个性化定制的全民閱读子系统作为整个数字化信息服务平台的侧链，主要表现为基于智能合约技术的数字化信息服务平台的基本架构模型的应用层，通过多种应用程序为大众提供个性化服务。

个性化服务首先体现在应用层的应用程序可向大众征集相应的程序模板，其应用程序不再局限在第三方公司开发的现有程序，大众可直接通过征集平台提交有创意的程序框架或成品，可展现地方文化特色、非物质文化遗产、特色阅读会、专题阅读等独特的文化知识，能全方位展现个性化定制特色;其次系统可为大众提供多个创作平台，让作者按照自己的形式与想法进行创作，区块链技术对所有参与者提供的内容信息与程序进行全覆盖的监督管理与服务，将阅读与创作的权利释放在大众手中，充分提高大众的使用感和阅读感。

2.2.4 全民阅读推广子系统

阅读推广是图书馆的重要工作之一，借助区块链技术推广全民阅读可在安全运行的环境下实现资源共享、个性化阅读、智能推送、知识挖掘等功效。全民阅读推广子系统可根据个性化推荐子系统、资源众筹子系统等吸引大众的参与，根据读者的点击量、阅读量、阅读时间追溯相关文章作品的阅读状态，借助区块链技术，建立去中心化阅读平台，将时间戳嵌入到读者的阅读行为中，以链条的形式将行为信息搭建成特定的数据结构，再用密钥加密技术将对应的个人阅读信息进行加密，加密后的数据可根据需要转换为制定的积分，进而进行奖励排名，激发读者阅读积极性。读者互动阅读数据还可借助智能层的相应智能算法深入挖掘读者行为信息，推送有关咨询，增加读者阅读面，从而进一步实现全民阅读。

2.2.5 互动交流子系统

信息交流是信息共享及发展的重要方式之一，可实现各用户之间信息分享与学习，借助区块链技术，可实现信息的存储及传播，本平台中互动交流系统承担着信息发表、信息共享、信息互动等功能。

互动交流子系统为平台用户包括作者、读者等提供信息互动空间，作者可根据自身需求分享原创性文件，因区块链自身的安全性，文件会根据作者唯一识别号进行标记及安全性保护，为作者提供信息共享可靠性平台，为读者提供高可信度知识信息。而在文件信息共享的基础上，作者与读者、作者与作者、读者与读者等之间可进行信息交流互动，打破传统图书馆信息阅览单一化服务，创新性提供作者与读者间交流平台，互动信息可作为平台数据分析与挖掘的语料库，为分析读者行为提供真实的数据，从而为今后全民阅读工作的开展提供助力。

3 基于区块链技术的数字化信息服务平台的基本架构模型

本节基于智能合约基本架构与设计流程提出了基于智能合约技术的数字化信息服务平台的基本架构模型，该模型不但彰显了智能合约的自身优点，还将安全性、智能型、集成性等性能赋予数字化信息服务平台，体现以智能合约为核心的新技术新服务平台的新发展。

基于智能合约技术的数字化信息服务平台的基本架构模型自下向上主要包括网络层、基础层、合约层、智能层、表现层和应用层，如图3所示。

网络层则主要负责数据的安全传输、访问控制等，借助传输协议、访问控制权限与P2P网络传输方式，达到数据点对点的准确完整性传输，高度增加系统数据传输的安全性与准确性，用技术手段防止了作品的不安全传输、盗版等问题，保证作品信息等传输过程的稳定性与安全性。

基础层主要提供区块链基础服务，包括分布式账本、奖励机制、共识算法等。分布式账本技术主要由激励机制、共识算法等组成，这些技术是区块链技术的关键技术，其中共识算法可看成一个规则，网络中所有节点都应按照这个规则去规范确认各自的数据，从而筛选得到代表性节点;激励机制则是奖励机制，建立在共识机制的基础之上;开发环境则作为编辑计算机语言的平台，承担部署、启动、调用合约的功能;基础层中还包括获取、整合数据源信息，以数据区块的形式存储在整个系统中，并加以时间戳、私钥等形式提高数据的安全性、时序性、可验证性和可追溯性。

合约层将所有成员达成共识后的协议、条款进行封装，以静态合约数据的形式存在，将作者与读者、读者与作品、读者与读者等各参与成员之间的协议条款有机结合并自助运行，从而提高整个系统的制约性。

智能层是当下正在发展且不成熟的技术，主要封装了智能算法、数据挖掘等技术，可实现整个系统平台中各角色、作品、交流信息间的知识挖掘，使整个平台提供更深层次服务。

表现层主要体现区块链技术的去中心化特点，封装各种应用程序以便集合应用层各应用功能。

整个平台架构设计从数据写入加密、数据传输、数据挖掘、数据应用等层面，保证作品信息传播的安全性，不再有第三方平台介入，提高运行效率与成本，具有较高的实践性[8]。

4 结语

本文主要针对区块链技术在数字化信息服务平台的应用进行研究，提出了基于区块链技术的数字 化信息服务平台的基本功能框架与架构，借助区块链技术去中心化、不可篡改性、可信任性等特点提高了数字化信息的安全性，保护了著作者的知识产权，提高了文化信息的质量水平;借助智能合约的约束性、自助性、安全性等特点，保护了著作者的创作权、读者的阅读权，增加了个性化阅读服务等，为数字阅读推广、文化知识传播提供了新渠道、新平台，具有较强的实践性。

文章在对区块链技术在数字化信息服务平台的研究过程中，因资源不足、缺乏技术深入性研究等局限性，故在以下方面还有待进一步完善与提高：

（1）收集充足数据资源，在保证数据量与类型的前提下开展平台实验研究，结合实践完善平台结构和功能;

（2）在理论方面，区块链新技术与数字化信息服务的结合还处于一个初级阶段，许多理论技术有待深入研究考证，需借鉴更多成熟理论充实平台建设;

（3）由于实验环境、技术等有限，平台还未充分运行实践，故本文今后需在技术研究的前提下，搭建平台实际环境，在实验数据的基础上优化平台技术和功能。

参考文献

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作者简介：张立说（1990 ），女，潍坊市图书馆馆员。研究方向：数字图书馆。

（收稿日期：2020-12-19 责任编辑：张静茹）