区块链技术与图书馆的融合发展略探

赵 秋 利

(河南大学，河南 开封 475001)

随着5G的运用和推广，人工智能、互联网、教育、医疗、物联网、自动驾驶、物流等一系列技术快速实现了融合，一个智能链接的时代即将到来，而与此相关联的则是区块链的飞速发展和应用。近几年来，区块链无孔不入的技术优势，使得它看似与图书馆无明显交叉与关联，但却完全可以在图书馆数据安全、资源隐私和信任建构等方面发挥独特的作用。

一、区块链

区块链是比特币的底层技术架构，是被科学技术领域普遍认同的“继蒸汽机、电力和互联网之后，人类发展史上具有颠覆性作用的重大核心技术”，是工业经济转型为数据经济的动力。如果说互联网改变了传统文本、音像、视频等信息的传输方式，区块链则通过自身的机制模型实现了不依赖于任何中介机构完成价值传输，例如数字资产的交易和转让，使交易变得透明、公正[1]。目前对于区块链的定义尚未有统一的说法，从科技层面来说，区块链涉及到密码学、互联网、计算机和数学等诸多科技问题，从应用方面来讲，区块链就是一个分布式账本和数据库，只是这个账本具有去中心化和不可篡改的特性，全链共享、公开透明，因此区块链具有极大的可信任性，而区块链之所以有那么丰富的应用场景源于区块链能够解决信息不对称问题和实现多个主体间的信任协作问题。区块链本身具有五个显著特点：分布式对等结构、去中心化信任的达成、数据公开透明、数据不可篡改、实现价值转移，之所以在科技领域这么受欢迎，主要在于其交易的信任和安全性，支撑区块链运作的四大核心技术：分布式账本、非对称加密、共识机制和智能合约共同支持区块链的运作，使其能够实现在诸多领域运行发展

二、区块链运用于图书馆的条件

区块链价值设计的七大原则是它运用于现代高校图书馆无可替代的条件支撑。第一，网络信任机制。区块链的网络信任机制使得处于区块链的数据更可信，从而使契约履行自动实现，交易效果能够达到预期，实现交易历史的完整性和可追溯性；第二，激励原则。区块链通过制定适度的经济激励机制使得节点因自身利益从而与系统整体目标相符合，达到对区块链历史的稳定共识；第三，非对称加密。非对称加密技术能够传送保密信息和进行消息认证；第四，保护隐私区块链是一种基于P2P的网络，杜绝网络篡改，支持匿名交易，基于区块链的应用程序是去中心化的；第五，安全性。区块链上的每个节点权利一样且账本数据一致，无法单独篡改任一节点，极大的保证了链上数据的安全性；第六，权利保护机制。区块链的去中心化、去信任性、集体维护、开源和匿名性等原则保证了各个节点的权利平等和公开透明，有效保护用户权利；第七，包容性。区块链技术致力于推动和倡导包容性，通过让技术更加人性化吸引更多的企业实体参与区块链价值设计[2]。面对高校图书馆场域诸多棘手问题，如数字版权管理、读者借阅人脸识别、RFID系统的高效运营等，区块链的这七大原则均能派上用场。

三、区块链在国内外的运用现状梳理与分析

(一)区块链国内发展概述

区块链作为一项可以传输价值的协议，适用于一切与价值相关的场域，近几年，不论是从各个国家的政策支持还是从区块链的尝试运用，都是有章可循的。国家政策方面，2016年10月，中国工信部就发布了《中国区块链技术和应用发展白皮书》(以下简称白皮书)，指出中国将引领全球迈进“区块链可信数字经济社会”，2016年12月，国务院也印发了《“十三五”国家信息化规划》，第一次将区块链技术正式写进国家文件。2017年5月，中国区块链技术和产业发展论坛公布了《区块链和分布式账本技术参考架构》，这也是中国首个由政府指导建立的国内区块链标准。此后，区块链的标准化形成，为区块链技术在国内各个行业的应用提供规范和指导，区块链在国内逐步发展[3]。2018年4月，教育部又颁布《教育信息化2.0行动计划》提出建设学分银行，推动各类型教育机构逐步实现统一学分制，加速实现教育纵向衔接和横向互通，建立个人终身电子学习档案。

(二)区块链国内外应用案例

2018年4月，网班教育发布基于区块链技术的教育培训联盟“EDC教育链”，通过区块链的分布式记账原则，结合相关分发机制，对学习者在不同教育机构的学习情况进行记录，把不同教育机构修得的学分组合形成“学分银行”，学习者完成相关课时的学习可免费获得对应EDC学分，积累学分到一定程度可以申请“EDC教育链”联盟内的学费减免福利。2018年10月，中国首家教育区块链大数据试验区在河北廊坊正是启动。由北京市通州区教育委员会、天津武清区教育局和河北廊坊市教育局联合搭建的大数据教育平台，采集学生学习成长数据，通过区块链不可篡改和分布式等特性，建立了学生的个人学习成长档案[4]。

爱沙尼亚被称为“区块链政府”，将区块链技术应用大各行各业中，利用点对点技术让政府机构有效管理分布在世界各地的“电子公民”，登记在区块链的公民信息也与国家机构、企业、学校、医疗部门链接，真正实现了“全球公民”。日本积极践行区块链技术，不论是在政务系统还是在加密货币领域，区块链技术都有渗透，日本公众对区块链的了解也处于全球领先水平。法国保险巨头安盛保险使用以太坊公有链为广大航空旅客提供航班延迟自动赔偿。德国保险业也看到了区块链的技术潜力，其领军企业安联旗下的法国分公司，与区块链合作开发了一款区块链保险概念产品，目前已经开始了多个区块链概念证明试验[5]。

美国对区块链的应用一直保持积极态度，在医药、安全福利、政府公共事务等领域都有尝试，国土安全部曾拨款19,9万美元用于美国边境摄像头的安全解决问题，也尝试把区块链运用于医疗服务领域，最为典型的是，该国投入10万美元建立的区块链技术支持的图书馆管理系统开创了全球区块链应用的先例。数字化时代用的最多的是数字化检索，数字化资源存储和读者信息保存以及与读者互动等都成为了当代图书馆面临的新挑战，美国区块链技术架构的图书管理系统尝试构建一个科学系统的知识体系作为检索核心，使文献和数据库相互关联，实现图书馆各类数字资源共享和开发。美国这个区块链图书馆项目由圣荷西州立大学研究基金会推进，是由30个左右的图书馆、城市规划领域的专家和区块链领域的学者共同组成的一个研究团队[6]。以上数据充分显示了区块链的迅猛发展及其向图书馆场域的进军势头，其独特的技术优势奠定了其在图书馆场域发挥的无可替代的作用。

四、区块链在图书馆的应用方案探讨

(一)基于区块链的图书馆读者视频系统

图书馆馆藏资源丰富，是知识的储藏地，完整保存图书馆资源是图书馆的最基本职责，尤其是某些基藏书库或者阅览室，保管措施应当更加严谨，基于区块链的视频监控系统，能够最大化地提取监控数据，防范视频数据丢失，实现数据监测及恢复，为保证图书馆资源提供强有力的保障。

该系统允许图书馆内部每路摄像头建构属于自己的单独一条区块链，各个区块链第一个区块被称为摄像头区块，根据不同的摄像头地址分别创建相对应的视频区块链，后期每个摄像头记录下的视频区块根据各自的IP地址挂到相对应的视频区块链上，形成一个创世区块。如此形成的视频结构除了包含一整套完整数据外，还包含有时间戳、摄像头IP等，摄像头最后将这些统一组装进视频数据，在视频监控网络进行传播，使区块链上每个节点都会收到视频数据信息，在视频传播的过程中，节点会对视频帧数据的完整性进行检测并加修复。出现信息不匹配的情况，输入视频的提取时间范围，通过时间戳等技术找到对应的时间段提取存储在相应区块里的帧数据，恢复原始视频[7]。

(二)基于区块链的图书馆人脸识别系统

很多高校图书馆为了更好的服务于本校师生，实行了门禁和人脸识别系统，此外，国家大力提倡的智慧型图书馆建设也支持图书馆进一步完善读者信息数据系统，其中人脸识别即是智慧型图书馆的重要组成部分，也是图书馆公共服务提高的保障之一。

人脸识别技术包括人脸检测、脸部特征提取和人脸特征比对三个过程，这些功能构成人脸识别模块，基于区块链的人脸识别系统是由摄像头群组、运算资源节点网络、系统运营节点构成的，是把空闲的算力整合完成识别任务，不必投入过多的硬件搭建系统平台，降低成本的同时也因为区块链的自带信任和防篡改功能更加适用于人员轨迹分析等。人脸检测、识别是一种高精准、极难仿冒、稳定性强的生物科技手段，建构基于人脸识别的智能辨别系统能够快速实现人脸图像的抓拍、储存与传输，是集人脸特征提取、分析识别、门禁报警、人脸查询于一体的数据处理功能，如果后期回放过程中发现问题，区块链功能还可以帮助扩展人脸检索，通过区块链构建的严密的人脸智能监控网络，可以跨越时空，实时跟踪处于每个链上的监控现场，提高图书馆综合管理水平，严格把控进馆读者[8]。

(三)基于区块链的RFID大数据溯源机制

RFID是最近几年在图书馆流通书库经常操作的一种射频识别技术，此项技术对数据的安全性要求极高，数据溯源追踪是RFID技术的重要领域之一。目前，研究人员已经发现了一种基于区块链的RFID大数据溯源模型，有望在图书馆场域建立区块链账本，构建直达读者的RFID大数据溯源机制，建立全程链式路径，形成资源共享、信息透明的数据链。

通过基于区块链的RFID大数据溯源机制，读者能够准确预测和标识攻击源，在确定被毁坏的文件基础上，核实该文件或进程溯源图，对正常访问信息进行过滤，最终识别系统入侵的根源。在图书馆流通场域，此机制会将携带RFID标签的图书在流通过程中形成的大数据信息保存至云端或者服务器，通过区块链技术形成首尾相连的各个数据块，进而构成携带有溯源信息的RFID大数据溯源数据库，此路径能够实现数据追踪、过程重现和信息评估等，并保证其安全性。区块链的安全性将带有“唯一”标识的数据进行交易，很轻松地解决数据溯源问题，读者或者用户可以验证正在交易的数据来源及中间环节，通过区块链的加密举证方法还可以实现对数据内容的各种权威追踪，使数据在流通过程中可管、可控，加快图书流通与交换[9]。

(四)基于区块链的版权保护机制

随着开放的共享资源和数字资源的快速发展，现有的版权保护机制已经远远跟不上数字资源无限复制性和多维塑造性的发展特点，图书馆相对丰富的数字和文本资源被盗版或者丢失的情况屡见不鲜但是得不到有效解决，传统的版权保护瓶颈问题日益凸显，而区块链的智能合约技术和非对称算法等恰似解决数字资产的一把利剑。

智能合约也可以称为智能合同，是运行在区块链上的获得多方承认的一种程序，由事件驱动、能够根据预设条件自动处理资产，最大优势是运用计算机程序算法代替人们执行合同，具有数据透明、不可篡改和永久运行的特点，智能合约技术的这种不经过任何中间人系统自动执行程序的特点有效保证数字资产的确权和维权[10]。此外，区块链的非对称加密算法能够确保版权信息的安全性和可靠性，由于其公开透明的特点，任何读者和用户都有权利查询数字资产的出处和来源，从而保证版权归属问题。区块链的去中心化技术应用到数字资源中，可以实现点对点资源共享，减少中介，降低数字资源周转和被盗风险。而区块链的分布式账本技术则将数字资源存放于不同的区块，实现所有节点共享，既解决信息孤岛问题，又可以避免单个节点被篡改全链皆被盗的情况。