基于区块链技术的智慧图书馆服务增值路径的选择研究

袁莉莉

(南京图书馆,江苏 南京 210018)

0 引言

近年来,图书馆在云计算、物联网、大数据、智慧图书馆概念后,又迎来另一革命性突破技术——区块链技术。 该技术最早始见于Satoshi Nakamoto 关于《电子现金系统比特币的研究》中,随后,区块链逐步延伸至教育、电子政务、图书馆等多个领域。 区块链,本质上是一个共享数据库,存储其中的数据具有无法伪造、全程留痕、可追溯、集体维护等多重特点,这赋予区块链技术强大的“信任”基础、可靠的合作机制,使得其在人文社科领域的应用日渐深入,而作为资源收集、整合、开发、推广最具服务经验的图书馆也成为区块链技术的核心应用领域,并显示出巨大的发展潜力。 在图书馆领域,区块链技术的应用集中体现在数字知识产权、阅读平台、用户画像、机构知识库、情报竞争等智慧服务领域,这不仅极大地推动了智慧图书馆的建设进程,还为智慧图书馆图情服务的增值提供了途径。 鉴于此,本文结合区块链技术在智慧图书馆服务中的应用价值,探讨了基于区块链技术的智慧图书馆服务增值路径的选择,以期为智慧图书馆的服务创新提供支持。

1 区块链技术概述

现阶段,区块链已然成为互联网领域最火热的话题。 关于区块链的概念界定目前尚无定论,维基百科将其界定为“由比特币所衍生的一种加密货币序列交易的分布式数据库技术”。 区块链犹如一个大型开放式总账本,各参与方无须互相信任均可参与竞争记账,在一定时间内,系统会自动从竞争者中找到记账最快最好的用户,将此段时间内数据变化写入区块中,并将账页复制给系统所有用户进行备份,在下个时段重复进行,因此,系统各节点均有完整账本的复本,形成了一个去中心化的分布式数据链,各区块数据在密码学的支持下链接成一体,即所谓的“区块链”。 由于全主体参与记账,且不存在中心化机构,可通过预先设置程序自动运行,因而不仅成本低廉,而且效率大增,因此,区块链技术被誉为目前“最安全的记账方式”,其公开透明的协议及算法使得系统各节点均可在“去信任”环境下智能履行合约、自动交换数据,无须干预即保障了账本记录过程及内容的开放化。

区块链技术的典型特征即去中心化、不可伪造、安全可信、开放透明,其中,去中心化是其核心特征。对于区块链系统而言,任何交易均无须中心化结构,分布式系统赋予各节点记账及存储功能,即使某一或多个节点报错,也不会对整个区块链系统数据存储及计算的正常运行造成不良影响。 不可伪造也是区块链的重要特征之一,在协商一致协议框架下,区块链借助“非对称加密”算法有效解决了节点之间的“互信”问题,加上分布式系统下形成的共识算法,有效抵抗了外部恶意攻击,赋予数据不可伪造的特性。 除了数据不可伪造,区块链还借助各节点构成的分布式网络对新交易数据块增加了加密验证环节,并依循时间顺序依次添加并永久存储,若无法同时控制系统超过51%的节点,修改若干节点的数据则是无效的,这确保了数据的安全可信。 此外,区块链分布式系统所记录的交易信息并不涉及隐私,且对全网节点公开透明,任一节点均有一份完整副本,除交易双方隐私数据以外,其他信息均对全网公开,这不仅解决了某一节点故障影响整个系统运行的缺陷,还因开放透明为区块链奠定了信任基础[1]。

2 区块链技术在智慧图书馆服务中的应用价值

传统图书馆开展智慧服务时,在数据所有权、读者选择权、利益关联者、被动服务等方面存在逻辑困境,不仅需要以技术取代人工审批,以技术理性提高服务公信力与效力,还要在技术应用中保障隐私安全、数据价值及利益可靠分配。 毫无疑问,区块链为图书馆底层技术架构的重塑提供了技术支持,其通过去信任达成共识、通过安全可靠达成可持续发展、通过智能合约达成智慧服务,为智慧图书馆服务提供了手段。

2.1 加速知识资源应用

智慧图书馆的服务基础在于知识资源的规模与质量,这不仅涉及图书、报告、专利、标准、科学数据等传统文献资源,还全面覆盖数字出版、数据库、特色数据、机构知识库等电子资源。 然而,知识资源的指数级增长导致质量审核问题日渐突出,用户需求量的持续提升又进一步暴露了知识资源审核周期长、出版不清、虚假信息、利益纠纷等诸多问题。 区块链的应用有效解决了知识生产激励失灵的问题,其通过时间戳跟进知识资源生产、评审、交易、分享与传播等进度,加速了知识资源的生产与应用,激励学者提升知识资源的质量与规范性,并依托完整的区块链记录了学术评审的进度与知识交易的证据。

2.2 重构智慧服务流程

“互联网+”时代,图书馆服务融合创新是推动其由知识服务朝着智慧服务转型升级的主要动力。 虽然,知识服务、智慧服务均聚焦于服务,但前者强调用户定制化知识建构与服务成品打造,而后者侧重于用户普遍需求,强调通过数据挖掘、资源描述赋予图书馆资源及用户数据以“生命”。 虽然,当前图书馆对可深度挖掘的区块链技术的应用仍处于起步阶段,但区块链独特的溯源防伪、数据管理等优势在图书馆服务领域大显身手,为著作权追踪、智能身份识别、智慧学习认证、知识库众筹等智慧服务的实现提供了技术支持[2]。

2.3 弥补用户泄密漏洞

区块链分布式存储打破了跨区域、跨系统间的数据整合壁垒,为知识生态环境提供了技术支持与环境保障。 区块链的应用赋予图书馆借还机、智能机器人、可穿戴设备等独立的身份,无须利用云端服务器即可完成交互,图书馆可通过级别管理控制的设置缩减虚拟存储空间,提升整体系统运行效率。 不仅如此,数据安全问题始终是图书馆服务的一大掣肘,特别是涉及个性定制、智慧推介、行为偏好处理、情境认知服务等智慧服务内容,隐私安全成为智慧图书馆服务建构过程中不得不思考的问题。 区块链借助加密技术、数字签名、时间戳等保障了用户私钥与连续的时间记录证据,加上混币原理、ZKPS、环签名等技术的支持,有效保障了用户隐私安全。

2.4 保证服务传递稳定

信息交换均衡与否、数据流动均等与否是衡量智慧图书馆服务系统中心化与否的关键指标。 区块链在智慧图书馆深度应用的重点并非局限于服务智慧化等浅表层面,而是更关注用户需求的动态建模及行为偏好的科学研判。 以大数据支持下的用户需求反馈情况为依据,借助区块链重塑服务内容、工具、方法及体系,实现图书馆资源活态化,使用户深切感受“区块链+智慧图书馆”服务所带来的满足感。 值得注意的是,区块链技术离不开整体的协作,其功能也不局限于服务层面,还需从协同配合、整合分散、集约服务等多重角度构建智慧联合产品,以保证服务传递的稳定性及服务业态的持续创新[3]。

3 基于区块链技术的智慧图书馆服务增值路径

智慧图书馆服务具有量大、速度快、类型复杂等特点,且服务开展兼具复杂性与多样性,这决定了图书馆服务既离不开信息感知等智能设备的支持,又离不开读者行为数据采集、智能分析等新兴技术的支持。 因此,为了实现智慧图书馆服务增值,还需在区块链技术的支持下及时发现资源分配与调度、读者服务、效能管理、运营经济等问题,通过系统管理策略及基础设施资源反馈确保图书馆服务的最优化。

3.1 基于区块链技术的智慧图书馆增值服务方案架构

智慧图书馆集信息资源存储、传播、交流等职能于一体,强调以用户需求为导向实现信息资源供求间的高效流动,而基于区块链的图书馆服务增值,实质上是实现资源传播、用户互动、资源增值的过程。 具体而言,要结合区块链技术的去中心化、不可伪造、时间戳、共识机制等优势,将智慧图书馆各项服务打造成不同区块并连接起来,区块间建立诚信的交流渠道,确保用户任何时间、地点及设备下均可获取安全、可靠的资源,还可深化资源内容挖掘与智慧关联增值服务[4]。 据此,可构建基于区块链技术的智慧图书馆增值服务方案:由图书馆与读者共同组成的区块链网络,服务对象涉及文献资源、读者与图书馆,各读者均为区块链系统的节点,系统网络通过自行同步、信息加密对各节点数据信息进行安全保护。 为保障各节点达成统一的共识,系统为各节点提供了不同的数据接口,仅需调用接口即可完成数据增减、修改及查询操作。 在区块链系统中,事件流全面贯穿各组件,为其异步通信提供了支持[5]。

3.2 基于区块链技术的智慧图书馆增值服务模块

区块链技术实现了智慧图书馆增值服务的全面集成,并为多层体系结构的智慧增值服务方案架构的建立提供了技术支持,确保增值服务与读者资源需求精准对接。 不仅如此,在区块链网络中,图书馆资源与用户需求并非单纯的循环关系,读者可在任何时间、地点获取资源,这进一步拓展了增值服务的覆盖面,并在分布式系统支持下实现了读者间的资源共享与信息交互。 因此,从功能结构来看,该增值服务不仅具有可信任性,而且安全可靠、数据透明度高。

方案整体架构涉及七大服务模块,分别为读者管理、区块链管理、云存储、合约代码服务、加解密中心、区块链节点服务、流通业务处理服务模块。 其中:读者管理服务模块重点负责读者节点的管理,如借阅证线上注册、读者身份验证、权限管理等;区块链管理服务模块负责对区块链系统运行状态进行监测,并负责合约管理、读者节点管理、节点服务管理、账本浏览等;云存储服务模块负责读者信息、借阅资料、图书信息等相关文件的存储;合约代码服务模块借助于所携带的智能合约执行引擎为智能合约程序提供良好的运行环境;加解密中心服务模块借助两个API 接口,分别负责加密与分配主体ID 私钥,为读者信息及其借阅证件的加解密处理提供支持,以保障读者个人数据的安全性;区块链节点服务模块乃整个系统的核心模块,提供节点共识及P2P 协议功能,并负责账本分布式计算等,为方案主体功能的实现提供支持,具体而言,涉及智能合约发布、审核及管理,读者用户的创建、删除、密钥生成等合约管理,以及字典、目录体系管理、积分、读者ID 公钥等合约管理服务;流通业务处理服务模块为交互层读者业务请示的接收、发送、信息加密、接口适配等提供支持[6]。

3.3 基于区块链技术的智慧图书馆增值服务的应用

该方案架构下,区块链系统先通过存储节点权限认证确认其为授权节点,随后生成公钥与私钥密钥,授权节点获取公钥加密与私钥数字签名,并借助传播机制发布存储请求,授权节点受到请求后借助共识机制PoW、Pos 等,将所需存储信息形成区块并盖上时间戳,存储于系统中;与此同时,区块链服务器则以区块方式连入网络,依循用户资源请求将文献或电子资源予以封装,以区块方式发送至资源服务器,而区块资源与共识机制、加密算法等共同形成区块互连组,通过私钥解密发送确保资源同步,以此为读者推送增值服务,系统将各区块连入区块链上,并对其中的数据进行备份。 该方案提供的智慧增值服务兼具适应性与拓展性,在区块链技术的支持下不仅确保了图书馆资源及读者信息的安全存储,还满足读者需求导向下资源的高效获取,实现了智慧图书馆与读者之间的全方位、深层次交互。 此外,该系统可追溯读者一切交易信息,避免了违规操作的可行性,且无须后台监控即可实现资源搜集、分析及服务增值、创新。

以电子借阅证办理这一关键业务流程场景为例,读者通过系统发布借阅证办理请求后,系统会自动监听信息队列,获取订阅信息并进入内部请求处理,所需过程、结果信息发布至信息队列,由服务平台接收信息。 信息队列的方式实现了异构系统间的数据传送,通过HTTP POST 方式与前置SDK 上传办证数据,再由接收方监听信息队列、获取订阅消息;办证结果的发布,是通过受理信息、办证过程及结果统一发布方式,同步向读者发送办证信息的状态,值得注意的是,每位读者均可进行信息接收或发布,其中,接收信息借助接口协议由图书馆统一管理;借阅证办理还涉及读者借阅服务数据文件的存储,通常而言,文件存储采用的是分布式文件存储系统,其作为一种去中心化的云存储架构,能够对外提供海量的数据存储服务,并支持文件及性能的在线横向扩展[7]。

4 结语

综上所述,区块链技术的应用在图书馆领域掀起了一场巨大的变革热潮,其不仅颠覆了图书馆的传统发展模式,解决了传统技术条件下图书馆领域面临的一系列痛点,还推动了智慧图书馆建设,为智慧图书馆服务增值提供了技术支持。 值得思考的是,区块链技术所建构的技术体系并非无懈可击,去中心化、安全及高效低耗的三角平衡很难同时实现,加上算法缺陷、私钥丢失及难以追踪等一系列技术缺陷,均对区块链技术的深度应用埋下了安全隐患,不仅如此,随着大数据环境算法复杂度及规模化程度的持续增加,区块链算法一旦存在细微缺陷均会被无限放大,甚至导致所信任的信息遭到他人破解。 为了深化区块链技术在智慧图书馆中的应用,促进智慧图书馆服务持续增值,还需充分认识到区块链技术的优势与前景,进一步加强相关领域的理论研究与实践探索,加快制定区块链数据标准,强化区块链技术规划研究,推进区块链技术应用深度,从资源整合、服务创新、技术革新等多维视角,弥补区块链技术缺陷,加速区块链技术与智慧图书馆增值服务的深层次融合。