基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書館數(shù)字化信息服務創(chuàng)新研究

摘要：互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展豐富了圖書館的服務方式，數(shù)字化信息服務則是其中之一，但著作權(quán)保護、原創(chuàng)作品眾籌、IP創(chuàng)作、讀者信息安全等問題也隨之而來，區(qū)塊鏈技術(shù)可為數(shù)字化信息服務提供安全環(huán)境，解決信息共享存在的安全保護問題。結(jié)合新興區(qū)塊鏈與智能合約技術(shù)，提出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺功能與模塊框架，為保護知識產(chǎn)權(quán)、提高公民閱讀興趣、實現(xiàn)全民閱讀、實現(xiàn)信息數(shù)字化提供理論與技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;智能合約;閱讀推廣;數(shù)字化信息服務

中圖分類號：G250.7?文獻標識碼：A

DOI： 10.13897/j.cnki.hbkjty.2021.0096

0?引言

區(qū)塊鏈技術(shù)是繼云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)之后信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)又一次顛覆性的技術(shù)變革，起源于比特幣的底層技術(shù)，以去中心化、可靠性、可信任、不可篡改的特性吸引了各行各業(yè)的技術(shù)專家，作為底層技術(shù)的區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸解決各領(lǐng)域中信息資源整理、開發(fā)和收集等功能，同時也成為人文社科領(lǐng)域的研究熱點。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，圖書館數(shù)字信息化服務規(guī)模日益增加，其覆蓋面積急速增長，承載著數(shù)字資源整合與推廣、公共文化服務、公共文化知識信息推廣等重要職責，因此保障數(shù)字信息網(wǎng)絡安全、知識產(chǎn)權(quán)保護等網(wǎng)絡信息安全問題已成為當下圖書館數(shù)字信息化服務中的熱點研究方向之一，而區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)為網(wǎng)絡信息安全提供了新的發(fā)展契機。

智能合約是區(qū)塊鏈最重要的特性，也是區(qū)塊鏈能夠被稱為顛覆性技術(shù)的主要原因，智能合約是美國計算機科學家加密大師尼克·薩博（Nick Szabo） 于1994年在《智能合約》論文中提出，該概念最初提出的目的是將以數(shù)字形式來控制的價值物理實體嵌入到執(zhí)行合約條款的計算機交易協(xié)議中，承擔合約內(nèi)各方信任代理的職責，不再需要第三方管理其可信度，為合約的執(zhí)行提供高效安全的環(huán)境，從而制造相應的智能資產(chǎn)，包括自助販賣機、POS機等[1]。2008年研究者將區(qū)塊鏈與智能合約技術(shù)應用于比特幣底層技術(shù)，一度將智能合約技術(shù)發(fā)展到數(shù)字貨幣交易系統(tǒng)，借助區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化架構(gòu)有效運行與可信任、可執(zhí)行性的運行環(huán)境中，區(qū)塊鏈技術(shù)因此廣為人知，成為新技術(shù)的焦點。區(qū)塊鏈技術(shù)應用于圖書館數(shù)字化信息服務中，將帶領(lǐng)數(shù)字化服務新一輪技術(shù)變革，為數(shù)字化服務提供更安全有效的信息平臺，保障知識產(chǎn)權(quán)、著作權(quán)等權(quán)益，提供高效安全的運行機制，打造綠色數(shù)字化服務空間。

1?區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)簡介

1.1?區(qū)塊鏈

2008年，中本聰（Satoshi Nakamoto）在《比特幣：一種點對點的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文中首次提出區(qū)塊鏈的概念，文中指出區(qū)塊鏈是數(shù)據(jù)區(qū)塊按照時間的順序排序，并以鏈條的形式組合而成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，借助密碼學保護去中心化共享總賬的不可篡改性與不可偽造性[2]。區(qū)塊鏈作為一個分布式賬本，整個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡包含若干個節(jié)點，每個節(jié)點都有份完整的賬本用來記錄區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中交易的每筆信息，當網(wǎng)絡中任一節(jié)點產(chǎn)生交易時，網(wǎng)絡內(nèi)的其他節(jié)點都會對此交易信息進行檢驗，檢驗通過后將交易信息記錄在對應賬本中，賬本存儲形式是分塊存儲，通過哈希散列值將各數(shù)據(jù)塊鏈接在一起，以哈希散列值為索引，建立整個數(shù)據(jù)塊的鏈接，從而形成區(qū)塊鏈。

圖1展示了區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)，其中“前一區(qū)塊Hash值”與前一區(qū)塊對應，形成區(qū)塊鏈的鏈條;“時間戳”則記錄了區(qū)塊時間，整個區(qū)塊鏈就是以此部分記錄的時間來做排序;“隨機數(shù)”是比特幣挖礦時尋找的隨機數(shù);“Hash Tree”則是區(qū)塊鏈交易密鑰陣列。

區(qū)塊鏈技術(shù)的特性主要包括去中心化、可信任、信息不可篡改、開放性、自治性、匿名性等，以數(shù)字表示法建立標準規(guī)范，在分布式數(shù)據(jù)庫中記錄并存儲所有交易事件，其產(chǎn)生的記錄具有不可篡改性[3]。區(qū)塊鏈中的成員都可借助交易記錄準確掌握交易事件，并可通過區(qū)塊鏈的腳本系統(tǒng)編輯相應的區(qū)塊鏈應用，提高區(qū)塊鏈程序的可用性與靈活性。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)的自身特性為智能合約提供了安全的運行環(huán)境與高可信度的數(shù)據(jù)信息。

1.2?智能合約

1995年Nick Szabo首次提出智能合約（Smart contract ）的概念，Nick Szabo指出以計算機協(xié)議和用戶接口來執(zhí)行的合約稱為智能合約。簡而言之，智能合約是第三方不存在的情況下，借助信息化手段執(zhí)行、傳播和驗證合同的計算機協(xié)議，此協(xié)議部署后可進行自我執(zhí)行與驗證[4]。區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、可驗證性、一致性和確定性等特征，借助時間戳與數(shù)字簽名技術(shù)保證其可追溯性和不可篡改性的特點，可靠性高。智能合約可在保證物理運行機制與運行時間差異的情況下，相同的合約輸入產(chǎn)生相同的信息輸出，可信度高。智能合約成員能借助一定的交互手段觀察并追蹤整個智能合約過程、狀態(tài)、信息交互等，其整個觀察追蹤過程都是具有可驗證性[5]。去中心化是區(qū)塊鏈技術(shù)的亮點特征，這使得智能合約成員任意一方都不可擅自修改合約信息和干擾智能合約的執(zhí)行，增強了合約的安全性，降低了刻意篡改與干擾的風險。因此，智能合約具有較強的安全性、可驗證性、可定制、可觀察性等，是當今新技術(shù)中安全領(lǐng)域的研究熱點。

智能合約全部成員從生成合約開始，需利用各自獨立的私鑰進行數(shù)字簽名，經(jīng)過簽名后的安全合約借助智能合約P2P網(wǎng)絡傳播方式將其發(fā)送到智能合約的全部節(jié)點，每個節(jié)點將近期合約組成一個集合，并賦予其Hash值將其發(fā)送至其他節(jié)點，其他節(jié)點收到Hash后會與自己的Hash進行比較驗證。此過程進行多次后，所有節(jié)點會形成共識信息并以區(qū)塊的形式發(fā)布在全網(wǎng)各節(jié)點[6]。合約發(fā)布后會定期驗證簽名信息，以保證合約的有效性和準確性。因此，整個智能合約執(zhí)行過程具有信息不可篡改性與公平公正的特性。

2?基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺功能

2.1?數(shù)字化信息服務平臺的基本功能框架

結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)可搭建一個具有低成本、高效率、高安全性等特點的數(shù)字化信息服務平臺，從作者知識產(chǎn)權(quán)保護、提高全民閱讀積極性、個性化閱讀設(shè)計、信息資源眾籌、閱讀活動開展等方面全方位打造安全、特色服務平臺，解決當下資源不完整、侵權(quán)、閱讀推廣力度不夠等問題，平臺上的每個部分都可獨立運行，將所有子系統(tǒng)整合在一起便成為整個數(shù)字化信息服務平臺，以多樣化、便捷、安全性為中心打造新技術(shù)服務平臺[7]。

圖2展示了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化信息服務平臺的基本功能框架，主鏈將各子系統(tǒng)、子平臺鏈接在一起，各側(cè)鏈成為組成主鏈的一部分，在其獨立運行的基礎(chǔ)上可匯總為一個整體結(jié)構(gòu)平臺。整個平臺借助了區(qū)塊鏈的去中心化思想，以區(qū)塊鏈技術(shù)為底層技術(shù)邏輯，并集合了區(qū)塊鏈可信任、不可篡改的安全性提高整體結(jié)構(gòu)框架的安全性能。

2.2?數(shù)字化信息服務平臺相關(guān)子系統(tǒng)構(gòu)建

2.2.1?作者與讀者直接閱讀子系統(tǒng)

信息時代創(chuàng)作者更加注重其自身版權(quán)保護，但由于版權(quán)保護的費用、周期、網(wǎng)絡信息傳播迅速等問題，使得版權(quán)保護較難實現(xiàn)，各社交平臺、電子書網(wǎng)站、論壇等通過各種手段保護版權(quán)問題，但仍會產(chǎn)生侵權(quán)等問題。通過先進的技術(shù)手段保護作者的著作權(quán)成為當前信息時代發(fā)展的首要解決的問題，而區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改性、可信任、安全、公開透明的特性可解決這個難題[9?11]。

作者與讀者直接閱讀子系統(tǒng)可實現(xiàn)信息資源的眾籌，作者可在線上提交自己的作品發(fā)起眾籌，并在提交作品的同時編輯對應的智能合約，包括閱讀規(guī)則、版權(quán)協(xié)議等，利用區(qū)塊鏈技術(shù)添加信任節(jié)點，去掉第三方平臺的信用管理，減少了IP交易成本，提高交易渠道的安全性。作品信息在經(jīng)過版權(quán)確認后受相應的版權(quán)保護，其傳輸過程增加防盜版、防篡改功能，消費者通過資金交易獲得正版作品閱讀權(quán)限，提高交易過程的透明度與公平性，從而為讀者獲取正版作品閱讀權(quán)提供安全、便捷的渠道。本子系統(tǒng)對作者而言其著作權(quán)可受到有效保護，也可以實現(xiàn)其稿費資金的點對點有效收集，調(diào)動作者的積極性;而對讀者來說，可通過低成本閱讀到高質(zhì)量、正版作品，接收到高質(zhì)量知識信息，提升閱讀效果。

2.2.2?信息資源眾籌子系統(tǒng)

在全民閱讀的數(shù)字媒體時代，每個人都可以是文化作品的創(chuàng)作者，優(yōu)秀的作品往往都來自群眾。信息資源眾籌子系統(tǒng)不僅包括具有雄厚實力的作家，還充分吸納來自群眾的優(yōu)秀作品，因此本子系統(tǒng)可借助區(qū)塊鏈特性以及當下市場需求，對大眾信息資源進行眾籌。在區(qū)塊鏈的眾籌平臺，各用戶都可以發(fā)起內(nèi)容眾籌，在智能合約的背景下構(gòu)建眾籌規(guī)則，構(gòu)建后的眾籌平臺可自動實現(xiàn)線上確認授權(quán)、版權(quán)確認、渠道管理、發(fā)布閱覽的過程，整個過程可以允許作者在作品正式上線前進行讀者適讀，新作品可在市場的驗證下進行整改或是繼續(xù)發(fā)布，有利于提高文化產(chǎn)品的質(zhì)量。

整個子系統(tǒng)實現(xiàn)作品的上線到發(fā)布，眾籌的內(nèi)容可以幫助作者的文化作品傳播，因此創(chuàng)作者可借助此平臺盡可能發(fā)揮自己的才華，并且可保證作品的著作權(quán)，各種資源信息聚合在一起就變成了文化信息資源的大舞臺，此時智能合約中的智慧層可根據(jù)已有的信息資源與讀者反饋，挖掘市場知識，并分析新一代知識的發(fā)展方向。信息資源眾籌子系統(tǒng)在資源聚合的同時，保證了作者的著作權(quán)，并且發(fā)揮出文化市場知識挖掘的作用，具有較高的使用價值。

2.2.3?個性化定制的全民閱讀子系統(tǒng)

個性化定制的全民閱讀子系統(tǒng)作為整個數(shù)字化信息服務平臺的側(cè)鏈，主要表現(xiàn)為基于智能合約技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺的基本架構(gòu)模型的應用層，通過多種應用程序為大眾提供個性化服務。

個性化服務首先體現(xiàn)在應用層的應用程序可向大眾征集相應的程序模板，其應用程序不再局限在第三方公司開發(fā)的現(xiàn)有程序，大眾可直接通過征集平臺提交有創(chuàng)意的程序框架或成品，可展現(xiàn)地方文化特色、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)、特色閱讀會、專題閱讀等獨特的文化知識，能全方位展現(xiàn)個性化定制特色;其次系統(tǒng)可為大眾提供多個創(chuàng)作平臺，讓作者按照自己的形式與想法進行創(chuàng)作，區(qū)塊鏈技術(shù)對所有參與者提供的內(nèi)容信息與程序進行全覆蓋的監(jiān)督管理與服務，將閱讀與創(chuàng)作的權(quán)利釋放在大眾手中，充分提高大眾的使用感和閱讀感。

2.2.4?全民閱讀推廣子系統(tǒng)

閱讀推廣是圖書館的重要工作之一，借助區(qū)塊鏈技術(shù)推廣全民閱讀可在安全運行的環(huán)境下實現(xiàn)資源共享、個性化閱讀、智能推送、知識挖掘等功效。全民閱讀推廣子系統(tǒng)可根據(jù)個性化推薦子系統(tǒng)、資源眾籌子系統(tǒng)等吸引大眾的參與，根據(jù)讀者的點擊量、閱讀量、閱讀時間追溯相關(guān)文章作品的閱讀狀態(tài)，借助區(qū)塊鏈技術(shù)，建立去中心化閱讀平臺，將時間戳嵌入到讀者的閱讀行為中，以鏈條的形式將行為信息搭建成特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再用密鑰加密技術(shù)將對應的個人閱讀信息進行加密，加密后的數(shù)據(jù)可根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為制定的積分，進而進行獎勵排名，激發(fā)讀者閱讀積極性。讀者互動閱讀數(shù)據(jù)還可借助智能層的相應智能算法深入挖掘讀者行為信息，推送有關(guān)咨詢，增加讀者閱讀面，從而進一步實現(xiàn)全民閱讀。

2.2.5?互動交流子系統(tǒng)

信息交流是信息共享及發(fā)展的重要方式之一，可實現(xiàn)各用戶之間信息分享與學習，借助區(qū)塊鏈技術(shù)，可實現(xiàn)信息的存儲及傳播，本平臺中互動交流系統(tǒng)承擔著信息發(fā)表、信息共享、信息互動等功能。

互動交流子系統(tǒng)為平臺用戶包括作者、讀者等提供信息互動空間，作者可根據(jù)自身需求分享原創(chuàng)性文件，因區(qū)塊鏈自身的安全性，文件會根據(jù)作者唯一識別號進行標記及安全性保護，為作者提供信息共享可靠性平臺，為讀者提供高可信度知識信息。而在文件信息共享的基礎(chǔ)上，作者與讀者、作者與作者、讀者與讀者等之間可進行信息交流互動，打破傳統(tǒng)圖書館信息閱覽單一化服務，創(chuàng)新性提供作者與讀者間交流平臺，互動信息可作為平臺數(shù)據(jù)分析與挖掘的語料庫，為分析讀者行為提供真實的數(shù)據(jù)，從而為今后全民閱讀工作的開展提供助力。

3?基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺的基本架構(gòu)模型

本節(jié)基于智能合約基本架構(gòu)與設(shè)計流程提出了基于智能合約技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺的基本架構(gòu)模型，該模型不但彰顯了智能合約的自身優(yōu)點，還將安全性、智能型、集成性等性能賦予數(shù)字化信息服務平臺，體現(xiàn)以智能合約為核心的新技術(shù)新服務平臺的新發(fā)展。

基于智能合約技術(shù)的數(shù)字化信息服務平臺的基本架構(gòu)模型自下向上主要包括網(wǎng)絡層、基礎(chǔ)層、合約層、智能層、表現(xiàn)層和應用層，如圖3所示。

網(wǎng)絡層則主要負責數(shù)據(jù)的安全傳輸、訪問控制等，借助傳輸協(xié)議、訪問控制權(quán)限與P2P網(wǎng)絡傳輸方式，達到數(shù)據(jù)點對點的準確完整性傳輸，高度增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c準確性，用技術(shù)手段防止了作品的不安全傳輸、盜版等問題，保證作品信息等傳輸過程的穩(wěn)定性與安全性。

基礎(chǔ)層主要提供區(qū)塊鏈基礎(chǔ)服務，包括分布式賬本、獎勵機制、共識算法等。分布式賬本技術(shù)主要由激勵機制、共識算法等組成，這些技術(shù)是區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，其中共識算法可看成一個規(guī)則，網(wǎng)絡中所有節(jié)點都應按照這個規(guī)則去規(guī)范確認各自的數(shù)據(jù)，從而篩選得到代表性節(jié)點;激勵機制則是獎勵機制，建立在共識機制的基礎(chǔ)之上;開發(fā)環(huán)境則作為編輯計算機語言的平臺，承擔部署、啟動、調(diào)用合約的功能;基礎(chǔ)層中還包括獲取、整合數(shù)據(jù)源信息，以數(shù)據(jù)區(qū)塊的形式存儲在整個系統(tǒng)中，并加以時間戳、私鑰等形式提高數(shù)據(jù)的安全性、時序性、可驗證性和可追溯性。

合約層將所有成員達成共識后的協(xié)議、條款進行封裝，以靜態(tài)合約數(shù)據(jù)的形式存在，將作者與讀者、讀者與作品、讀者與讀者等各參與成員之間的協(xié)議條款有機結(jié)合并自助運行，從而提高整個系統(tǒng)的制約性。

智能層是當下正在發(fā)展且不成熟的技術(shù)，主要封裝了智能算法、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，可實現(xiàn)整個系統(tǒng)平臺中各角色、作品、交流信息間的知識挖掘，使整個平臺提供更深層次服務。

表現(xiàn)層主要體現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特點，封裝各種應用程序以便集合應用層各應用功能。

整個平臺架構(gòu)設(shè)計從數(shù)據(jù)寫入加密、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)應用等層面，保證作品信息傳播的安全性，不再有第三方平臺介入，提高運行效率與成本，具有較高的實踐性[8]。

4?結(jié)語

本文主要針對區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字化信息服務平臺的應用進行研究，提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字 化信息服務平臺的基本功能框架與架構(gòu)，借助區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、不可篡改性、可信任性等特點提高了數(shù)字化信息的安全性，保護了著作者的知識產(chǎn)權(quán)，提高了文化信息的質(zhì)量水平;借助智能合約的約束性、自助性、安全性等特點，保護了著作者的創(chuàng)作權(quán)、讀者的閱讀權(quán)，增加了個性化閱讀服務等，為數(shù)字閱讀推廣、文化知識傳播提供了新渠道、新平臺，具有較強的實踐性。

文章在對區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字化信息服務平臺的研究過程中，因資源不足、缺乏技術(shù)深入性研究等局限性，故在以下方面還有待進一步完善與提高：

（1）收集充足數(shù)據(jù)資源，在保證數(shù)據(jù)量與類型的前提下開展平臺實驗研究，結(jié)合實踐完善平臺結(jié)構(gòu)和功能;

（2）在理論方面，區(qū)塊鏈新技術(shù)與數(shù)字化信息服務的結(jié)合還處于一個初級階段，許多理論技術(shù)有待深入研究考證，需借鑒更多成熟理論充實平臺建設(shè);

（3）由于實驗環(huán)境、技術(shù)等有限，平臺還未充分運行實踐，故本文今后需在技術(shù)研究的前提下，搭建平臺實際環(huán)境，在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上優(yōu)化平臺技術(shù)和功能。

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作者簡介：張立說（1990?），女，濰坊市圖書館館員。研究方向：數(shù)字圖書館。

（收稿日期：2020-12-19?責任編輯：張靜茹）