基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館共建共享研究

劉晶晶

摘 要：文章介紹了數(shù)字圖書館共建共享的現(xiàn)狀，分析了利用區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行數(shù)字圖書館共建共享的可行性，構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館共建共享模型，旨在為數(shù)字圖書館共建共享提供新的發(fā)展思路。

中圖分類號：G250文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-1588（2021）09-0112-03

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖書館;共建共享;區(qū)塊鏈

1 背景

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字資源呈指數(shù)級增長，數(shù)字圖書館共建共享逐漸成為當(dāng)前圖書館發(fā)展的重要模式，為圖書館帶來了大量價廉質(zhì)優(yōu)的資源和服務(wù)[1]。但不可否認(rèn)的是，現(xiàn)有共建共享模式主要采用中心化的組織結(jié)構(gòu)，其服務(wù)效能較低、“信息孤島”和“信任壁壘”問題嚴(yán)重、標(biāo)準(zhǔn)化有待提升等問題日漸凸顯。

2 數(shù)字圖書館共建共享現(xiàn)狀

在政策的支持和推動下，我國數(shù)字圖書館共建共享項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)并迅速發(fā)展成為目前圖書館資源建設(shè)與服務(wù)的重要基礎(chǔ)性項(xiàng)目。公共數(shù)字文化工程、CALIS（中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)，China Academic Library & Information System，簡稱CALIS）、BALIS（北京地區(qū)高校圖書館文獻(xiàn)資源保障體系，Beijing Academic Library & Information System，簡稱BALIS）等眾多項(xiàng)目的迅速發(fā)展，有效提升了圖書館服務(wù)能力。但由于技術(shù)、資金、版權(quán)等多重因素的制約，現(xiàn)有數(shù)字圖書館共建共享模式存在一系列問題，影響了資源質(zhì)量、服務(wù)效能和共建共享效果。

2.1 中心化組織模式影響服務(wù)效率

現(xiàn)有共建共享項(xiàng)目多采用“中心機(jī)構(gòu)+分支機(jī)構(gòu)”的中心化組織模式，即由一個或多個中心機(jī)構(gòu)統(tǒng)籌項(xiàng)目管理，下設(shè)多個分支機(jī)構(gòu)共同參與共建共享。例如，數(shù)字圖書館推廣工程主要由國家圖書館負(fù)責(zé)整體規(guī)劃和管理，形成了以各級數(shù)字圖書館為節(jié)點(diǎn)的數(shù)字圖書館虛擬網(wǎng)。CALIS則由管理中心負(fù)責(zé)運(yùn)行管理，下設(shè)全國中心、地區(qū)中心、省級中心等分級中心機(jī)構(gòu)[2]。中心化組織模式雖能實(shí)現(xiàn)集中決策、統(tǒng)籌推進(jìn)，但也存在決策服務(wù)效率低，對中心機(jī)構(gòu)人員、技術(shù)、資金過度依賴的天然弊端，中心機(jī)構(gòu)一旦出現(xiàn)問題將直接影響項(xiàng)目的整體運(yùn)行。

2.2 資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，難以實(shí)現(xiàn)高效共享

統(tǒng)一完善的數(shù)字資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)共建共享的重要前提，直接影響大規(guī)模異構(gòu)資源的共享效果[3]。各共建共享項(xiàng)目都制定了系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但不同項(xiàng)目數(shù)據(jù)、不同類型數(shù)據(jù)的互通共享效果還有待提高。同時，受成員館人員、技術(shù)和軟硬件設(shè)備影響，數(shù)據(jù)建設(shè)質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)情況參差不齊，嚴(yán)重影響了項(xiàng)目建設(shè)效果。這一問題將隨著項(xiàng)目參與機(jī)構(gòu)的增多而日益凸顯。

2.3 實(shí)施機(jī)構(gòu)單一，用戶參與度低

新時代背景下，公共圖書館應(yīng)加強(qiáng)與高校圖書館，文化館、博物館等機(jī)構(gòu)的合作。以單一類型圖書館為主的共建共享模式存在分級管理難、加入限制多等問題，難以保證多類型主體參與其中。同時，成員館權(quán)利義務(wù)不明晰、激勵措施不足也在一定程度上影響了成員館的參與積極性。此外，知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)難度大、成本高等問題形成的信任危機(jī)也直接影響了優(yōu)質(zhì)地方特色資源的共享。

3 利用區(qū)塊鏈技術(shù)開展數(shù)字圖書館共建共享的可行性分析

2016年，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，首次將區(qū)塊鏈納入新技術(shù)范疇并作出前沿布局，這標(biāo)志著我國開始推動區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。此后，商務(wù)部、工信部等多個部委先后發(fā)布了多項(xiàng)區(qū)塊鏈監(jiān)管或扶持政策，各省市也出臺了多項(xiàng)地方性扶持政策并進(jìn)一步推進(jìn)應(yīng)用落地[4]。區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)，每個參與的節(jié)點(diǎn)（即區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各參與主體）都可以通過一定的算法參與記賬，并共同維護(hù)由時間序列數(shù)據(jù)塊組成的鏈?zhǔn)酵该髻~本，不依靠中心節(jié)點(diǎn)、不需要第三方背書，數(shù)據(jù)透明可靠、安全性能高[5]。區(qū)塊鏈技術(shù)在提高系統(tǒng)效率、減少信任成本方面具有天然的技術(shù)優(yōu)勢，正好契合數(shù)字圖書館共建共享的發(fā)展需求。

3.1 減少中心機(jī)構(gòu)的壓力，避免中心服務(wù)器不可用帶來的系統(tǒng)單點(diǎn)故障

區(qū)塊鏈賬本由全部參與節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，不單純依靠中心機(jī)構(gòu)。各共建共享參與主體可根據(jù)自身資金、技術(shù)、人員情況靈活參與資源提供、利用、獲取等活動，并在鏈上節(jié)點(diǎn)共同監(jiān)督下寫入?yún)^(qū)塊，共享信息。這種去中心化的組織結(jié)構(gòu)有效減少了中心機(jī)構(gòu)的資金、技術(shù)和人員壓力，同時也避免了因數(shù)據(jù)丟失、損毀等帶來的問題。

3.2 提升資源質(zhì)量，避免重復(fù)建設(shè)

區(qū)塊鏈通過可編程的合約層和各類數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)算法的共識層實(shí)現(xiàn)交易自動化。資源質(zhì)量控制由單一節(jié)點(diǎn)審核變?yōu)槿抗?jié)點(diǎn)集合審核，即全部共建共享參與主體均可獲取數(shù)據(jù)信息并參與審核。此外，共享已建資源信息和服務(wù)數(shù)據(jù)可有效減少資源的重復(fù)建設(shè)。

3.3 時間戳和哈希加密在有效保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)即時維護(hù)

數(shù)字資源進(jìn)入上鏈時，通過增加時間戳并進(jìn)行哈希加密處理，可快速實(shí)現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)確權(quán)和資源歸屬認(rèn)定，有效減少了共建共享參與主體的知識產(chǎn)權(quán)信任危機(jī)。此外，數(shù)據(jù)的任何變化都會直接反映到其通過哈希加密后的字符串上，并同步更新至全部節(jié)點(diǎn)的共同賬本中，從而保證資源的即時更新和維護(hù)。

3.4 平等的記賬機(jī)制和代幣機(jī)制有利于提升參與積極性

各節(jié)點(diǎn)均享有平等的記賬權(quán)利，參與主體通過資源的建設(shè)、維護(hù)、利用等行為可產(chǎn)生新的區(qū)塊。根據(jù)區(qū)塊創(chuàng)建的數(shù)量，各節(jié)點(diǎn)可以獲得代幣，以量化其在區(qū)塊鏈中的貢獻(xiàn)[6]。代幣可以作為各節(jié)點(diǎn)后續(xù)獎勵的證明，從而實(shí)現(xiàn)獎罰分明、權(quán)責(zé)一致，激發(fā)圖書館的參與積極性。

4 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館共建共享模型

4.1 核心要素確定

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館共建共享模型包含系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)管理和存儲模式、參與節(jié)點(diǎn)控制、系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)等核心要素。

4.1.1 系統(tǒng)平臺。按照區(qū)塊鏈中參與節(jié)點(diǎn)的開放程度，系統(tǒng)平臺可分為公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈。綜合考量資源建設(shè)需求、服務(wù)和系統(tǒng)運(yùn)行效率、監(jiān)管成本等因素，具備一定信任基礎(chǔ)的數(shù)字圖書館共建共享更適合選用聯(lián)盟鏈作為底層系統(tǒng)框架。參與節(jié)點(diǎn)可根據(jù)數(shù)字資源建設(shè)情況構(gòu)建私有賬本和共享資源的聯(lián)盟賬本。私有賬本記錄本地所有資源的建設(shè)和服務(wù)情況，而其中具有共享性質(zhì)的資源信息將同步記錄在私有賬本和聯(lián)盟賬本中，并通過“私有鏈+聯(lián)盟鏈”的多層級系統(tǒng)平臺實(shí)現(xiàn)共建共享資源的同步管理和維護(hù)。

4.1.2 數(shù)據(jù)管理和存儲模式?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字圖書館共建共享系統(tǒng)以各參與節(jié)點(diǎn)建設(shè)的文本、圖像、音視頻等為管理和存儲對象。面對數(shù)字圖書館共建共享資源類型多樣、共享難度大等問題，圖書館可通過構(gòu)建通用本體的方式將鏈上復(fù)雜元數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為具有較高通用性、包容性的本體，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效共享和統(tǒng)一檢索利用。大規(guī)模共建共享數(shù)字資源存儲在各參與機(jī)構(gòu)的底層數(shù)據(jù)庫中，由各實(shí)施機(jī)構(gòu)維護(hù)[7]。這種數(shù)據(jù)管理和存儲模式可最大限度地確保資源安全。

4.1.3 節(jié)點(diǎn)控制。新時代背景下，推進(jìn)圖書館、文化館、博物館等文化機(jī)構(gòu)資源和服務(wù)的共建共享是不斷滿足人民群眾文化生活需求的必由之路。本系統(tǒng)以各級各類公共圖書館為主體，通過制訂靈活的準(zhǔn)入原則并設(shè)置不同的區(qū)塊寫入、信息獲取、交易范圍等權(quán)限，吸納公共圖書館、高校圖書館、專門圖書館等多類型圖書館加入。同時，該系統(tǒng)還可視需求情況引入博物館、文化館等公益性文化機(jī)構(gòu)以及商業(yè)數(shù)據(jù)庫商、出版社、個人等資源創(chuàng)建和利用的機(jī)構(gòu)或個人，最大限度地實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域資源共建共享和多類型節(jié)點(diǎn)深度參與。

4.1.4 技術(shù)架構(gòu)。根據(jù)共建共享系統(tǒng)的功能需求，其技術(shù)架構(gòu)可分為基礎(chǔ)層、平臺層、公共服務(wù)層、應(yīng)用層和服務(wù)界面，詳見表1。

4.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)字資源建設(shè)、服務(wù)、利用的全流程生命周期，本系統(tǒng)可分為資源建設(shè)模塊、資源交易模塊、資源利用模塊和其他輔助模塊4部分，詳見表2。

4.2.1 資源管理模塊。各參與節(jié)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)已定功能限制，分別在允許范圍內(nèi)進(jìn)行資源創(chuàng)建、維護(hù)和管理。在資源創(chuàng)建過程中，各節(jié)點(diǎn)首先對公有賬本中的資源信息進(jìn)行查重處理，避免重復(fù)建設(shè)。如經(jīng)查為新建資源，則將已建新資源存儲在建設(shè)機(jī)構(gòu)或個人本地?cái)?shù)據(jù)庫中，同時根據(jù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)建設(shè)規(guī)則完成資源描述并轉(zhuǎn)化為本體信息，寫入私有鏈中的私有賬本。私有鏈中的共享屬性資源信息需定期同步至聯(lián)盟鏈賬本，各參與節(jié)點(diǎn)通過查詢透明的聯(lián)盟鏈賬本信息即可獲取此新建資源的信息并據(jù)需要查詢利用。同時，資源創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)在本地私有賬本中更新信息即可實(shí)現(xiàn)已建資源的管理維護(hù)，并可同步即時更新至聯(lián)盟鏈賬本中，從而實(shí)現(xiàn)資源的及時維護(hù)，確保線上線下數(shù)據(jù)的一致性。

4.2.2 資源交易模塊。資源交易模塊主要指參與主體的資源共建共享行為。以A、B兩個機(jī)構(gòu)間的資源交易行為為例：A機(jī)構(gòu)需要某一資源，在共建共享系統(tǒng)中查詢后獲知B機(jī)構(gòu)擁有相應(yīng)資源的信息;在滿足B機(jī)構(gòu)預(yù)設(shè)的交易金額、數(shù)量、應(yīng)用范圍等要求的前提下，A機(jī)構(gòu)觸發(fā)智能合約就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動交易。A、B兩個機(jī)構(gòu)的交易合同也可作為已交易資源的補(bǔ)充信息寫入賬本。交易過程信息的即時寫入與如實(shí)記錄，不僅可以確保交易內(nèi)容的真實(shí)有效、交易信息的全程可追溯，以及高效、低成本的知識產(chǎn)權(quán)確權(quán)，還可對不同節(jié)點(diǎn)的信息獲取權(quán)限進(jìn)行界定，有效規(guī)避數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)滿足交易雙方的保密需求。

4.2.3 服務(wù)利用模塊。此模塊主要指個人用戶基于系統(tǒng)的資源利用，即個人用戶訪問系統(tǒng)服務(wù)界面并對聯(lián)盟鏈賬本進(jìn)行檢索，獲得相應(yīng)資源的數(shù)據(jù)存儲地址后，在聯(lián)盟鏈中寫入新的用戶資源利用區(qū)塊，最后通過地址解析獲取私有鏈賬本中的數(shù)字資源，實(shí)現(xiàn)資源利用。基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)字圖書館共建共享系統(tǒng)如實(shí)記錄了聯(lián)盟中全部個人用戶的資源瀏覽、檢索、利用信息，為統(tǒng)計(jì)分析模塊提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.2.4 輔助功能模塊。除上述模塊外，本系統(tǒng)還包含統(tǒng)計(jì)分析、用戶管理和系統(tǒng)管理3個輔助模塊。統(tǒng)計(jì)分析模塊主要對資源的建設(shè)、利用情況以及用戶的資源利用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，旨在掌握資源的整體建設(shè)情況和反饋利用效果，有效提升資源建設(shè)的針對性、有效性，進(jìn)一步提升服務(wù)效能。用戶管理模塊主要對不同類型用戶（含機(jī)構(gòu)用戶和個人用戶）進(jìn)行資格審核、權(quán)限設(shè)置等。系統(tǒng)管理模塊具有如下功能：對聯(lián)盟鏈系統(tǒng)中的交易日志、用戶日志、系統(tǒng)配置等底層基礎(chǔ)操作進(jìn)行管理。

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（編校：周雪芹）