大數(shù)據(jù)時代區(qū)塊鏈技術(shù)與智慧圖書館的融合發(fā)展研究

李明偉，王 愛

(江蘇海洋大學(xué) 圖書館，江蘇 連云港 222005)

隨著20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和隨后信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的深度普及和廣泛應(yīng)用，我們似乎真正進(jìn)入了一個數(shù)字化時代：從宏觀到微觀，從客觀到主觀，從具體到抽象，都被全面、實(shí)時的記錄，成為數(shù)字化的信息，數(shù)字化逐漸成為大數(shù)據(jù)時代的標(biāo)配。區(qū)塊鏈和與之相聯(lián)系的加密數(shù)字貨幣，是21世紀(jì)“橫空出世”的新事物，被認(rèn)為是第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)時代信息技術(shù)最重大的發(fā)展之一，有可能改變世界應(yīng)用大數(shù)據(jù)的方式，目前已逐步應(yīng)用到電子商務(wù)、金融、物聯(lián)網(wǎng)、社交通信、眾籌等領(lǐng)域。圖書館必須努力學(xué)習(xí)掌握并積極構(gòu)建“區(qū)塊鏈”融合圖書館各類應(yīng)用系統(tǒng)，從而為構(gòu)建滿足現(xiàn)代信息社會的智慧圖書館提供有力的技術(shù)支撐。智慧圖書館是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，是目前圖書館界的網(wǎng)紅熱詞，倡導(dǎo)以人為本、以用戶需求為導(dǎo)向，通過融合多門學(xué)科，以信息服務(wù)為中心，充分運(yùn)用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)來增強(qiáng)信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的互聯(lián)互通，最終實(shí)現(xiàn)不需人工干預(yù)、立體互聯(lián)、高效低能、無線泛在的圖書館智慧化管理和服務(wù)。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)和智慧圖書館融合發(fā)展的可行性分析

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N基于分布式數(shù)據(jù)存儲、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、加密算法、共識機(jī)制等技術(shù)的去中心化的應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈?zhǔn)请S著比特幣等數(shù)字加密貨幣的發(fā)展而逐漸被人們所熟知的，是一種分布式數(shù)據(jù)存儲機(jī)制，是一串使用密碼學(xué)方法連接的數(shù)據(jù)塊，每一個數(shù)據(jù)塊中記錄一批當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)交易的信息，包含用于驗(yàn)證其信息的有效性(簽名防偽)和生成區(qū)塊的協(xié)同信息。

1.1 區(qū)塊鏈的模型

表1 區(qū)塊鏈的模型

1.2 區(qū)塊鏈的應(yīng)有模式

現(xiàn)階段的區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)演化成私有鏈、公有鏈和聯(lián)盟鏈等不同的應(yīng)用模式[1]。不同應(yīng)用模式的區(qū)塊鏈的技術(shù)特征如表2所示。

1.3 區(qū)塊鏈的核心價值及技術(shù)驅(qū)動

1.3.1 多重加密讓數(shù)據(jù)難以篡改。Hash算法、時間戳、數(shù)字簽名和Merkle樹、非對稱算法被應(yīng)用在區(qū)塊鏈的各個地方，如各區(qū)塊的索引關(guān)系、交易數(shù)據(jù)保存等。區(qū)塊鏈不直接保存原始數(shù)據(jù)，而是通過哈希函數(shù)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為特定長度、由數(shù)字和字母組成的字符串記錄后，記入?yún)^(qū)塊鏈中。為了保證去中心化環(huán)境中的數(shù)據(jù)安全，區(qū)塊鏈技術(shù)采用非對稱加密算法，通過Merkle樹作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，封裝到一個指定的數(shù)據(jù)區(qū)塊中，區(qū)塊之間通過鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)連接，最終形成一個區(qū)塊鏈，分布式地存儲在區(qū)塊鏈的各個節(jié)點(diǎn)中。因?yàn)橄到y(tǒng)中的所有原始數(shù)據(jù)都是通過邏輯計(jì)算才能得到，在未來某一時刻，當(dāng)我們需要驗(yàn)證原始數(shù)據(jù)的真實(shí)性時，只要對對應(yīng)的數(shù)據(jù)做Hash處理，如果得到的答案是相同的，說明數(shù)據(jù)沒有被篡改過；而如果需要修改區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的某個數(shù)據(jù)，必須得到該網(wǎng)絡(luò)中的超過51%的節(jié)點(diǎn)的同意，區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)越多，其數(shù)據(jù)防偽性越強(qiáng)，這在目前的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中是難以實(shí)現(xiàn)的。即使實(shí)現(xiàn)，其所花費(fèi)的成本也是得不償失的，因?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)能夠通過多重加密方式來保證數(shù)據(jù)安全，具有無可比擬的防偽性[2]。

表2 不同類型區(qū)塊鏈的技術(shù)特征

1.3.2 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)讓數(shù)據(jù)可以回溯。區(qū)塊鏈中的每一條數(shù)據(jù)一定和同一個區(qū)塊中的數(shù)據(jù)存在聯(lián)系，即區(qū)塊中的某條數(shù)據(jù)通過索引指向前一個區(qū)塊上的某條數(shù)據(jù)。每一筆交易都通過密碼學(xué)方法與相鄰的兩個區(qū)塊串聯(lián)，可以追溯到任何一筆交易的源頭。因此，區(qū)塊鏈上的任何兩條數(shù)據(jù)最終都可以通過索引聯(lián)系在一起，這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得數(shù)據(jù)之間變得可以追根溯源。只要對區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的任何一條數(shù)據(jù)有疑義，均可以對區(qū)塊里的Merkle Root參數(shù)進(jìn)行核驗(yàn)，只要數(shù)據(jù)是篡改偽造的，就得不到一致的Merkle Root值[3]，因此使得數(shù)據(jù)獲得前所未有的提升。

1.3.3 分布網(wǎng)絡(luò)讓數(shù)據(jù)永不丟失。 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲采取中心存儲模式或分類存儲模式，存在著信息安全和永久存儲的問題，數(shù)據(jù)中心一旦遇到惡意攻擊或自然災(zāi)害，將會造成無法挽回的損失。而區(qū)塊鏈技術(shù)通過去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)按照類別分為多份進(jìn)行存儲，每塊包含部分交易記錄，每塊都包含前一塊的ID，使得每一個客戶端都保存著完全一致的區(qū)塊鏈，各區(qū)塊鏈之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步運(yùn)行，因此無論網(wǎng)絡(luò)中多少節(jié)點(diǎn)被破壞，只要有一個節(jié)點(diǎn)還存在，數(shù)據(jù)就不會丟失，除非整個區(qū)塊鏈以及所依附的互聯(lián)網(wǎng)毀滅，數(shù)據(jù)的存儲都是安全的。同時，每個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲都是獨(dú)立并且地位相等的，依靠獨(dú)有的共識機(jī)制保證存儲的一致性，由此避免中心數(shù)據(jù)遭到控制所帶來的風(fēng)險。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧圖書館中的融合應(yīng)用

智慧圖書館建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是資源數(shù)據(jù)化、支撐系統(tǒng)智能化和服務(wù)全域化。區(qū)塊鏈技術(shù)可以使得圖書館的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)手段智能化、信息收集精準(zhǔn)化、信息傳播高效及時，因此，可以有效推動圖書館服務(wù)的智慧化建設(shè)。

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧圖書館中的功能優(yōu)勢

2.1.1 保障圖書館的信息存儲安全。 圖書館數(shù)據(jù)信息存儲安全是圖書館提供智慧化服務(wù)的前提和根本保障，圖書館的信息資源，尤其是特色館藏數(shù)據(jù)一旦被惡意篡改，將會造成不可估量的損失。由于網(wǎng)絡(luò)本身具有開放性，圖書館館藏服務(wù)又依賴于網(wǎng)絡(luò)，病毒入侵、版權(quán)爭議等問題時有發(fā)生。同時，圖書館服務(wù)智慧化的背景下，為了滿足用戶的個性化或?qū)俚男畔⑿枨蠹皩W(xué)習(xí)解決方案，圖書館往往會對用戶需要的大量高價值尤其是特色資源進(jìn)行開放共享。區(qū)塊鏈技術(shù)通過分布式賬本、鏈塊式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及機(jī)密算法等，能夠有效解決館藏存儲和用戶個人隱私的穩(wěn)定性和安全性等問題[4]。

2.1.2 促進(jìn)信息資源的傳播與共享?！包c(diǎn)對點(diǎn)”的聯(lián)系是傳統(tǒng)圖書館固有的信息傳播及分享方式，其特點(diǎn)是費(fèi)時費(fèi)力，而且傳播速度較慢；同時傳統(tǒng)的圖書館服務(wù)對檢索得到的館藏信息不再分門別類、甄別篩選，因此信息利用率及用戶滿意度較低。而區(qū)塊鏈技術(shù)是多分布式、多中心的模式，整個信息網(wǎng)絡(luò)中任意一點(diǎn)都可能成為信息的傳播點(diǎn)，信息本身的社會影響、價值和用戶的需求量直接決定著信息的傳播速度和利用率。由于非對稱性加密技術(shù)及共識機(jī)制，區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)在公開的過程中，整個系統(tǒng)內(nèi)的信息高度透明，傳播及分享及時高效，因此圖書館信息資源的利用價值得到提升，有力推動智慧化圖書館的發(fā)展步伐[5]。

2.1.3 推動圖書館的智慧管理水平。 圖書館為用戶提供全方位、一體化的服務(wù)平臺，館員為用戶提供優(yōu)良高效的管理和服務(wù)，最后實(shí)現(xiàn)知識共享是智慧圖書館發(fā)展的最終目的。區(qū)塊鏈的“去中心化”技術(shù)及通過分布式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳播和數(shù)據(jù)的維護(hù)，能夠有效改變傳統(tǒng)圖書館的信息傳播分享服務(wù)模式。該模式大大加強(qiáng)了用戶對圖書館的依賴程度，客觀上使圖書館由信息傳播者轉(zhuǎn)變?yōu)榻M織管理者，進(jìn)一步滿足用戶多樣性、復(fù)雜性和獨(dú)特性的信息需求[6]。

2.2 區(qū)塊鏈技術(shù)和智慧圖書館的融合應(yīng)用

2.2.1 館藏信息資源分布式存儲系統(tǒng)。 區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€去中心化的點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，每個參與計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是平等的，每個節(jié)點(diǎn)都保存完整的區(qū)塊鏈副本用以集體維護(hù)區(qū)塊鏈。因?yàn)槠渫ㄟ^哈希函數(shù)相連，具有難以篡改的特性，非常適于建立館藏資源存儲系統(tǒng)[7]?；趨^(qū)塊鏈的館藏資源存儲系統(tǒng)可以分為存儲層、驗(yàn)證層和區(qū)塊鏈層[8]。存儲層是由現(xiàn)有的傳統(tǒng)圖書館存儲系統(tǒng)構(gòu)成，用于產(chǎn)生包含館藏數(shù)據(jù)副本位置信息的元數(shù)據(jù)。驗(yàn)證層由若干個節(jié)點(diǎn)組成，有存儲和驗(yàn)證兩種工作模式，存儲模式下可以用于收集存儲層上傳的原數(shù)據(jù)和用戶信息，用于構(gòu)造元數(shù)據(jù)區(qū)塊；驗(yàn)證模式下負(fù)責(zé)驗(yàn)證元數(shù)據(jù)和用戶信息并進(jìn)行系統(tǒng)反饋，檢查區(qū)塊鏈副本的狀態(tài)并與區(qū)塊鏈信息同步。區(qū)塊鏈層負(fù)責(zé)反饋來自驗(yàn)證層的查詢請求及在存儲層發(fā)生故障時通過讀取該層元數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，從而避免了傳統(tǒng)的館藏資源存儲系統(tǒng)中一旦中心節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，元數(shù)據(jù)就無法讀取的弊端。

2.2.2 智慧閱讀推廣系統(tǒng)。 目前國內(nèi)傳統(tǒng)的閱讀推廣活動主要存在的問題有：①各種閱讀推廣案例層出不窮，但是不深入，基本流于形式；②用戶無法選擇閱讀內(nèi)容，閱讀缺少靈魂和深度；③缺乏促進(jìn)閱讀的激勵機(jī)制，用戶無法養(yǎng)成習(xí)慣；④缺少長期的閱讀平臺，無法為用戶提供可持續(xù)的閱讀服務(wù)，用戶也很難參與到閱讀平臺的建設(shè)中去。而運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的“智慧閱讀”系統(tǒng)或平臺，通過運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)，以“閱讀云”為基礎(chǔ)，以用戶需求為導(dǎo)向，讓參與閱讀的每一位用戶都能建立自己的圖書館節(jié)點(diǎn)，并在節(jié)點(diǎn)中記錄和展示個性化的閱讀歷程和成果，從而形成一個種類和內(nèi)容豐富多樣的閱讀評價體系，為用戶帶來更多的兼容性和更廣的參與度和開發(fā)度[9]。

2.2.3 信用校園服務(wù)平臺。隨著大數(shù)據(jù)時代共享經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，當(dāng)今社會個人信息的重要性越來越重要，個人信息體系的建設(shè)越來越被人們重視。大學(xué)生信用校園體系也是其中的一環(huán)。以智慧圖書館信息資源為基礎(chǔ)，利用區(qū)塊鏈的記賬技術(shù)，再加上高校其他部門和社會信息機(jī)構(gòu)的相關(guān)信用資源。構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的信息校園服務(wù)平臺，為用人單位快速精準(zhǔn)地調(diào)查和篩選所需人才提供依據(jù)，同時建立大學(xué)生信用體系可以更好地提高大學(xué)生的信用意識，引導(dǎo)學(xué)生趨利避害，自覺履行信用規(guī)則，升華個人品質(zhì)，養(yǎng)成良好的行為習(xí)慣，為社會帶來正能量，促進(jìn)社會建立信用體系，改善社會的信用狀況[10]。

3 結(jié)束語

區(qū)塊鏈技術(shù)是一個放在非安全環(huán)境中的分布式數(shù)據(jù)庫，在智慧圖書館領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在智慧圖書館的應(yīng)用研究尚處于理論探索及平臺開發(fā)階段，其發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢顯而易見，但是由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但還存在著不少的問題：①缺乏相應(yīng)的政策引導(dǎo)機(jī)制；②缺乏區(qū)塊鏈技術(shù)在圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；③缺少圖書館對用戶隱私的保密管理制度；④圖書館與區(qū)塊鏈相關(guān)企業(yè)基本沒有關(guān)聯(lián)。國內(nèi)圖書館界應(yīng)該以更加積極主動的姿態(tài)去擁抱區(qū)塊鏈技術(shù)，上述問題都是可以解決的，相信在不久的未來一定會出現(xiàn)更多的圖書館區(qū)塊鏈應(yīng)用場景，為圖書館的智慧化建設(shè)提供源源不斷的動力。