區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用研究

王躍虎（天津理工大學(xué)圖書館）

2016年，區(qū)塊鏈成為技術(shù)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)，并作為戰(zhàn)略前沿技術(shù)被寫入國(guó)家信息化規(guī)劃［1］，區(qū)塊鏈的應(yīng)用也從金融行業(yè)向圖書館等其他行業(yè)滲透。目前，區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用研究涵蓋了圖書館的發(fā)展、建設(shè)、管理、業(yè)務(wù)和服務(wù)等主要方面，并擴(kuò)展到知識(shí)產(chǎn)權(quán)法規(guī)、公共服務(wù)體系、知識(shí)生態(tài)系統(tǒng)等方面。區(qū)塊鏈的興起使圖書館有機(jī)會(huì)重新認(rèn)識(shí)自身，對(duì)推動(dòng)圖書館發(fā)展意義重大。這種認(rèn)識(shí)升華在圖書館發(fā)展史上有過多次：在計(jì)算機(jī)、數(shù)字文檔興起后，重新認(rèn)識(shí)圖書館并提出了無紙圖書館、電子圖書館等新概念；在互聯(lián)網(wǎng)和Web興起后，對(duì)比Web1.0、Web2.0模式提出圖書館1.0、圖書館2.0模式；在云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等興起后，重新認(rèn)識(shí)自身并推出了移動(dòng)圖書館、智慧圖書館等新式圖書館。

但是，相關(guān)研究也有不足。圖書館行業(yè)對(duì)區(qū)塊鏈的功能、特性和運(yùn)行把握不夠充分，多側(cè)重原理的介紹和應(yīng)用設(shè)想，還停留在泛泛而談的層面［2］；對(duì)比區(qū)塊鏈系統(tǒng)，圖書館行業(yè)還未形成對(duì)圖書館本質(zhì)、服務(wù)和發(fā)展的新認(rèn)識(shí)，這是決定圖書館未來能否在區(qū)塊鏈推動(dòng)下變革發(fā)展的關(guān)鍵；圖書館行業(yè)尚在探索區(qū)塊鏈的應(yīng)用場(chǎng)景和方式，缺乏實(shí)驗(yàn)支撐，與區(qū)塊鏈在金融、物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈、存證等領(lǐng)域的火熱應(yīng)用狀況相比，國(guó)內(nèi)外鮮有圖書館主導(dǎo)開發(fā)、實(shí)施并落地的區(qū)塊鏈項(xiàng)目。以上這些原因制約了區(qū)塊鏈與圖書館的融合，阻礙了基于區(qū)塊鏈的新型圖書館的應(yīng)用和建設(shè)。因此，本文將研究區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用方式，以期為構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的圖書館發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 區(qū)塊鏈的分類及其功能應(yīng)用分析

1.1 區(qū)塊鏈的分類

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式總賬、一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫，是由記錄有交易數(shù)據(jù)的區(qū)塊，按時(shí)間順序首尾相連而形成的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［3］。區(qū)塊鏈系統(tǒng)基于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（P2P），由共識(shí)機(jī)制生成區(qū)塊并保證區(qū)塊數(shù)據(jù)不可更改，且通常擁有代幣。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為區(qū)塊鏈1.0、2.0、3.0三個(gè)發(fā)展階段，即數(shù)字貨幣、智能資產(chǎn)和以去中心化自治公司（DAC）、去中心化自治組織（DAO）等構(gòu)成的智能自治社會(huì)［4-5］。按照開放程度、管理方式可將區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈：公有鏈也稱非許可鏈，對(duì)所有人開放，無須授權(quán)便可加入，不受任何人控制、管理，常用于去中心化；聯(lián)盟鏈和私有鏈屬于許可鏈，對(duì)許可的組織和人員開放，需授權(quán)才能加入，聯(lián)盟鏈由若干個(gè)組織共同參與、控制和管理，鏈上數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限按照聯(lián)盟協(xié)議和規(guī)則分配，私有鏈由某個(gè)組織控制和管理，鏈上數(shù)據(jù)的寫權(quán)限被限定在該組織內(nèi)［6］。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)的完整架構(gòu)包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識(shí)層、激勵(lì)層、合約層、應(yīng)用層，前三層為底層，是形成區(qū)塊鏈所必需的，后三層是上層，并非必須［7］。一個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)若無激勵(lì)層，即無代幣及其發(fā)行和分配機(jī)制，缺少激勵(lì)系統(tǒng)有效運(yùn)行和持續(xù)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力；若無合約層，即無各類腳本代碼、算法機(jī)制、智能合約，無法通過編程實(shí)現(xiàn)豐富的應(yīng)用功能；若無應(yīng)用層，即無應(yīng)用的場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)，不能體現(xiàn)系統(tǒng)的巨大實(shí)用價(jià)值。

按照共識(shí)機(jī)制，可將區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為五類：基于工作量證明（POW）的區(qū)塊鏈，如比特幣區(qū)塊鏈，交易速率慢；基于權(quán)益證明（POS）的區(qū)塊鏈，如以太坊2.0區(qū)塊鏈，交易速率較快；基于股份授權(quán)證明（DPOS）的區(qū)塊鏈，如初期的EOS區(qū)塊鏈，交易速率很快；基于PBFT/SBFT、PAXOS/RAFT等算法的區(qū)塊鏈，如Hyperledger Fabric區(qū)塊鏈，交易速率很快；基于其他共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈，如重要性證明（POI）、參與度證明（POP）、資產(chǎn)證明（POA）、燒毀證明（POB）、驗(yàn)證池（Pool）、有向無環(huán)圖（DAG）等共識(shí)機(jī)制［8］，交易速率較快；基于混合共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈，即同時(shí)采用了兩種及以上共識(shí)機(jī)制，如采用BFT+DPOS的新版EOS區(qū)塊鏈。共識(shí)機(jī)制決定了系統(tǒng)的去中心化、安全性、交易速率等關(guān)鍵特征和性能，并影響代幣性質(zhì)。按照腳本系統(tǒng)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)分為區(qū)塊鏈1.0和2.0，前者的腳本系統(tǒng)是非圖靈完備的，功能較弱，為類似Forth的基于棧的腳本系統(tǒng)；而后者的腳本系統(tǒng)是圖靈完備的，功能較強(qiáng)，為可執(zhí)行智能合約的虛擬機(jī)。腳本系統(tǒng)決定了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性，區(qū)塊鏈3.0與2.0在腳本系統(tǒng)上相同。此外，也可按照代幣種類劃分區(qū)塊鏈系統(tǒng)類型［9］。

1.2 區(qū)塊鏈的功能分析

1.2.1 區(qū)塊鏈的功能特征

（1）區(qū)塊數(shù)據(jù)不可更改，即區(qū)塊經(jīng)最終確認(rèn)上鏈之后，區(qū)塊數(shù)據(jù)只能查，而不能做增、刪、改等編輯操作。區(qū)塊數(shù)據(jù)的不可更改是由共識(shí)機(jī)制及其實(shí)現(xiàn)保證的，任何人都不可更改，與其他信息系統(tǒng)中由角色和權(quán)限實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)不可更改本質(zhì)不同。若處在運(yùn)行的區(qū)塊鏈系統(tǒng)之中，則無法控制區(qū)塊鏈，無法修改區(qū)塊數(shù)據(jù)。

（2）區(qū)塊按順序單向一維遞增。新增數(shù)據(jù)以新區(qū)塊的形式追加到鏈尾，區(qū)塊鏈不斷增長(zhǎng)，成為記錄歷史的鏈條。運(yùn)行中的區(qū)塊鏈具有順序性、持續(xù)性、單向一維性、不可逆、不受控制等與時(shí)間相同的特性。不受控制的、順序單向一維遞增的區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N虛擬世界中的人造時(shí)間，當(dāng)不依賴現(xiàn)實(shí)世界而單獨(dú)在虛擬世界中描述事物及活動(dòng)時(shí)，須借助此類時(shí)間，從而使虛擬世界中的價(jià)值及其度量等與區(qū)塊鏈相關(guān)聯(lián)。一個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)必須是時(shí)間系統(tǒng)，其代幣才有潛力成為某種貨幣，而是否為時(shí)間系統(tǒng)取決于共識(shí)機(jī)制及其實(shí)現(xiàn)。

（3）區(qū)塊形成交互大數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈主要記錄用戶之間交互的信息而非交互的內(nèi)容。有別于Web網(wǎng)站、博客、微博等內(nèi)容分享系統(tǒng)，eMule、BitTorrent等P2P文件分享系統(tǒng)，QQ、微信等即時(shí)通信系統(tǒng)，區(qū)塊鏈系統(tǒng)更像一個(gè)簡(jiǎn)單記錄用戶之間通話情況的通信系統(tǒng)。區(qū)塊鏈系統(tǒng)是基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的P2P交互大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，與具備多樣、大量、高速、價(jià)值、真實(shí)性等特征的經(jīng)典大數(shù)據(jù)系統(tǒng)有所不同［10］。

1.2.2 區(qū)塊鏈的控制

要控制區(qū)塊鏈，就要控制區(qū)塊鏈系統(tǒng)，利用其共識(shí)機(jī)制、分叉機(jī)制，主動(dòng)采用共識(shí)攻擊方法等，以重建主鏈方式間接達(dá)到編輯區(qū)塊數(shù)據(jù)、更改和控制區(qū)塊鏈的目的［11］。

作為時(shí)間系統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其參與者、開發(fā)者、社區(qū)等都無法控制區(qū)塊鏈系統(tǒng)。要控制區(qū)塊鏈系統(tǒng)，就要控制其賴以運(yùn)行的整個(gè)底層環(huán)境，使其成為運(yùn)行在局部的可控環(huán)境中的信息系統(tǒng)。對(duì)于全球范圍內(nèi)參與、運(yùn)行的公有鏈，難以使其運(yùn)行環(huán)境局部化、可控化，因此其極難被控制；對(duì)于局部范圍內(nèi)參與、運(yùn)行的聯(lián)盟鏈、私有鏈，其運(yùn)行環(huán)境是局部的、可控的，因而可以被相關(guān)聯(lián)盟組織、機(jī)構(gòu)或個(gè)人控制。所以，公有鏈與許可鏈本質(zhì)不同，公有鏈不受控制，不屬于任何人，其持續(xù)正常運(yùn)行須依賴自身的某種激勵(lì)機(jī)制，激勵(lì)機(jī)制的核心是代幣及其價(jià)值的產(chǎn)生、發(fā)行和分配，而許可鏈能被控制，屬于相關(guān)聯(lián)盟組織、機(jī)構(gòu)或個(gè)人，其持續(xù)正常運(yùn)行可不依賴代幣，而依賴于控制者、管理者。

1.3 區(qū)塊鏈的應(yīng)用分析

1.3.1 區(qū)塊鏈的應(yīng)用

區(qū)塊鏈推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)從“信息互聯(lián)網(wǎng)”向“價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)”變遷［12］，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的基本應(yīng)用就是作為價(jià)值傳遞工具實(shí)現(xiàn)價(jià)值交換、流動(dòng)。典型例子是實(shí)現(xiàn)商品交換中的價(jià)值交換（見圖1）。

圖1 區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)價(jià)值交換

區(qū)塊鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線上的價(jià)值交換，而非線下的商品實(shí)際交付。利用這類工具能形成基于區(qū)塊鏈的交互信息系統(tǒng)。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)的深層應(yīng)用，是作為分布式自動(dòng)化工具實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化服務(wù)。區(qū)塊鏈2.0是典型的分布式自動(dòng)化工具，合約賬戶、智能合約及執(zhí)行合約的虛擬機(jī)是其三個(gè)關(guān)鍵部件［13］。利用這類工具開發(fā)去中心化應(yīng)用（DApp），能形成分布式自動(dòng)化服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)而形成不同層次和自治程度的DAC、DAO（見圖2）。其中，線下的實(shí)體智能資產(chǎn)也可以是線上的數(shù)字智能資產(chǎn)。

圖2 區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化服務(wù)

1.3.2 區(qū)塊鏈的應(yīng)用模式

區(qū)塊鏈有三種應(yīng)用模式，P2P應(yīng)用模式、B2C應(yīng)用模式、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用模式（見圖3）。

圖3 區(qū)塊鏈的三種應(yīng)用模式

P2P應(yīng)用模式即C2C應(yīng)用模式，是區(qū)塊鏈的原生應(yīng)用模式，是一個(gè)對(duì)等的開放系統(tǒng)，最能體現(xiàn)區(qū)塊鏈的特征和優(yōu)勢(shì)；B2C應(yīng)用模式是區(qū)塊鏈適應(yīng)C/S、B/S等中心化應(yīng)用環(huán)境而形成的模式，此時(shí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個(gè)分層開放系統(tǒng)，在服務(wù)者與消費(fèi)者之間存在由權(quán)限形成的層次邊界；數(shù)據(jù)庫應(yīng)用模式，是將區(qū)塊鏈當(dāng)作一個(gè)安全可靠的分布式數(shù)據(jù)庫，此時(shí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)是一個(gè)與外界隔離的內(nèi)部底層系統(tǒng)。

2 圖書館分析

2.1 圖書館的分類

抽象地看，靜態(tài)的圖書館是一定質(zhì)量和數(shù)量的文獻(xiàn)集合，動(dòng)態(tài)的圖書館是可支配文獻(xiàn)的借閱。在組成上，館藏文獻(xiàn)是圖書館的核心，決定圖書館的分類和演化；在行為上，館藏文獻(xiàn)的借閱服務(wù)是圖書館的核心功能。提供服務(wù)而非產(chǎn)品，將圖書館同書店等區(qū)分開來。按照館藏文獻(xiàn)的形式，圖書館分為實(shí)體圖書館和數(shù)字圖書館。就系統(tǒng)而言，實(shí)體圖書館量變形成的數(shù)字化圖書館是一個(gè)包含信息流和實(shí)物流的、線上線下兩部分的混合信息系統(tǒng)；而數(shù)字圖書館是一個(gè)僅包含信息流、只有線上部分的單純信息系統(tǒng)（見圖4）。兩者是抽象圖書館的不同實(shí)現(xiàn)，必然會(huì)影響區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用。

圖4 兩類圖書館

2.2 圖書館的位置

館藏文獻(xiàn)通常來自圖書采購，在由作者、出版商、發(fā)行商、零售商和圖書館、讀者構(gòu)成的圖書產(chǎn)業(yè)鏈中，圖書館處于下游位置。以圖書館為基準(zhǔn)，圖書產(chǎn)業(yè)鏈為B2B2C商業(yè)模式（見圖5）。這對(duì)實(shí)體圖書館、數(shù)字圖書館均適用。

圖5 圖書產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)模式

2.3 圖書館的模式

圖書館與讀者形成B2C商業(yè)模式，反映在圖書館信息系統(tǒng)上就是C/S、B/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)。圖書館是典型的中心化服務(wù)機(jī)構(gòu)，并從圖書館1.0向2.0、3.0持續(xù)發(fā)展。理論上來講，圖書館1.0、圖書館2.0分別符合Web 1.0、Web 2.0［14］，若有圖書館3.0，則應(yīng)符合Web 3.0。

Web 1.0模式是指Web與用戶之間為單工通信模式，用戶僅是消費(fèi)者，用戶之間不能經(jīng)由Web交互；Web 2.0模式是指Web與用戶之間為半雙工通信模式，用戶交替擔(dān)當(dāng)消費(fèi)者和服務(wù)者，用戶之間經(jīng)由Web并借助內(nèi)容的生產(chǎn)、存儲(chǔ)間接交互，比如博客、微博系統(tǒng)。由此趨勢(shì)推斷，Web 3.0模式應(yīng)該是指Web與用戶之間為雙工通信模式，用戶同時(shí)是消費(fèi)者和服務(wù)者，用戶之間應(yīng)經(jīng)由Web直接交互，不借助內(nèi)容存儲(chǔ)。HTTP協(xié)議基礎(chǔ)上的Web系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)雙工通信模式，難以在用戶之間實(shí)時(shí)地直接通信、交換數(shù)據(jù)和文件，而QQ、微信等即時(shí)通信軟件以及eMule、BitTorrent等P2P應(yīng)用軟件，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。因此，Web 3.0模式不再是Web應(yīng)用，而是P2P應(yīng)用。Web 3.0基礎(chǔ)上的圖書館3.0，實(shí)際應(yīng)該是P2P基礎(chǔ)上的圖書館3.0——連通文獻(xiàn)服務(wù)者和消費(fèi)者的P2P服務(wù)平臺(tái)。以虛擬化和分布式技術(shù)為基礎(chǔ)形成的云服務(wù)，將大量的服務(wù)端聚集到云服務(wù)平臺(tái)，使云服務(wù)平臺(tái)成為服務(wù)中心的中心。

3 圖書館中的區(qū)塊鏈應(yīng)用

3.1 應(yīng)用的目的和范圍

將上述分析結(jié)果結(jié)合應(yīng)用區(qū)塊鏈的目的和范圍，可獲得區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用方式，并就應(yīng)用方式來探討現(xiàn)實(shí)問題。

圖書館應(yīng)用區(qū)塊鏈有兩個(gè)目的：①利用區(qū)塊鏈改進(jìn)圖書館信息系統(tǒng)，提升某個(gè)功能及性能，此為淺層應(yīng)用，區(qū)塊鏈系統(tǒng)僅是子系統(tǒng)；②利用區(qū)塊鏈重構(gòu)整個(gè)圖書館信息系統(tǒng)，即構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的圖書館，實(shí)現(xiàn)圖書館3.0，此為深層應(yīng)用，區(qū)塊鏈系統(tǒng)是主系統(tǒng)。

從圖5可知，圖書館應(yīng)用區(qū)塊鏈有五個(gè)不同范圍：實(shí)現(xiàn)圖書館各部門的聯(lián)結(jié)和交互；實(shí)現(xiàn)圖書館之間的聯(lián)結(jié)和交互；實(shí)現(xiàn)圖書館與讀者的聯(lián)結(jié)和交互；實(shí)現(xiàn)圖書館與出版商、發(fā)行商的聯(lián)結(jié)和交互，若圖書館涉及出版［15］，則還包括作者；實(shí)現(xiàn)包括讀者在內(nèi)的整個(gè)圖書產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)結(jié)和交互。它們對(duì)應(yīng)著區(qū)塊鏈在圖書館

中的五種應(yīng)用方式。

3.2 五種應(yīng)用方式及初步實(shí)現(xiàn)

（1）區(qū)塊鏈被完全封閉在圖書館內(nèi)，符合區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用模式。該區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫偷乃接墟?，用于記錄館內(nèi)各部門之間的交互，如圖書、設(shè)備、工具等在部門之間的流轉(zhuǎn)，這些交互均為館內(nèi)交互，不涉及所有權(quán)和價(jià)值轉(zhuǎn)移，所以對(duì)交易速率、共識(shí)機(jī)制無特別要求，通常無須代幣，只需實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈底層即可，用合適的區(qū)塊鏈開源代碼就能很好地實(shí)現(xiàn)，可選擇的區(qū)塊鏈較多。在這種應(yīng)用方式中，區(qū)塊鏈系統(tǒng)位于圖書館信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層，讀者不能直接訪問。

（2）區(qū)塊鏈被限制在圖書館聯(lián)盟內(nèi)，符合區(qū)塊鏈的P2P應(yīng)用模式。該區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫偷穆?lián)盟鏈，用于記錄各館之間的交互，如館際互借、文獻(xiàn)傳遞等。由于各圖書館有聯(lián)盟協(xié)議約束，對(duì)交互速率無特別要求，但涉及價(jià)值轉(zhuǎn)移，所以最好有代幣，從而利用合適的區(qū)塊鏈開源代碼也能方便地實(shí)現(xiàn)，可選擇的區(qū)塊鏈較多。在這種應(yīng)用方式中，區(qū)塊鏈系統(tǒng)是聯(lián)系各個(gè)圖書館信息系統(tǒng)的紐帶。

（3）區(qū)塊鏈延展到圖書館外，符合區(qū)塊鏈的B2C應(yīng)用模式。該區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫退接墟湹淖凅w，形成分層區(qū)塊鏈系統(tǒng)，用于記錄讀者與圖書館的交互，如圖書借還等。這些交互影響著圖書館服務(wù)的效率和品質(zhì)，所以對(duì)交易速率和共識(shí)機(jī)制要求較高，應(yīng)當(dāng)選擇基于POS、DPOS、PBFT等共識(shí)機(jī)制或經(jīng)擴(kuò)容技術(shù)改進(jìn)的交易速率快的區(qū)塊鏈。因?yàn)樯婕皟r(jià)值轉(zhuǎn)移，所以必須有代幣。在這種應(yīng)用方式中，區(qū)塊鏈系統(tǒng)可被讀者直接訪問，并圍繞借還服務(wù)重新形成圖書館信息系統(tǒng)。其中，讀者無權(quán)記錄交易，這可以通過限制讀者僅擁有輕節(jié)點(diǎn)和輕錢包客戶端實(shí)現(xiàn)，圖書館擁有完全節(jié)點(diǎn)、錢包服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、挖礦節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)等全部類型的節(jié)點(diǎn)，從而擁有全部權(quán)限，提供受控環(huán)境。在這種應(yīng)用方式中的圖書館能被圖書館聯(lián)盟替代，實(shí)現(xiàn)各館的圖書、閱讀工具的借還，此時(shí)的區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫吐?lián)盟鏈的變體。

（4）實(shí)現(xiàn)圖書館后端B2B部分。此時(shí)圖書館實(shí)際為消費(fèi)者角色，所以這種應(yīng)用符合區(qū)塊鏈的B2C應(yīng)用模式，是典型私有鏈的變體。第四種應(yīng)用與第三種應(yīng)用的區(qū)別是：前者由C端主導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，用于服務(wù)或資源聚集，出版商、發(fā)行商的權(quán)限被限制；后者由B端主導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，用于服務(wù)或資源分發(fā)，讀者的權(quán)限被限制。這種應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)時(shí)對(duì)區(qū)塊鏈的要求和選擇類似于第三種應(yīng)用，而圖書館信息系統(tǒng)中的圖書采購子系統(tǒng)會(huì)被區(qū)塊鏈系統(tǒng)取代。這種應(yīng)用中的圖書館也能被圖書館聯(lián)盟替代，此時(shí)區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫吐?lián)盟鏈的變體。這種應(yīng)用還有變體，即圖書館或圖書館聯(lián)盟同上游企業(yè)共建共享區(qū)塊鏈系統(tǒng)，形成典型的聯(lián)盟鏈。

（5）區(qū)塊鏈覆蓋包括讀者在內(nèi)的整個(gè)圖書產(chǎn)業(yè)鏈，且不受圖書館、圖書館聯(lián)盟等控制，符合區(qū)塊鏈的P2P應(yīng)用模式，該區(qū)塊鏈?zhǔn)堑湫偷墓墟?。這種應(yīng)用中作為文獻(xiàn)、信息、知識(shí)中心的圖書館，由于區(qū)塊鏈的去中心化而消失，取而代之以無中心的公有鏈系統(tǒng)，該公有鏈系統(tǒng)作為圖書提供者和讀者交互的平臺(tái)，承載圖書館的基本職能和服務(wù)，重構(gòu)了圖書館及其信息系統(tǒng)。在這種應(yīng)用方式中，要求區(qū)塊鏈支持快速實(shí)時(shí)交易，共識(shí)機(jī)制與第三種應(yīng)用類似，并要求代幣具有貨幣屬性。這種應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)是技術(shù)問題，也是營(yíng)銷和社會(huì)問題。

總之，圖書館通常是中心化服務(wù)機(jī)構(gòu)，擁有基于Web的典型的中心化、實(shí)名制信息系統(tǒng)。區(qū)塊鏈的第一、二、四種應(yīng)用是對(duì)圖書館中心化信息系統(tǒng)的部分改進(jìn)，不涉及圖書館本質(zhì)，只是原圖書館有所改變；第三種應(yīng)用是對(duì)圖書館本質(zhì)的新實(shí)現(xiàn)，將圖書館中心化信息系統(tǒng)重構(gòu)為分層去中心化信息系統(tǒng)，原圖書館勉強(qiáng)保留；第五種應(yīng)用也是對(duì)圖書館本質(zhì)的新實(shí)現(xiàn)，將圖書館中心化信息系統(tǒng)重構(gòu)為去中心化信息系統(tǒng)，原圖書館消失。

3.3 實(shí)現(xiàn)當(dāng)中的關(guān)鍵問題

3.3.1 圖書出租的實(shí)現(xiàn)

區(qū)塊鏈支持匿名交易，因此對(duì)區(qū)塊鏈及其應(yīng)用的分析和探討均基于讀者匿名制。

在實(shí)體圖書館中，基于讀者實(shí)名制實(shí)現(xiàn)圖書出租很簡(jiǎn)單，而基于讀者匿名制實(shí)現(xiàn)圖書出租，即圖書借還，則是個(gè)問題。讀者匿名條件下，紙質(zhì)圖書借還可利用代幣來實(shí)現(xiàn)，用押金驅(qū)動(dòng)讀者還書，即借書時(shí)讀者向圖書館支付一定數(shù)量的代幣作為押金，還書時(shí)圖書館向讀者退還一定數(shù)量的代幣，這就要求代幣具有貨幣性質(zhì)，否則不能驅(qū)動(dòng)讀者還書。此外，可將紙質(zhì)圖書包裝成智能資產(chǎn)并注冊(cè)到區(qū)塊鏈上，圖書館擁有其所有權(quán)，然后編寫并部署圖書智能資產(chǎn)的租用智能合約，讀者可向該智能合約支付代幣觸發(fā)合約執(zhí)行，從而獲得對(duì)應(yīng)圖書智能資產(chǎn)的使用權(quán)，租期結(jié)束后該圖書智能資產(chǎn)重新鎖定以待再次出租。這就要求區(qū)塊鏈系統(tǒng)至少支持智能合約，且圖書能包裝成智能資產(chǎn)。

在當(dāng)前條件下，數(shù)字圖書的出租與零售均為生成并發(fā)送數(shù)字拷貝的過程，所以在讀者匿名條件下，數(shù)字圖書借還比紙質(zhì)圖書借還更容易實(shí)現(xiàn)，只需讀者向圖書館支付圖書出租費(fèi)用，圖書館向讀者發(fā)送數(shù)字圖書拷貝即可。也可以將數(shù)字圖書包裝成智能資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字圖書借還。目前，館藏紙質(zhì)圖書的數(shù)字化、信息化、智能化程度處于條碼+磁條+RFID芯片階段［16］，將其包裝成智能資產(chǎn)很困難，而館藏?cái)?shù)字圖書更易包裝成智能資產(chǎn)，加之智能合約的限制，因此在實(shí)體圖書館中深度應(yīng)用區(qū)塊鏈比在數(shù)字圖書館中更難。

讀者匿名結(jié)合實(shí)名也能實(shí)現(xiàn)圖書借還。在許可鏈中，可將讀者在區(qū)塊鏈上注冊(cè)的匿名賬戶與在圖書館中注冊(cè)的實(shí)名賬戶進(jìn)行關(guān)聯(lián)，讀者的匿名賬戶就變成實(shí)名賬戶的化名賬戶，無須代幣就能方便地實(shí)現(xiàn)圖書借還。這相當(dāng)于在讀者實(shí)名制基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)圖書借還，此時(shí)區(qū)塊鏈被實(shí)名化、中心化，其優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用的價(jià)值和意義就被削弱了。

3.3.2 圖書的存儲(chǔ)和檢索

館藏紙質(zhì)圖書由圖書館存儲(chǔ)并在線下流通，借出后由讀者保管；智能資產(chǎn)化的紙質(zhì)圖書是智能自治對(duì)象，由圖書館和讀者存儲(chǔ)、保管，在線下受控流通；館藏?cái)?shù)字圖書則不同，由圖書館存儲(chǔ)并在線上流通，須在線存儲(chǔ)、檢索、訪問。由于區(qū)塊鏈只存儲(chǔ)交互的信息，數(shù)字圖書無論以智能資產(chǎn)或以數(shù)字文檔形式存在，都不適合存儲(chǔ)在鏈上，而應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)在鏈下。在鏈下，數(shù)字圖書可由所有者存儲(chǔ)在本地或第三方聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，如云存儲(chǔ)空間、星際文件系統(tǒng)（IPFS）等。相應(yīng)的區(qū)塊鏈客戶端較復(fù)雜，是區(qū)塊鏈錢包和P2P數(shù)字圖書共享客戶端的集成。

以智能資產(chǎn)形式存儲(chǔ)的數(shù)字圖書是唯一的、可識(shí)別的和可控的，但是無法有效區(qū)分以數(shù)字文檔形式存儲(chǔ)的數(shù)字圖書的原本和拷貝，也不能有效區(qū)分出租原本和出售拷貝行為，即數(shù)字圖書館和數(shù)字書店的模式和行為難以區(qū)分。因此，在數(shù)字文檔式數(shù)字圖書的基礎(chǔ)上應(yīng)用區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館，要求區(qū)塊鏈客戶端在檢索數(shù)字圖書時(shí)，應(yīng)能定位到該數(shù)字圖書的原本而過濾掉其他讀者保留的拷貝，否則整個(gè)系統(tǒng)將無法最大限度地保護(hù)數(shù)字圖書版權(quán)方的權(quán)益，且會(huì)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的現(xiàn)行法律法規(guī)發(fā)生沖突。而在傳輸數(shù)字圖書時(shí)，仍然能利用該數(shù)字圖書的全部拷貝為傳輸提供便利，但區(qū)塊鏈客戶端中該檢索功能的實(shí)現(xiàn)是個(gè)難題。

3.3.3 代幣分發(fā)及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)

單由區(qū)塊構(gòu)成的區(qū)塊鏈僅是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，需融入共識(shí)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制等才能形成區(qū)塊鏈系統(tǒng)并運(yùn)轉(zhuǎn)起來，而借助代幣在參與者之間實(shí)現(xiàn)價(jià)值傳遞，區(qū)塊鏈系統(tǒng)才能有效運(yùn)轉(zhuǎn)和自激發(fā)展。區(qū)塊鏈系統(tǒng)運(yùn)行，初始為如何分發(fā)代幣，后續(xù)為如何維持代幣流動(dòng)，都須仔細(xì)考慮。在區(qū)塊鏈的五種應(yīng)用方式中，第一種無須代幣，其余四種都涉及代幣，且第五種必須有代幣。獲取代幣有三種途徑：參與挖礦或鑄幣；提供服務(wù)或產(chǎn)品，消費(fèi)者支付；用法幣兌換［17］。當(dāng)然，他人贈(zèng)予也能獲得代幣。

圖書館與讀者為服務(wù)者與消費(fèi)者關(guān)系，讀者向圖書館購買服務(wù)并支付貨幣，免費(fèi)服務(wù)是收費(fèi)服務(wù)的特例。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的交易是收費(fèi)的，即便免費(fèi)服務(wù)，也需消耗某種代幣。以區(qū)塊鏈的第三種應(yīng)用為例，在圖書館構(gòu)建的變體私有鏈系統(tǒng)中，讀者受約束，不能以挖礦、鑄幣而獲得代幣，目前，用法幣兌換代幣是讀者獲得代幣的主要途徑，因而實(shí)現(xiàn)第三種應(yīng)用還須有代幣交易機(jī)構(gòu)。類似地，要實(shí)現(xiàn)第四種應(yīng)用，也須有代幣交易機(jī)構(gòu)以便圖書館用法幣回購代幣。在第五種應(yīng)用中，公有鏈系統(tǒng)上的每個(gè)參與者都能通過挖礦、提供圖書出租服務(wù)、兌換等途徑獲得代幣，而提供圖書出租服務(wù)是多數(shù)參與者獲取代幣的主要途徑。若代幣價(jià)值穩(wěn)定，則系統(tǒng)就在持續(xù)有效運(yùn)行基礎(chǔ)上平穩(wěn)發(fā)展；若代幣升值，則會(huì)刺激系統(tǒng)在持續(xù)有效運(yùn)行基礎(chǔ)上迅速發(fā)展。

3.3.4 交易種類的規(guī)制

區(qū)塊鏈五種應(yīng)用方式中的前四種中的交易是固定的、受控的，這也是許可鏈的特點(diǎn)，許可鏈限制了參與者及其權(quán)限，也限制了交易種類；而第五種中的交易是多樣的、不受控的，這也是公有鏈的特點(diǎn)，公有鏈不限制參與者，也不限制交易種類，是對(duì)具體交易的高度抽象。因而，借助以太坊區(qū)塊鏈等公有鏈或者主導(dǎo)構(gòu)建公有鏈來實(shí)現(xiàn)第五種應(yīng)用，交易種類都會(huì)超出圖書借還，且難以規(guī)制，交易信息上鏈后也無法刪除修改。這個(gè)難題需利用數(shù)字內(nèi)容的鏈下存儲(chǔ)并結(jié)合其他方面來統(tǒng)籌解決。因此，最好在智能資產(chǎn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的第五種應(yīng)用，但即便這樣，實(shí)際中仍然可能存在不適當(dāng)?shù)倪`法交易。

4 區(qū)塊鏈應(yīng)用的再分析

各大公有鏈的實(shí)際運(yùn)行中都存在某種中心化現(xiàn)象，存在形成核心網(wǎng)絡(luò)及分層體系的趨勢(shì)。從區(qū)塊鏈的應(yīng)用發(fā)展來看，受制于“不可能三角”，即安全性、高效性、去中心化三者不可兼得［18］，區(qū)塊鏈系統(tǒng)從單層網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)化為兩層網(wǎng)，即頂層的支持貨幣與代幣兌換、貨幣流通的貨幣區(qū)塊鏈和底層的支持商品、服務(wù)實(shí)時(shí)交易的交易區(qū)塊鏈，如比特幣區(qū)塊鏈及其分化出的閃電網(wǎng)絡(luò)，以太坊區(qū)塊鏈及其上的DApp網(wǎng)絡(luò)，主鏈及其上錨定的側(cè)鏈，母鏈及其子鏈等。區(qū)塊鏈的完整應(yīng)用體系正在形成（見圖6）。

圖6 區(qū)塊鏈的完整應(yīng)用體系

貨幣區(qū)塊鏈只有一個(gè)，以安全性、去中心化為特征，應(yīng)為公有鏈或聯(lián)盟鏈，其上的代幣才是貨幣。而交易區(qū)塊鏈為數(shù)眾多，以高效性、去中心化為特征，多為由B2C模式實(shí)體轉(zhuǎn)變成的許可鏈和一些用作具體交易的公有鏈。一個(gè)參與者至少在一個(gè)交易區(qū)塊鏈上作為服務(wù)者獲得代幣，而在其他交易區(qū)塊鏈上作為消費(fèi)者支出代幣，交易區(qū)塊鏈之間的協(xié)調(diào)和代幣兌換由貨幣區(qū)塊鏈自動(dòng)完成。貨幣區(qū)塊鏈還可能分層，形成若干局域的貨幣適配區(qū)塊鏈，在貨幣區(qū)塊鏈和交易區(qū)塊鏈之間做性能適配。

圖書館中應(yīng)用區(qū)塊鏈將形成交易區(qū)塊鏈，未聯(lián)結(jié)貨幣區(qū)塊鏈，相應(yīng)跨鏈技術(shù)也不成熟、規(guī)范，并且讀者只參與一個(gè)支出代幣的交易區(qū)塊鏈系統(tǒng)，所以還須有代幣交易機(jī)構(gòu)等輔助設(shè)施，且須考慮代幣初始分發(fā)和持續(xù)流動(dòng)問題，并涉及貨幣、金融、經(jīng)濟(jì)等方面的政策法規(guī)，從而提升應(yīng)用區(qū)塊鏈的難度。在非金融領(lǐng)域中應(yīng)用區(qū)塊鏈，大多都面臨這種狀況，顯然當(dāng)前普遍應(yīng)用區(qū)塊鏈的社會(huì)環(huán)境尚未成熟。

5 結(jié)語

區(qū)塊鏈系統(tǒng)是由價(jià)值驅(qū)動(dòng)的去中心化的自激勵(lì)信息系統(tǒng)，原生支持P2P或C2C商業(yè)模式，其形成、運(yùn)行和發(fā)展都充分利用了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩種手段。圖書館是基于可支配文獻(xiàn)及其出租的中心化服務(wù)機(jī)構(gòu)，符合B2C商業(yè)模式。在圖書館中應(yīng)用區(qū)塊鏈就是在B2C模式中應(yīng)用P2P模式，而區(qū)塊鏈的B2C應(yīng)用模式就是在P2P模式上實(shí)現(xiàn)的B2C模式。對(duì)圖書館而言，第三種應(yīng)用的實(shí)踐價(jià)值和意義最大，最值得圖書館嘗試；對(duì)區(qū)塊鏈而言，第五種應(yīng)用的實(shí)踐價(jià)值和意義最大，能整合整個(gè)圖書產(chǎn)業(yè)鏈，直接打通圖書供給和消費(fèi)，系統(tǒng)更易形成、運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)展。就區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用及未來基于區(qū)塊鏈的圖書館而言，對(duì)數(shù)字圖書館會(huì)比對(duì)實(shí)體圖書館的影響更大。當(dāng)前，在圖書館行業(yè)及圖書產(chǎn)業(yè)鏈之外，已有一些組織在推動(dòng)數(shù)字內(nèi)容交易相關(guān)的區(qū)塊鏈項(xiàng)目，如LBRY、IPFS的Filecoin、YOYOW等，嘗試將內(nèi)容生產(chǎn)者、內(nèi)容所有者、內(nèi)容消費(fèi)者等聯(lián)結(jié)起來，在功能和定位上涵蓋了區(qū)塊鏈在圖書館中的第五種應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈在圖書館中的應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注IPFS，IPFS是一個(gè)基于P2P的分布式版本文件系統(tǒng)，本身與區(qū)塊鏈無關(guān)，可作為數(shù)字文檔、數(shù)字智能資產(chǎn)等的理想存儲(chǔ)。將區(qū)塊鏈與IPFS結(jié)合，有望解決鏈下數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和傳輸問題，在P2P網(wǎng)絡(luò)中形成“區(qū)塊鏈+數(shù)字內(nèi)容”的融合結(jié)構(gòu)，支持并簡(jiǎn)化區(qū)塊鏈系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)圖書館缺乏應(yīng)用區(qū)塊鏈的真正嘗試，更沒有主導(dǎo)構(gòu)建公有區(qū)塊鏈系統(tǒng)用以重構(gòu)整個(gè)圖書產(chǎn)業(yè)鏈。宏觀原因在于普遍應(yīng)用區(qū)塊鏈的社會(huì)環(huán)境不成熟，構(gòu)建有代幣的區(qū)塊鏈系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)很大。中觀原因在于對(duì)區(qū)塊鏈的掌握和對(duì)圖書館的認(rèn)識(shí)不足，找不準(zhǔn)區(qū)塊鏈與圖書館的融合點(diǎn)，另外應(yīng)用區(qū)塊鏈重構(gòu)圖書館信息系統(tǒng)代價(jià)大而收益小，且缺乏推廣和運(yùn)營(yíng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)。微觀原因在于區(qū)塊鏈技術(shù)仍在快速發(fā)展，如共識(shí)機(jī)制、智能合約、擴(kuò)容技術(shù)、跨鏈技術(shù)等，并由此造成技術(shù)更迭、淘汰及出現(xiàn)各種偽區(qū)塊鏈，給技術(shù)選定帶來困難，其次區(qū)塊鏈應(yīng)用中也有技術(shù)需要突破，如智能資產(chǎn)、檢索功能、交易規(guī)制等的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。數(shù)字化圖書館、數(shù)字圖書館分別是混合信息以及單純信息系統(tǒng)的典型代表，區(qū)塊鏈的三種應(yīng)用模式和在圖書館中的五種應(yīng)用方式，以及應(yīng)用中的幾個(gè)問題，都能推廣到其他非金融行業(yè)和相應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈中。