Empirical Research on Book Sharing Model Based on Blockchain Technology
Wei Jiaxiu Jiang Jiping Li Shengqing
AbstractUtilizing blockchain technology toconstruct a modelfor sharing book resources,aiming to inovate the model of book resource sharing.Based onthereview ofrelevant research onbook resource sharing and blockchain sharing models,thisstudyanalyzes thenecesity,sufficiency,andfeasibilityofapplyingblockchain technologytobook resource sharing.Furthermore,itconstructs a book resourcesharing model basedon blockchain technology from three perspectives: application framework,blockchain network,and model process.The proposed model can enrich the service mode of book sharing,meet users’personalized literature needs,and improve the utilization rate of book resources.
KeywordsBook sharing.Blockchain technology.Library.
0引言
在數(shù)字化、智能化不斷深化的背景下,利用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新圖書資源共享模式,推動圖書共享模式從傳統(tǒng)的中心化管理向去中心化管理轉(zhuǎn)變,成為促進(jìn)圖書資源共享研究與實(shí)踐應(yīng)用的重要抓手。傳統(tǒng)的圖書資源共享主要依賴中心化管理體系,存在數(shù)據(jù)存儲分散、資源調(diào)度效率低、管理成本高等問題。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改、智能合約等特性,為圖書資源共享提供了新的解決方案,有助于提升資源流通效率,增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性和透明度,優(yōu)化用戶體驗(yàn)?;诖耍疚臄M從分布式賬本技術(shù)增強(qiáng)資源共享的透明性和安全性出發(fā),構(gòu)建圖書館區(qū)塊鏈應(yīng)用框架,以及基于區(qū)塊鏈的圖書館網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)跨館資源的互聯(lián)互通,提高資源利用率。此外,通過智能合約和去中心化架構(gòu)優(yōu)化資源調(diào)配機(jī)制設(shè)計(jì)共享模型流程,并通過實(shí)證研究驗(yàn)證該模型的可行性與有效性,以評估其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)化效果,以提升用戶個(gè)性化資源需求,并借助區(qū)塊鏈的溯源與不可篡改性,實(shí)現(xiàn)對圖書及數(shù)據(jù)庫來源的精準(zhǔn)追溯,增強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。
1圖書資源共享研究
圖書資源共享涵蓋機(jī)構(gòu)間(如圖書館、書店等)、機(jī)構(gòu)與用戶間及用戶間的紙質(zhì)文獻(xiàn)流通與循環(huán)利用,主要模式包括圖書捐贈、館際互借與文獻(xiàn)傳遞、圖書漂流、共享書店與讀書會[-3],模式各有特點(diǎn)。館際互借實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)間共享,圖書捐贈由用戶向機(jī)構(gòu)提供資源,圖書漂流促進(jìn)用戶間交換,共享書店與讀書會由機(jī)構(gòu)向用戶輸出,具體如表1所示。
圖書捐贈,作為圖書館擴(kuò)展經(jīng)費(fèi)來源、豐富館藏的重要途徑,相關(guān)研究主要涉及捐贈調(diào)查、技術(shù)賦能、政策與服務(wù)內(nèi)容、編目與檢索優(yōu)化等[4]。館際互借是指通過跨館合作,實(shí)現(xiàn)讀者與書目信息共享,以滿足借閱需求。自1901年美國國會圖書館首創(chuàng)跨館借閱服務(wù)以來[5,該模式經(jīng)歷手工操作、半自動化處理到標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)建設(shè)的發(fā)展[。當(dāng)前,國外系統(tǒng)包括WorldShare ILL、Rapido與ReShare[7-9],而國內(nèi)則有CALIS館際互借平臺,通過資源整合構(gòu)建共享網(wǎng)絡(luò)[0]
圖書漂流起源于20世紀(jì)60年代歐洲[1]2001年首個(gè)圖書漂流網(wǎng)站建立,推動共享模式從線下轉(zhuǎn)向線上[12-13]。我國實(shí)踐始于 2004 年的“放書漂流”活動[14],2006 年本土化漂流平臺的誕生進(jìn)一步推動模式創(chuàng)新[15]。近年來,地鐵漂流、“書來書往”等項(xiàng)目促進(jìn)了漂流實(shí)踐的發(fā)展[16-17]。共享書店依托移動端提供短期借閱服務(wù),讀書會則通過知識付費(fèi)平臺推廣圖書內(nèi)容[18-20]。然而,二者仍屬中心化運(yùn)營,其資源流轉(zhuǎn)范圍與共享規(guī)則受限于管理方體系。
上述共享內(nèi)容隨著信息時(shí)代的發(fā)展大多由紙質(zhì)文獻(xiàn)擴(kuò)展至數(shù)字資源[2,運(yùn)行方式由線下轉(zhuǎn)向線上線下結(jié)合。鑒于當(dāng)前共享模式的局限性,本文擬設(shè)計(jì)一種開放式共享模型,使用戶可直接面對面交換書籍,無需依賴本地借閱系統(tǒng)或固定取書點(diǎn),以提升紙質(zhì)資源利用率,促進(jìn)閱讀推廣。
2圖書資源共享應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的理論分析
區(qū)塊鏈本質(zhì)上是比特幣的技術(shù)架構(gòu)和底層應(yīng)用,是一種以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)存儲與管理的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù),具有去中心化、不可篡改、可追溯等特征[22]。區(qū)塊鏈從底層技術(shù)上解決了中央數(shù)據(jù)庫模式的“數(shù)據(jù)孤島”問題,為數(shù)據(jù)共享帶來了前所未有的機(jī)遇[23]。當(dāng)前,區(qū)塊鏈技術(shù)已廣泛應(yīng)用在信息管理、互聯(lián)網(wǎng)金融、數(shù)字貨幣、物流供應(yīng)鏈管理、醫(yī)療健康等領(lǐng)域[24]。利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖書資源共享功能,可解決線上線下分開存儲結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、異構(gòu)跨鏈鏈接等現(xiàn)實(shí)問題。
2.1 創(chuàng)新圖書共享方式的必要性
傳統(tǒng)圖書資源共享方式存在借閱流程煩瑣、到書周期長、物流成本高、信息共享程度低、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等問題?;趨^(qū)塊鏈技術(shù)的圖書資源共享模式,可創(chuàng)新圖書資源共享現(xiàn)有方式。例如:通過智能合約和去中心化身份驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)一站式借閱完成;通過分布式賬本技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步,用戶間之間借閱;通過不可篡改、可追溯特性,確保所有借閱記錄、資源更新等信息按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)記錄在區(qū)塊鏈上,信息共享公開透明。如Khan等設(shè)計(jì)了一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)訪問數(shù)字圖書館資源的模型[25],構(gòu)建多鏈協(xié)同架構(gòu),主鏈對接圖書館ILS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)書目數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化上鏈,側(cè)鏈通過智能合約執(zhí)行業(yè)務(wù)規(guī)則,將用戶身份屬性與資源訪問策略綁定,實(shí)現(xiàn)借閱權(quán)限的實(shí)時(shí)計(jì)算與自動授予;在跨館借閱場景中,僅向資源提供方披露必要的借閱憑證,而非完整身份信息。
通過利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立的圖書共享模式,可以解決存在的資源分配不均、資源浪費(fèi)等問題,進(jìn)而提高資源利用率。在實(shí)施過程中可通過智能合約等機(jī)制,實(shí)現(xiàn)自動化分配和管理圖書資源,實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)控圖書資源。如祁娜通過利用智能合約的方式構(gòu)建了線上線下相結(jié)合的社區(qū)閑置圖書共享模式[26,加快閑置書籍流轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)資源總量管理與循環(huán)利用。而Chinnasamy等則提出一個(gè)基于區(qū)塊鏈的可驗(yàn)證和有效的校園內(nèi)圖書共享系統(tǒng)[27],確保圖書資源能更加公平地分配給各個(gè)需求用戶,提高了圖書資源利用率。
此外,通過利用區(qū)塊鏈建立圖書共享模式也能夠解決信任問題。傳統(tǒng)圖書資源共享系統(tǒng)為中央數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)集中存儲,存在數(shù)據(jù)被篡改、丟失或泄露的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)數(shù)據(jù)共享屬于不同機(jī)構(gòu)主體,難以進(jìn)行權(quán)限管理。通過區(qū)塊鏈的分布式賬本和加密算法,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的公開透明和可追溯,確保數(shù)據(jù)的完整性和可信度,降低數(shù)據(jù)共享過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)?;趨^(qū)塊鏈技術(shù)的去圖書館化的圖書共享系統(tǒng)中[28],通過部署在以太坊的圖書NFT智能合約,實(shí)現(xiàn)所有權(quán)與使用權(quán)的動態(tài)分離——用戶持有圖書NFT即獲得借閱權(quán)限,且無需通過圖書館進(jìn)行中介化撮合,為用戶提供強(qiáng)大的隱私保護(hù),增強(qiáng)用戶對數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的信任度,使得圖書資源在共享過程中更加安全。同時(shí),在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書資源共享中,區(qū)塊鏈去中心化的數(shù)據(jù)管理,也避免傳統(tǒng)中心化機(jī)構(gòu)的中介環(huán)節(jié),簡化了圖書資源共享的流程,各個(gè)參與方可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和共享,無需經(jīng)過第三方機(jī)構(gòu),促進(jìn)多機(jī)構(gòu)間的協(xié)作與信任。王峰等人提出基于區(qū)塊鏈的高校校際聯(lián)盟圖書資源共享系統(tǒng)[29],高勁松等提出基于區(qū)塊鏈的館藏文物信息資源共享模型,廉冰和楊振瑜提出圖書館界聯(lián)盟鏈平臺,實(shí)現(xiàn)資源在聯(lián)盟鏈上共享流通[30]。這種去中心化結(jié)構(gòu)促進(jìn)了多機(jī)構(gòu)間的協(xié)作與信任,使得圖書資源能夠更加方便地在不同機(jī)構(gòu)間進(jìn)行流通和利用。
2.2 創(chuàng)新圖書共享方式的充分性
區(qū)塊鏈技術(shù)采用去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用在圖書資源共享模式中,表現(xiàn)為去中心化,Thomas等提出了一種基于區(qū)塊鏈的本地市場機(jī)制來分配物理存儲權(quán)(PSR)的框架平臺[31。在不改變原傳統(tǒng)借閱模式的基礎(chǔ)上,用戶與用戶間直接建立單體借閱關(guān)系,自行約定圖書交換地點(diǎn)進(jìn)行操作借還,無需到固定的圖書所屬機(jī)構(gòu)(圖書館、書店等)。
傳統(tǒng)圖書資源共享模式是圖書數(shù)據(jù)、用戶信息與借閱記錄等數(shù)據(jù)隸屬于不同機(jī)構(gòu)的不同系統(tǒng)中,打通數(shù)據(jù)壁壘需要較大建設(shè)費(fèi)用。而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的資源共享模式,通過API接口獲取加入?yún)^(qū)塊鏈聯(lián)盟的相關(guān)數(shù)據(jù),然后將數(shù)據(jù)上鏈,所有的數(shù)據(jù)變更都會被永久地、按順序地記錄在區(qū)塊鏈上,并且這些數(shù)據(jù)是公開透明的,可以被所有參與方查看和驗(yàn)證。本文涉及的模型根據(jù)現(xiàn)有圖書館的工作環(huán)境,巧妙利用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的去中心化設(shè)計(jì),通過雙區(qū)雙鏈架構(gòu)有效區(qū)分不同數(shù)據(jù)類型,劃分不同存儲空間,簡化業(yè)務(wù)操作流程,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離,在確保數(shù)據(jù)完整性、真實(shí)性的同時(shí),也打通了參與共享的機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)壁壘。
在去中心化的圖書資源共享模式中,用戶在區(qū)塊鏈共享平臺上完成用戶注冊驗(yàn)證后,可直接在平臺上完成查詢圖書、發(fā)送借閱指令等操作。智能合約會自動檢查用戶借閱規(guī)則、借閱記錄、欠費(fèi)情況等。實(shí)證研究表明,基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式圖書館管理系統(tǒng)[32],通過異構(gòu)跨鏈操作聯(lián)動不同聯(lián)盟鏈上的圖書館,可做到無感傳遞數(shù)據(jù),屏蔽借閱中間環(huán)節(jié)。不僅加強(qiáng)了圖書館之間的合作和資源共享,更為用戶提供更為廣泛的數(shù)據(jù)共享與交流,滿足了用戶多樣化的需求,優(yōu)化了圖書資源共享流程。
2.3創(chuàng)新圖書共享方式的可行性
2022年《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施國家文化數(shù)字化戰(zhàn)略的意見》提出探索區(qū)塊鏈在文化資源確權(quán)與交易中的運(yùn)用[33],表明了我國正在大力發(fā)展區(qū)塊鏈相關(guān)產(chǎn)業(yè),出臺了一系列相關(guān)政策支持其發(fā)展和應(yīng)用。而區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)相對成熟,且已在多個(gè)領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。在圖書資源共享中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),可解決傳統(tǒng)圖書資源共享中存在的版權(quán)保護(hù)、信息追溯、交易透明等問題。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改和數(shù)據(jù)安全等特性,為圖書資源共享帶來了全新的機(jī)遇。
傳統(tǒng)的圖書資源共享模式存在諸多問題,如數(shù)據(jù)篡改、偽造、丟失等,需要投入大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行管理和維護(hù)。而圖書資源共享模式的借閱過程、信息數(shù)據(jù),公開透明地存儲在區(qū)塊鏈上,可自動化執(zhí)行特性可優(yōu)化借閱流程,根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則自動完成身份驗(yàn)證、資源分配與逾期提醒,能有針對性地改善傳統(tǒng)借閱環(huán)節(jié)存在的流程煩瑣、數(shù)據(jù)不暢等問題,進(jìn)一步提高資源共享的效率,減少人工干預(yù)帶來的錯(cuò)誤,有效解決傳統(tǒng)模式中存在的版權(quán)保護(hù)、信息追溯、交易透明等問題,從而降低建設(shè)運(yùn)營與維護(hù)成本。幫助用戶快速定位圖書的來源和流轉(zhuǎn)過程,保證圖書資源共享模式一體化管理。
3圖書館區(qū)塊鏈應(yīng)用框架及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
在基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的圖書館開放資源共享模型中,參與共享的數(shù)據(jù)類型有結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(圖書在館藏資源管理流通過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù))、館藏資源數(shù)據(jù)(根據(jù)學(xué)科規(guī)劃和配置后形成的信息資源集合)、讀者數(shù)據(jù)(讀者在利用信息資源、使用圖書館服務(wù)過程中產(chǎn)生的行為數(shù)據(jù))、管理數(shù)據(jù)(圖書館在運(yùn)轉(zhuǎn)和提供服務(wù)的過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)集合)。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)包括圖書館、讀者、書商、出版社4個(gè)用戶實(shí)體。圖書館采集相應(yīng)圖書的關(guān)鍵數(shù)據(jù)后,對數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和預(yù)處理,去除其中的重復(fù)、錯(cuò)誤及缺失部分,保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量并滿足兼容協(xié)議,使其符合傳輸層的傳輸要求后,將數(shù)據(jù)上傳至傳輸層即網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器上。
在傳輸層中,網(wǎng)關(guān)充當(dāng)“中轉(zhuǎn)站”的角色,接收來自圖書館的數(shù)據(jù),然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器進(jìn)行下一步的處理和存儲。除此之外網(wǎng)關(guān)還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加密和身份驗(yàn)證,防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改,保證數(shù)據(jù)上傳下載的高效便捷和安全,如圖1所示。
存儲層由Libbase(圖書館數(shù)據(jù)云)和區(qū)塊鏈構(gòu)成,Libbase負(fù)責(zé)存儲數(shù)字資源即結(jié)構(gòu)化資源,區(qū)塊鏈負(fù)責(zé)存儲非結(jié)構(gòu)化資源,并利用區(qū)塊鏈的分布式賬本特性,在保證基本實(shí)現(xiàn)隔離化存儲的同時(shí)提高查找效率,保證了數(shù)據(jù)安全不可篡改。
在應(yīng)用層中,讀者根據(jù)索引信息搜索相應(yīng)書籍,并提供掃碼溯源服務(wù),獲取圖書的來源、流轉(zhuǎn)記錄等詳細(xì)信息。同時(shí),數(shù)據(jù)借閱瀏覽數(shù)據(jù)被監(jiān)控,便于讀者驗(yàn)證借閱圖書的真實(shí)性和來源,也為圖書館提供了寶貴的運(yùn)營分析依據(jù),以便更好地了解讀者的需求和閱讀習(xí)慣,幫助圖書館優(yōu)化鏈上資源配置和流程管理。
基于此框架的圖書共享,數(shù)據(jù)由各流通環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)擁有者進(jìn)行負(fù)責(zé),圖書館或圖書機(jī)構(gòu)將圖書信息錄人系統(tǒng),這些信息包括圖書的名稱、作者、出版社、出版時(shí)間、所屬圖書館等基本信息,這些信息被加密后存儲在Libbase和區(qū)塊鏈上,確保不被篡改。當(dāng)借閱者借閱圖書時(shí),模型會自動記錄借閱者的身份信息、借閱時(shí)間、借閱圖書的信息等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也會自動增加在區(qū)塊鏈上,以確保信息的透明度和可追溯性。當(dāng)圖書歸還時(shí),區(qū)塊鏈根據(jù)歸還信息更新圖書的歸還狀態(tài)和借閱歷史等信息,并將這些數(shù)據(jù)存儲在區(qū)塊鏈上。通過這種方式,所有參與方都可以實(shí)時(shí)查看圖書的流通狀態(tài)和相關(guān)信息,驗(yàn)證借閱圖書的真實(shí)性和來源可靠性,確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可信度。
在前述應(yīng)用框架的信息錄入的基礎(chǔ)上,首先需要創(chuàng)建一個(gè)圖書館區(qū)塊鏈雙區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),“雙區(qū)”具體表現(xiàn)為通過智能合約區(qū)分結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),并對兩種數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分區(qū)存儲,有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離。“雙鏈”指圖書館與讀者或讀者與讀者之間擁有傳遞性的公共鏈,及圖書館與圖書館之間的聯(lián)盟鏈,多鏈架構(gòu)這種方式既不用改變現(xiàn)有圖書館工作模型,也無需用戶進(jìn)行煩瑣的操作,僅需上傳數(shù)據(jù)庫調(diào)用接口,便可以在區(qū)塊鏈中上傳和下載資源,擴(kuò)充新的數(shù)據(jù)資源,打破圖書館與讀者之間信息不對等的壁壘,提高數(shù)據(jù)的可操作性,通過這種網(wǎng)絡(luò)模式降低圖書共享的運(yùn)營成本。具體操作如圖2所示。
在該圖書館共享網(wǎng)絡(luò)中,圖書館制定隱私政策與規(guī)定來保護(hù)用戶隱私。首次用戶通過登錄注冊成為當(dāng)前用戶時(shí),明確告知當(dāng)前用戶他們的用戶信息將被如何使用,提供是否分享個(gè)人信息的選項(xiàng),并限制訪問權(quán)限,只有通過授權(quán)的相關(guān)區(qū)塊才可以訪問數(shù)據(jù),接著圖書館工作人員利用區(qū)塊鏈技術(shù)將當(dāng)前用戶信息采集,進(jìn)行用戶信息數(shù)據(jù)脫敏,防止未脫敏數(shù)據(jù)從圖書館流出,設(shè)置使用匿名地址來保護(hù)用戶身份,脫敏后的真實(shí)數(shù)據(jù)集添加到一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)中,并通過共識機(jī)制提高讀者對該網(wǎng)絡(luò)的信任。由于公有鏈上的其他用戶無法收集讀者的信息,因此讀者的隱私安全得以有效保護(hù)。當(dāng)前用戶交互系統(tǒng),上傳和下載數(shù)據(jù),多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立并與系統(tǒng)進(jìn)行交互時(shí)形成一個(gè)多節(jié)點(diǎn)開放網(wǎng)絡(luò)。此外,通過確立邊緣區(qū)節(jié)點(diǎn),使所有鏈上用戶形成唯一節(jié)點(diǎn),從而成為分布式節(jié)點(diǎn),確定用戶的權(quán)限及身份。當(dāng)用戶讀取分布式節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí),可以通過區(qū)塊鏈的溯源功能快速獲取所需信息資源資源,極大地提高了知識獲取的便捷性[34]。分布式系統(tǒng)的任何節(jié)點(diǎn)均可參與鏈上數(shù)據(jù)的讀寫,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以是由多個(gè)圖書館組成的聯(lián)盟鏈,也可以是一個(gè)單獨(dú)的私有鏈。在創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)時(shí),需要確定網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、共識機(jī)制、加密算法、節(jié)點(diǎn)數(shù)量等參數(shù)。非公開節(jié)點(diǎn)可采用md5等加密算法。
4基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書資源共享模型及流程設(shè)計(jì)
在構(gòu)建應(yīng)用框架和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,圖書共享模型涉及到智慧借閱、紙質(zhì)資源共享、鏈上鏈下雙存儲結(jié)構(gòu)、共識機(jī)制、異構(gòu)跨鏈借閱、智能合約等階段。
4.1 智慧借閱
基于構(gòu)建的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)下,本模型的主要參與方為讀者與圖書館,而讀者作為該模型的重要參與者,既可以是數(shù)據(jù)請求者(請求借閱圖書資源),也可以是數(shù)據(jù)提供者(圖書轉(zhuǎn)借者),區(qū)塊鏈上每一本圖書的基本信息及借入借出時(shí)間作為一個(gè)分布式節(jié)點(diǎn),在區(qū)塊鏈中根據(jù)所屬圖書館及借書地點(diǎn)向讀者提供3種借閱方式,分別為“預(yù)約地點(diǎn)轉(zhuǎn)借”“線上申請,線下轉(zhuǎn)借”“館際互借”。“預(yù)約地點(diǎn)轉(zhuǎn)借”指圖書被借出后,借入讀者A填寫預(yù)計(jì)歸還地址,下一位想要借閱該圖書的讀者B預(yù)約該書,并在借入讀者A還書后于圖書所在歸還地址借閱?!熬€上申請,線下轉(zhuǎn)借”該操作基于雙方同時(shí)到場的面對面轉(zhuǎn)借紙質(zhì)資源,借閱讀者B在鏈上向借人讀者A請求預(yù)約借閱某書,借入讀者A若同意請求,可讀取借閱讀者B所在區(qū)塊的相關(guān)用戶脫敏信息,并根據(jù)信息約定相應(yīng)時(shí)間地點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)借?!梆^際互借”這種方式適用于紙質(zhì)資源線下地址位置相近或數(shù)字資源線上無聯(lián)盟鏈條的圖書館之間,圖書館之間通過共識機(jī)制互相信任和合作,互相提供服務(wù)。
讀者不管選擇哪類借書方式借閱圖書,都需要訪問節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行預(yù)約,通過網(wǎng)關(guān)將借閱請求發(fā)送至環(huán)節(jié)服務(wù)器,系統(tǒng)驗(yàn)證讀者信息與書籍信息后調(diào)用智能合約,通過數(shù)據(jù)比對,判斷是否屬于聯(lián)盟鏈上的圖書館讀者。查詢是否屬于節(jié)點(diǎn)根據(jù)輸入請求生成哈希值,根據(jù)哈希值定位鏈上準(zhǔn)確存儲位置,并將數(shù)據(jù)傳輸至該節(jié)點(diǎn)。若該書籍已借出,在讀者預(yù)約后,該數(shù)據(jù)所處的區(qū)塊記錄預(yù)約信息停止更新數(shù)據(jù)及接收數(shù)據(jù),同時(shí)關(guān)閉該書續(xù)借功能,并根據(jù)區(qū)塊鏈信息導(dǎo)出顯示最后歸還期限,在該圖書歸還后顯示具體歸還地點(diǎn),該區(qū)塊重新接收信息,提示預(yù)約讀者取書,共享圖書下鏈也為同樣操作。以上操作將在鏈上自動生成數(shù)據(jù)并記錄于分布式賬本中廣播給每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。該鏈的逆過程操作即為溯源的全過程,節(jié)點(diǎn)通過查詢該區(qū)塊頭中前后區(qū)塊地址,繼而根據(jù)地址讀取前后區(qū)塊信息,實(shí)現(xiàn)溯源操作,具體讀者借閱流程如圖3所示。
4.2紙質(zhì)資源共享
基于聯(lián)盟鏈圖書館就本館需求上傳圖書采購數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)被記錄在區(qū)塊鏈中,確保采購流程真實(shí)可信,其他圖書館對比采購數(shù)據(jù),相應(yīng)補(bǔ)充圖書資源,這種采購數(shù)據(jù)共享形成公開透明的需求池,實(shí)現(xiàn)資源的互補(bǔ)。對于書商和出版社而言,基于聯(lián)盟鏈的圖書資源共享展現(xiàn)出更為靈活的資源調(diào)度能力,根據(jù)上傳的采購數(shù)據(jù)確定各圖書館的需求,并根據(jù)自身能力與需求池資源進(jìn)行匹配,大大減少了人工篩選和談判的時(shí)間成本,提高采購效率。而對于讀者而言,當(dāng)且僅當(dāng)被驗(yàn)證為聯(lián)盟鏈上某個(gè)圖書館注冊用戶時(shí),才可以訪問所屬聯(lián)盟鏈上相應(yīng)圖書館已采購的圖書資源所在節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行借閱。讀者輸入ID和圖書索引時(shí),驗(yàn)證讀者ID是否包含聯(lián)盟鏈上節(jié)點(diǎn)代碼,圖書所屬圖書館,不符合輸出節(jié)點(diǎn)顯示身份異常,符合則驗(yàn)證通過,生成哈希值在區(qū)塊鏈中提取存儲地址,哈希值與存儲地址一一對應(yīng),快速定位到相應(yīng)的存儲地址,從而獲取圖書資源。驗(yàn)證機(jī)制算法,如圖4所示。
4.3鏈上鏈下式雙存儲結(jié)構(gòu)
圖書館采集相應(yīng)圖書的關(guān)鍵數(shù)據(jù)后,在數(shù)字圖書資源共享進(jìn)程中,為了確保數(shù)字資源的完整性和安全性,通過借助RSA數(shù)字簽名將圖書館開放數(shù)字資源進(jìn)行數(shù)據(jù)加密后,以密文形式存儲與鏈下各個(gè)圖書館的鏈下數(shù)據(jù)庫(Libbase)中,基于鏈上鏈下數(shù)據(jù)的交互需求,數(shù)據(jù)在鏈上數(shù)據(jù)庫上傳對應(yīng)生成一個(gè)鏈下的存儲地址,這個(gè)地址作為用于定位鏈下數(shù)據(jù)庫中加密數(shù)據(jù)的重要標(biāo)識。數(shù)據(jù)提煉關(guān)鍵信息作為索引信息便于查詢。數(shù)據(jù)上傳存儲的逆過程操作即為數(shù)據(jù)下載獲取的操作全流程,數(shù)據(jù)地址對應(yīng)鏈上區(qū)塊體中的索引值,索引值存儲與難以篡改的去中心化的區(qū)塊鏈分布式賬本保證了數(shù)據(jù)存儲可靠及共享進(jìn)程不可篡改。在線上電子資源流通過程,讀者于鏈上進(jìn)行數(shù)字化索引查詢操作,查詢索引如作者、ISBN、出版社等。整個(gè)存儲調(diào)研模型,如圖5所示。
4.4 Pow共識與激勵(lì)機(jī)制
多方用戶在區(qū)塊鏈上交互時(shí),需要一個(gè)統(tǒng)一的共識機(jī)制來保證每一個(gè)人都擁有正確記錄,即確保讀者所收到的借閱信息為真、圖書館錄人數(shù)據(jù)類型為真、書籍采集數(shù)據(jù)為真。因此區(qū)塊鏈最重要的機(jī)制在于它僅通過共識更新,這也作為區(qū)塊鏈去中心化的證明。本模型主要共識機(jī)制采用了區(qū)塊鏈中最具有兼容普適性的、適用于公共鏈的PoW(Proofofwork)共識機(jī)制即工作量證明,PW共識具有安全性強(qiáng),去中心化程度高、博弈制衡的特性,具體表現(xiàn)為在去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中,由于各節(jié)點(diǎn)由互不了解、互不干涉的各讀者與圖書館等組成,因此在成為區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)后,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會參與到圖書流轉(zhuǎn)的驗(yàn)證與記錄中,自覺互相遵守 PoW 共識,鼓勵(lì)用戶參與圖書流轉(zhuǎn),從而提高各節(jié)點(diǎn)之間的信任。
4.5異構(gòu)跨鏈借閱
以上服務(wù)均基于假定讀者與其所需資源處于同一聯(lián)盟鏈上,若讀者與其所需資源不處于同一鏈條上或讀者與其所需資源無鏈條交互時(shí)即意味著讀者與圖書所有方非聯(lián)盟鏈條上。例如某個(gè)圖書館使用A鏈,而另一機(jī)構(gòu)使用B鏈,則需要進(jìn)行跨鏈審核訪問實(shí)現(xiàn)雙向流通。底層架構(gòu)的差異和異構(gòu)數(shù)據(jù)類型不統(tǒng)一是異構(gòu)跨鏈借閱面臨的最大挑戰(zhàn)之一,異構(gòu)跨鏈指不同區(qū)塊鏈之間因底層架構(gòu)、數(shù)據(jù)類型差異而存在的技術(shù)異構(gòu)性,需通過協(xié)議轉(zhuǎn)換與互操作框架實(shí)現(xiàn)跨鏈交互。異構(gòu)跨鏈借閱即基于不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)時(shí)的互借需求構(gòu)建“中繼鏈”作為跨鏈協(xié)議翻譯器,將不同鏈的底層規(guī)則轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)讀者發(fā)起借閱請求時(shí),中繼鏈自動調(diào)用智能合約驗(yàn)證身份并同步借閱狀態(tài)。異構(gòu)跨鏈借閱由于涉及不同的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),為了確保信息交互的安全性,解決底層架構(gòu)的差異性,在適配各區(qū)塊鏈底層框架的基礎(chǔ)上打造輕量化的異構(gòu)跨鏈通信協(xié)議設(shè)計(jì)一條中繼鏈作為跨鏈適配器,多條異構(gòu)鏈通過橋接的方式進(jìn)行傳輸,作為跨鏈執(zhí)行器,不同區(qū)塊應(yīng)用不同跨鏈通信協(xié)議和跨鏈樞紐節(jié)點(diǎn)通信傳播數(shù)據(jù),讀者在應(yīng)用層層面上申請館際互借,模型根據(jù)借閱數(shù)據(jù)鏈接跨鏈樞紐節(jié)點(diǎn),并構(gòu)造中繼鏈條進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù),讀者便能夠跨鏈獲取數(shù)據(jù)。這種方式下不同區(qū)塊鏈項(xiàng)目之間可以相互鏈接,形成更大區(qū)塊的圖書資源共享漂流圈。在這個(gè)漂流圈中,互操作性進(jìn)一步推動區(qū)塊鏈在圖書資源共享領(lǐng)域深入發(fā)展。
4.6 智能合約
智能合約是一種用算法和程序來編制合同條款、部署在區(qū)塊鏈上可按照規(guī)則自動執(zhí)行的數(shù)字化協(xié)議。本模型依據(jù)汪彩梅的去中心化模型[5,利用智能合約與分布式賬本技術(shù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密與分布式存儲,保證數(shù)據(jù)安全的同時(shí),防止數(shù)據(jù)被篡改或損壞。讀者在應(yīng)用層借閱請求觸發(fā)鏈上圖書館溯源,執(zhí)行圖書館借閱規(guī)則,深度整合資源分級,跨鏈調(diào)度時(shí)中繼鏈傳遞借閱請求,實(shí)現(xiàn)從權(quán)限控制、規(guī)則執(zhí)行到跨鏈協(xié)同的全流程自動化治理,主要涉及以下兩個(gè)信息合約。
(1)上傳數(shù)據(jù)塊信息合約。上傳數(shù)據(jù)塊信息合約由用戶調(diào)用,負(fù)責(zé)將所有的數(shù)據(jù)塊信息上傳存儲至區(qū)塊鏈;當(dāng)圖書轉(zhuǎn)借或歸還時(shí),數(shù)據(jù)塊寫人數(shù)據(jù)記為AddBlockInfo(BlockInfo[N])$$ resultN]所涉及參數(shù)如表2所示。
(2)上傳數(shù)據(jù)塊信息合約。數(shù)據(jù)塊驗(yàn)證信息合約用于讀者借閱館藏資源時(shí)調(diào)用,當(dāng)讀者查詢圖書信息時(shí),在小程序頁面申請區(qū)塊鏈驗(yàn)證,請求區(qū)塊鏈對鏈上圖書數(shù)據(jù)與鏈下Libbase數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,數(shù)據(jù)相同則驗(yàn)證成功,數(shù)據(jù)不同則驗(yàn)證失敗,提示數(shù)據(jù)異常。驗(yàn)證藏書所屬所在館藏情況和借閱情況,驗(yàn)證正確時(shí)返回圖書所在數(shù)據(jù)塊的結(jié)果,記為VerifyBlockInfo(BlockInfo[N])?result[N]c
5模型實(shí)現(xiàn)與可行性分析
基于HyperledgerFabric2.3構(gòu)建鏈上鏈下協(xié)同存儲架構(gòu),鏈上存儲圖書元數(shù)據(jù)哈希值并通過溯源實(shí)現(xiàn)快速驗(yàn)證,鏈下采用SQLite3.32.3管理完整流通記錄。實(shí)驗(yàn)階段設(shè)計(jì)單書查詢、并發(fā)借閱及數(shù)據(jù)溯源檢測三類實(shí)驗(yàn)場景,并結(jié)合微信小程序采集用戶操作數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)通過SPSS對廣西師范大學(xué)圖書館的真實(shí)流通數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析,提取借閱量、還書量、預(yù)約量等5個(gè)主成分因子,并發(fā)放問卷驗(yàn)證用戶體驗(yàn)。
基于鏈上鏈下數(shù)據(jù)庫,利用區(qū)塊鏈上鏈下存儲機(jī)制,數(shù)據(jù)驗(yàn)證,使用Flask框架來編寫后端API,通過sqlite模塊鏈接數(shù)據(jù)庫,利用wx.request發(fā)起請求調(diào)用后臺API,并執(zhí)行查詢語句,最后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成JSON創(chuàng)設(shè)一個(gè)小程序進(jìn)行查詢,查詢語句如下:
from flask import Flask,request, jsonify import sqlite3 @app.route('/libbase', methods=['GET'T) def get_book: conn Σ=Σ sqlite3.connect('libbase.db')//連接
數(shù)據(jù)庫 cursor Σ=Σ conn.cursor(//創(chuàng)建游標(biāo)對象 cursor.execute('SELECT * FROM library__
book') //執(zhí)行查詢語句,獲取數(shù)據(jù) data Σ=Σ cursor.fetchall // 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成JSON格式返回給小程序 return jsonify([dict(row) for row in libbase])
返回轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后,讀者可在小程序查看該書信息。
經(jīng)過一段時(shí)間使用后,通過問卷調(diào)研本模型使用者可知: 82% 用戶認(rèn)為系統(tǒng)響應(yīng)快、易上手。用戶多為學(xué)校學(xué)生,接受能力強(qiáng),對于新技術(shù)了解程度高,信息素養(yǎng)與操作熟練程度高;能夠基于操作文檔,無需工作人員協(xié)助下進(jìn)行基礎(chǔ)借還以及轉(zhuǎn)借操作,且對于復(fù)雜功能期待值不高,完成簡單的基礎(chǔ)功能即可。因此,模型界面設(shè)計(jì)應(yīng)以簡單實(shí)用,響應(yīng)速度快、交互時(shí)間短、用戶友好度高為重心,除應(yīng)具備的智慧資源外,復(fù)雜的系統(tǒng)功能、優(yōu)越的終端設(shè)備并非必要。
以廣西師范大學(xué)圖書館為例,對館內(nèi)系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采用SPSS基于線上用戶借閱量、還書量、預(yù)約量、續(xù)借量、轉(zhuǎn)借量進(jìn)行測度分析,經(jīng)計(jì)算,結(jié)果顯著值均小于0.05,結(jié)果如下表3所示?;谏鲜?個(gè)變量結(jié)果顯示,5個(gè)主成分因子的成功率累計(jì)達(dá)到了 90.25% ,大致涵蓋了整個(gè)模型中的 90.25% 的信息量,因此這五個(gè)指標(biāo)中能夠較好地表現(xiàn)整個(gè)模型測度指標(biāo)的整體水平,則模型的成功借還率高達(dá)90.25% 。
6結(jié)語
通過深人研究和實(shí)際應(yīng)用本文構(gòu)建的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的圖書資源共享模型,發(fā)現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)在圖書資源共享模式中具有一定的應(yīng)用前景與可行性,可擴(kuò)展至公共圖書館聯(lián)盟、城市閱讀空間網(wǎng)絡(luò)等場景。通過構(gòu)建區(qū)域性文獻(xiàn)資源共享區(qū)塊鏈平臺,實(shí)現(xiàn)線上線下的全域流通,能夠有效解決傳統(tǒng)圖書資源共享模式中存在的信任危機(jī),滿足用戶個(gè)性化的文獻(xiàn)需求。但由于跨鏈操作涉及不同鏈與不同系統(tǒng),底層技術(shù)、協(xié)議不斷涌現(xiàn),復(fù)雜性持續(xù)增加,可能也會導(dǎo)致溯源流程復(fù)雜煩瑣,圖書資源共享意愿低,圖書最終回歸藏而不用的尷尬局面。因此還需要設(shè)計(jì)更為合理的信任建立機(jī)制,保障各參與方能夠相互信任,完成跨鏈數(shù)據(jù)流通,解決信任危機(jī),提高可擴(kuò)展性。
在未來的研究中,本項(xiàng)目組成員將進(jìn)一步探索區(qū)塊鏈技術(shù)在圖書資源共享模型中的實(shí)踐落地,建立高校一公共館一出版機(jī)構(gòu)的跨領(lǐng)域聯(lián)盟鏈,驗(yàn)證模型在多元主體協(xié)同中的適用性[,打造更為高效、智能的圖書資源共享平臺。同時(shí),也需要對不同類型機(jī)構(gòu)和各類型文獻(xiàn)資源再進(jìn)行深入調(diào)研和分析,通過理論研究與實(shí)踐探索,不斷推動創(chuàng)新圖書資源共享傳統(tǒng)服務(wù),滿足用戶個(gè)性化的文獻(xiàn)資源需求。
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蔣繼平廣西師范大學(xué)圖書館副研究館員。廣西桂林,541004。
李盛慶常熟理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院講師。江蘇常熟,215500。
(收稿日期:2024-04-01 編校:董瑩,曹曉文)