摘要：区块链技术是比特币开发的底层技术之一, 具有去中心化、高度信任、可追溯性、开放性等特点, 区块链技术现在已经在各个领域得到了广泛的利用。文章将区块链技术与图书馆领域相衔接, 分析了区块链技术与图书馆领域的契合性, 探讨区块链在图书馆中的技术应用前景。

　　关键词：区块链; 智能图书馆; 技术应用;

　　大数据、云计算、人工智能等计算机技术正在改变着图书馆的现在和未来, 越来越多的技术应用于图书馆领域, 使得图书馆变得更加的现代化、智能化、智慧化。区块链技术是近年来兴起的数据库技术之一, 它运用点对点的分布式数据库系统构建方式, 建立起开放式账簿, 由一串按照密码学方法产生并加盖时间戳的数据块即区块组成, 形成区块链1。将这一技术应用于图书馆, 将使图书馆的功能与服务产生一系列变化, 本文试从区块链技术出发, 将区块链与图书馆技术相连接, 探讨区块链技术在图书馆领域的应用前景。

　　1 区块链概念与技术概述

　　1.1 区块链技术的概念

　　2013年起, 区块链技术逐渐得到国内外业界同仁的广泛关注, 并在2015年得到了迅猛发展。2016年, 国务院印发的《“十三五”国家信息化规划》首次将区块链技术纳入其中, 为区块链技术的发展提供了政策引领2。2017年中国工业和信息化部成立了“可信区块链开放实验室”的研究机构, 为区块链技术在中国的持续发展提供助力。2018年2月26日《人民日报》17版“经济周刊”用《三问区块链》《做数字经济领跑者》和《抓住区块链这个机遇》3篇文章整版报道了区块链, 也表明主流媒体对区块链技术的关注3。

　　区块链技术源自于比特币的开发, 它是比特币底层支撑技术之一, 最早是在2008年中本聪 (Satoshi Nakamoto) 在比特币论坛发表的论文《Bitcoin:A peer-to-peer electronic cash system》, 即《比特币:一种点对点的电子现金系统》中对区块链技术进行了阐述4。之后, 不同的学者对区块链的概念进行了不同的解读。笔者对几种主流观点进行研读后, 认为区块链技术是一种数据库技术, 它将区块以链的方式组合在一起;区块链技术是一个分布式记账技术, 其所构建的电子账簿具有去中心化和不可篡改的特点;同时, 区块链技术也是一项互联网应用协议, 能够实现在无第三方监督的状态下建立彼此的信任。因此, 区块链是一种技术方案, 这一方案是由多种技术整合而成的技术集, 是互联网+时代的创新技术模式。

　　1.2 区块链的核心技术

　　区块链技术以去中心化和高度信任的运行方式维护数据库, 数据库中的每个区块包含区块头和区块体两部分, 它们共同记录了系统的全部数据信息, 并使用数字签名验证信息的有效性和完整性, 通过密码学原理链接到下一个区块并形成一条主链。这种链式结构使得各个区块依次环环相接, 形成从创世区块到当前区块的一条最长主链, 这样就记录了区块链数据的完整历史。区块链的核心技术主要包括分布式账本技术、非对称加密算法及智能合约技术。

　　(1) 分布式账本技术

　　分布式记账技术的原理是将区块链看作一个账本, 所有交易的记账由分布在系统中的不同节点共同完成, 并且每个节点记录的都是完整的账目, 这种去中心化的记账方式, 避免了传统意义上由管理员管理账本的弊端, 每一个节点都可以以复制的方式获取账目的完整版本, 从而保障和监督了交易的完整性和合法性。

　　(2) 非对称加密算法

　　非对称加密算法是利用公开密钥 (公钥) 和私有密钥 (私钥) 的不对称性, 在加密和解密的过程中保障信息安全。在加密过程中, 可以利用公钥加密信息, 而解密过程中, 只能利用私钥解密信息。公钥可以公开, 以保障信息的真实性;私钥则严格保密, 以保障信息的安全性。

　　(3) 智能合约

　　智能合约是运行在共享区块链数据账本上的计算机程序, 它是一种嵌入式的程序化合约, 由参与合约的各方共同制定, 形成透明脚本代码, 经检查、测试无误后, 以智能合约的形式部署在区块链上, 在运行后合约各方都无法干预、控制、反悔和篡改, 保障了数据运行和程序运行的可信度。

　　1.3 区块链技术的特点

　　由于区块链在设计中采用特殊的数据结构与运作机理, 使得区块链技术区块链呈现出以下技术特点。

　　(1) 去中心化

　　区块链去除了中心管制限制, 将记录与存储的权限分布至系统内的所有节点, 每个节点通过点对点的网状结构实现数据信息的自我验证、传递和管理, 各节点之间的地位是平等的, 大家共同维护系统的功能。任何节点遭到损坏或出现异常情况, 都不会影响系统的正常运行, 这样就保障了区块链系统的安全性和可靠性。

　　(2) 共识机制

　　区块链技术以智能合约的形式确认共识机制, 运用技术规则提升信用的可靠性。实现信任的方式不再基于第三方的背书而是所有参与个体对共识机制的认可和支持。共识机制下, 只有超过51%的节点成员达成共识, 交易才可能发生, 这样大大减少了交易中的失信行为和伪冒交易发生的可能性。

　　(3) 可追溯性

　　区块链采用时间戳技术, 将时间维度添加在链式区块结构里, 这样可以清晰记录交易的先后顺序, 使得数据具有较强的追溯性和可验证性。两个区块之间通过加密与解密的方式相连接, 运用密码学技术可以任意追溯区块内的数据信息5。

　　(4) 开放性

　　区块链系统是一个开放的系统, 除了账户信息和交易各方的私密信息外, 系统内的数据对所有人都是开放的, 可以通过公开接口查询数据内容, 这是一种高度透明的信息存储方式。区块链技术本身也具有开源、透明的特性, 系统参与者能够知晓系统的运作规则和数据内容, 任意节点间的数据交换通过数字签名技术进行验证, 既保证了数据的安全性, 又增加了数据的透明度6。

　　2 区块链与图书馆领域的契合分析

　　2.1 去中心化增强了话语权和共识度

　　区块链采用的去中心化方式, 使系统内的任何节点都具有平等的话语权, 任何节点都可以获取到交易和数据的完整记录, 这就增强了每个节点的话语权;区块内的决策和规则制定通过共识机制来建立, 可以使各节点之间增强信任度, 并通过技术手段控制交易和数据传输的安全性。这在图书馆领域可以减少数据处理的复杂性和解决谈判中的信息不对称问题。

　　2.2 基于加密算法的不可篡改性提升了数据安全性

　　区块链是由一个个的区块组合而成的, 每个区块与哈希值相对应, 任何一个区块被修改, 都要同时修改其后面的所有区块, 每个区块又通过密码学原理连接, 也增加了恶意篡改的难度。这种不可篡改性可应用于图书馆大数据收集、学习认证、解决版权纠纷等领域。

　　2.3 智能合约技术为图书馆智能化发展提供契机

　　智能合约技术是一种嵌入式的程序化合约, 由参与合约的各方共同制定, 形成透明脚本代码部署在区块链上, 运行后合约各方都无法干预、控制、反悔和篡改, 保障了数据运行和程序运行的可信度。这种技术可以应用于图书馆的业务流程优化、图书馆智能机器人开发等领域。

　　2.4 可追溯性保障了大数据获取的完整性

　　区块链采用时间戳技术, 任何交易和数据处理都会用时间戳记录下来, 时间戳是唯一且不可伪造的, 保证了所有历史数据的可追溯性。这一特性可以保证图书馆大数据获取的完整性, 防止恶意篡改和删除。

　　3 区块链理念下图书馆技术应用前景

　　3.1 应用于图书馆智能设备的研发

　　2018年1月1日, 上海图书馆第一台机器人馆员正式上岗, 图书馆智能化时代正在到来, 越来越多的智能设备将陆续进入图书馆为用户提供服务。应用区块链技术进行图书馆智能设备研发肯定会成为未来的一个发展趋势, 区块链的分布式记账技术、非对称加密算法及智能合约技术, 将为图书馆机器人研发提供有效的技术保障, 将智能设备与读者使用行为融为一体, 不限终端随时交换数据信息, 并实现有效存储和分析, 为机器人的学习提供大数据支持。

　　3.2 应用于用户教育的学习认证技术

　　区块链可以为用户提供不可篡改的分布式数据记录, 这样可以随时记录学习者在应用软件中的学习轨迹, 储存学习者的学习行为和学习成绩。因此, 图书馆可以基于云端服务器建立区块链的公共服务平台, 记录学习者的学习行为, 这些学习行为可能不局限于一个图书馆, 可以在图书馆联盟内甚至全国乃至全球的图书馆中共享。图书馆在评估用户的信息能力时也可以从云端服务器获取用户的学习记录, 结合测评结果颁发认证证书。

　　3.3 应用于图书馆数据安全保障

　　大数据技术是近年来十分热门的新兴技术之一, 利用大数据技术可以实现对海量数据的收集、整理、分析和利用。但在现实层面, 大数据的收集和获取却存在困境, 出于安全性、数据所有权、价值密度等多重因素的考虑, 在很多领域包括图书馆, 大数据的收集和处理存在很多现实的困难。区块链技术是一种高速度、低成本、安全性高、错误少、不可篡改、去中心化的系统, 将其与大数据相结合, 可以突破大数据收集的现实困境, 通过智能合约的方式, 建立共识机制, 保障数据获取的安全性和权益归属, 从而解决图书馆大数据获取的难题。

　　3.4 应用于图书馆服务链体系构建

　　图书馆发展至今, 已成为提供知识服务的智能服务机构, 在服务体系的构建上, 也可以采用区块链的理念, 建设图书馆的服务链体系, 将各项服务打造成不同的区块, 并将之连接起来, 形成一个闭合的服务链条, 彼此之间建立良好的沟通与交流渠道, 系统自动记录服务的内容和用户使用的足迹。这样一方面可以提升图书馆服务的价值, 另一方面也可以结合大数据分析技术, 深挖用户需求, 打造更加精细化的服务。

　　3.5 应用于图书馆资源共享建设

　　无论是高校图书馆还是公共图书馆, 都在致力于建设一个完善的资源共建共享系统, 在我们畅谈共享经济的今天, 图书馆信息资源的共建共享更能够反映出共享的经济性和重要性。利用区块链的分布式账本技术, 可以将不同的信息资源分布式存放在不同的区块中, 这些区块可以由单一的图书馆构成, 每个图书馆都是一个节点, 通过点对点的传播方式, 所有节点将通过达成共识的智能合约, 以协议的方式直接共享信息资源, 这样可以大大提高共享的效率, 同时也解决了信息孤岛带来的问题。

　　3.6 应用于图书馆知识库建设

　　很多图书馆都开发了机构知识库, 将机构自身及机构成员的科研成果构筑在知识库内, 利用区块链技术, 可以构建出一个更加灵活和自由的知识库平台, 并同其他知识库连接起来, 形成一个全球性的开放知识库系统。区块链技术打破了传统开放资源使用集中管理的方式进行权限验证、内容存储与服务的模式7, 而是将知识的共享以去中心化的验证方式和分布式存储方式进行, 这样知识库的使用者可以随时获得访问知识库的权限, 不需进行上层审批和授权。

　　4 面临的挑战

　　4.1 技术研发力量

　　区块链技术是一项新的计算机应用技术, 图书馆是否能够配备足够的技术研发力量, 将区块链技术与图书馆相结合, 可能是现今面临的一大挑战。当然这项挑战可以随着技术的不断成熟, 并辅以一定的外部研发力量加以解决。

　　4.2 技术本身的弊端

　　区块链技术并非是没有缺陷的技术, 自身也存在一定的弊端, 其中普遍关注的就是安全性问题。虽然区块链中数据的修改需要控制51%以上的节点, 计算量十分庞大, 但也存在黑客攻击的可能性。另外, 这种不可篡改性增加了对错误数据的处理难度, 如果在写入系统时发生数据输入的错误, 再进行修改就很困难, 因此, 现在也在探讨如何在有效监管的前提下, 进行数据的修改和处理。这方面的研究在今年也有所突破, 如2018年2月美国芝加哥商品交易所就研制出了允许修改区块链协议的系统8。

　　4.3 对中心组织的威胁

　　区块链去中心化的特点损坏了中心组织或中间机构的利益, 给他们也带来了巨大的挑战。就图书馆而言, 在资源共建共享方面, 可能会给资源的提供者, 如书店、数据库厂商等带来一定的损失;在技术应用提升方面, 也会对外部技术提供者带来机遇或挑战。如何结合区块链的特点构建一个符合各节点利益的共识机制, 是未来需要深入思考的问题。

　　4.4 推广的阻力

　　区块链的技术应用在图书馆领域还是一个全新的课题, 目前还没有太多图书馆涉足这一领域, 也缺少实践的经验。那么, 在技术的推广上就会存在一定的阻力, 这样首先就要建立相应的政策引导机制, 切实保护机构和个体在区块链技术应用上的合法权益;其次也要建立广泛的共识, 确保利益各方在利益分配上的平衡;第三就是要多多借鉴国内外区块链技术在本领域和相关领域的应用实践经验, 征询有关专家, 尽早制定区块链技术在图书馆领域的应用标准, 促进区块链技术的有效推广和利用。

　　4.5 与法律法规的一致性

　　在区块链技术的应用过程中, 要注意与法律法规的一致性, 尤其涉及到资源权属纠纷、版权纠纷等问题, 要慎重对待。图书馆在制定规则和共识机制的过程中, 要聘请相关的法律专家进行分析和判断, 保持与法律法规的一致性, 减少不必要的麻烦, 保证区块链技术合法合规的应用。

　　注释
　　1Zhu H, Zhou Z Z.Analysis and Outlook of Applications of Block Chain Technology to Equity Crowd Funding in China[J].Financia innovation, 2016 (1) :29.
　　2马昂, 潘晓, 吴雷等, 区块链技术基础及应用研究综述[J].信息安全研究, 2017 (11) :968-980.
　　3中国人民银行.中国人民银行数字货币研讨会在京召开[EB/OL].http://www.pbc.gov.cn/goutongjiaoliu/113456/113469/3008070/index.html.
　　4Satoshi N.Bitcoin:A Peer-to-Peer Electronic Cash System[J].Consulted, 2008:1-30.

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