基于區塊鏈技術的高校圖書館數字化信息資源建設研究

張磊

關鍵詞：區塊鏈技術;高校圖書館;信息資源建設

摘?要：文章介紹了區塊鏈技術的含義和技術特點，分析了我國數字圖書館的現狀，探討了區塊鏈技術在數字圖書館系統建設中的應用情況，以期為高校圖書館基于區塊鏈技術構建數字化信息資源建設體系提供參考。

中圖分類號：G258.6文獻標識碼：A文章編號：1003-1588（2020）02-0042-03

1?背景

高校圖書館的數字化信息資源建設是一項長期、艱巨的工作，我國高校圖書館界對該工作進行了研究，雖取得了豐富的科研成果，但仍停留在理論研究階段，在構建基礎應用研究模型方面尚未形成可靠、系統的理論和實踐經驗。近年來，國內外學者對區塊鏈技術的理論和應用進行了研究探索，展現了區塊鏈技術的價值，引起了政府和相關研究機構的重視。筆者對區塊鏈技術的相關文獻進行檢索發現，該技術已被廣泛應用于金融服務、資產鑒定、基礎設施建設、醫療、社會保障及物流等領域，而未被應用于高校圖書館數字化信息資源建設。因此，將區塊鏈理論及其技術引入高校圖書館數字化信息資源建設具有重要的理論意義和應用價值。

2?區塊鏈技術的解讀

2.1?區塊鏈技術的定義

區塊鏈技術是將以比特幣為代表的虛擬貨幣進行加密的數據庫體系技術，區塊鏈實質上是一種分布式網絡建構的共識合作機制數據庫。區塊鏈是一種新式的去中心化架構與分布式計算模式，是云計算技術在“互聯網+”背景下的一種新型應用范式。區塊鏈技術是一種流動式數據庫技術，是云計算技術的超級加強版。隨著信息數據量的爆炸式增長，即使再強大的數據庫也面臨巨大壓力，而區塊鏈技術能通過大數據平臺的Hash算法、工作證明機制等對大數據進行儲存、計算、管理及流通。云平臺的運行需要依托大量的節點數據庫，區塊鏈技術為云平臺提供了所需的硬件、軟件，形成了一種循環式數字資源環境，既可滿足系統內的云計算需求，又可向系統外界提供服務。

2.2?區塊鏈技術的內容

2008年，中本聰在《比特幣：一種點對點的電子現金系統》一文中第一次提出了區塊鏈技術的概念。他認為，區塊鏈技術可被應用到全球所有行業，能徹底改變傳統數據庫體系和業務交互技術，成為依托信用保障的數字平臺體系。區塊鏈技術使參與鏈條中的Time戳與密碼學加密計算產生的數據塊相關聯，一個數據塊包含了對應時間內系統中的全部交易數據，并通過生成密鑰證明其數據的有效性及鏈接下一個數據塊。每個鏈接點由儲存全網數據內容的數據Block鏈接生成，比特幣系統中的每個Block存儲的是某一個Time戳的全球所有比特幣交易數據，每10min利用加密算法產生新的Block，依此推進，循環記載交易過程。

每一個數據Block都由四個要素組成，即前一個Block的Hash值、本體Block的Time戳、一個Random數和鏈接本體Block的Hash值。其中，前一個Block的Hash值作用于本體Block，并與前一個Block構造聯絡機制，首尾相連，形成數據鏈;Time戳是把控存儲Block的時段;Random挖礦獎勵機制是一種激勵措施，也是整個系統的計算手段;Hash值是該Block下各種構建信息的加密陣列，用戶必須使用密碼才能獲得數據Block下的相關信息。綜上所述，區塊鏈技術通過計算機加密算法，使“去中心化”的各個Block相連，并以時間為序，創造出新的、記載和更新數據信息的分布賬本式的云建設平臺。

2.3?區塊鏈技術的基本特點

2.3.1?“去中心化”特征。區塊鏈技術的“去中心化”并不是“無中心化”，是指所有加入區塊鏈系統的單位都可以作為一個中心，進行數據真實性的證明，解決單一數據認證不足的問題;是指不建立獨立的中心系統，不建立單獨的中央財務管理機構，數據鏈的節點間直接進行數據互通，即使大部分的節點發生錯誤，也不會影響整個系統的運行。該特點的好處是提高整個系統的信息交互率，降低消耗，增強操作的持續性。

2.3.2?自發的信任化特征。通過使用開源的計算方法使信息交互的過程呈透明化、公開化等特點，而無須通過政府或銀行及其他監管機構的監督。通過這種模式，所有在系統里發生的信息交互行為都將被真實記錄，區塊鏈中數據塊加密技術的使用，保證了所有數據的真實性、可靠性，進而形成一種無形的約束力，在這種情況下交易各方無須建立信任機制就可進行交易，甚至可以匿名進行交互。

2.3.3?集體維護特征。信息交互系統的發展與數據的快速處理能力息息相關。從單一數據庫的單一計算到分布式數據的云計算，大大提升了數據的運算效率，并通過區塊鏈節點間加密哈希樹的鏈接，構建了集體式運算規則。

2.3.4?數據庫的安全特征。普通數據庫由于系統節點單一，每個節點處于一種相對公開的交換模式，很容易受到外界的攻擊。區塊鏈技術通過分布式節點技術把節點分布到整個鏈條上，理論上如果不是整個鏈條被惡意攻擊，外部因素是無法影響數據庫安全的;區塊鏈雖然具有開放性，但僅僅是對服務于區塊鏈的數據資源和管理系統開放，對系統以外的主體則是隱藏的;區塊鏈的節點維護、數據證明機制是通過區塊鏈自身的計算機制完成的，不受外界干涉;區域塊中的每個數據塊都經過了密鑰加密，哈希樹則進行不公開身份的隱秘數據交互。因此，區塊鏈技術會引發未來信息數據存儲和交互的革命。雖然目前虛擬貨幣還沒有完全替代實體貨幣，但隨著互聯網技術的發展及P2P技術的快速推廣，在全球各大金融巨頭的帶領下，區塊鏈技術從概念走向應用已經是社會經濟發展潮流下的必然趨勢。

3?區塊鏈技術與數字圖書館

3.1?我國數字圖書館發展現狀

國家圖書館結合國外先進的發展理念及我國的具體情況，于1999年掛牌成立了中國數字化圖書館有限責任公司，意味著中國數字化圖書館建設工程步入正式發展軌道。2002年5月，中國高等學校數字化圖書館聯盟成立，該聯盟是由CALIS（中國高等教育文獻保障體系）及全國24家高等學校圖書館等共同籌建的。此外，一批優秀的民營企業也加入數字圖書館建設，建設了一些數字圖書館，如超星數字圖書館、書生之家數字圖書館、世紀外文數字圖書館及碧虛網電子圖書館等。但是，目前我國的數字圖書館仍處于數字化信息的開發和技術研究階段，與國外的數字圖書館相比還有一定差距。

3.2?區塊鏈技術在數字圖書館系統建設中的應用

3.2.1?區塊鏈技術在數字圖書館系統中的整體應用。如果把數字圖書館系統假定為一個賬本的話，那么對數字圖書館系統的建設就是一種記賬行為。區塊鏈技術的根本目標是找出誰來記賬和花多少時間做這件事，在選定合伙人后，由其制定規則，隨即發給所有在完成賬本的其他合伙人，所有人都能復制相同的信息，共同完成記賬行為。如果把賬本改成數據庫，就是在規定時間內找出讀寫數據庫效率最高的節點，由這個節點讀寫數據庫，并通過加密哈希值發往其他節點，所有系統內的節點都將收到相同的信息。因此，區塊鏈技術也被稱為分布式賬本技術。數字圖書館系統由采集系統、加工系統、處理系統、儲存系統、組織系統及應用系統等構成，這些系統是一種線性組織結構，其運作模式存在封閉、僵化、風險大、應變慢等缺點。但是，如果數字圖書館系統利用區塊鏈技術，就可使聯系并不緊密的子系統形成統一整體，如圖1所示。所有子系統都是中心，共同監督、協作完成數字圖書館系統建設。

3.2.2?區塊鏈技術在數字圖書館系統中的具體應用。區塊鏈技術是使用節點式結構進行數據查驗和保存，使用共享機制算法進行數據延續和創造，使用密碼學原理確保數據安全流通，使用智能合約管理數據的一種全新的分布式技術。它本質上就是一個“去中心化”的數據庫，由多個加密的數據塊組成，所有數據塊中都包含獨立的數據信息，可提供信息和產生下一個區塊。數字圖書館可利用區塊鏈技術添加時間戳，降低被外部攻擊的風險，保證數據庫的安全，實現信息的及時更新和共享。

區塊鏈技術具體應用于數字圖書館系統的方式主要有以下幾種：一是小型鏈方式。它是連接幾個特定系統的小型區塊鏈形式，該方式具有構成小、環節少、易管理等優勢，但也容易受數據量小、排他性、封閉性等因素制約。二是部落鏈方式。它是指大多數系統為了一個共同目標形成的多系統合作的區塊鏈形式。該方式具有數據量大、范圍廣、協作分布細等特點，能實現強強聯合。三是共享鏈方式。該方式是指所有系統都與數據鏈相連接，能實現共同協作。由于該方式涉及整個數字圖書館系統的運作，導致系統的維護難度較大。區塊鏈技術作為一種新興技術，基于區塊鏈技術的數字化信息資源建設的研究剛剛起步，無論是在理論研究方面，還是在應用實踐方面都存在很大的進步空間。由于新的技術在發展過程中難免會存在各種問題，很多學者在保留了區塊鏈的分布式存儲特性的同時引入了中心控制權限機制，對數據的公開程度進行了權限管理，以起到防偽及保護隱私的作用。2010年5月，高校數字圖書館資源聯盟（DRAA）成立，該聯盟利用區塊鏈技術將高校圖書館納入聯盟區塊鏈中，使用數字資源協同共享系統平臺構建聯盟節點，進行數據對接與協同。相關學者認為，未來區塊鏈的發展將擴展到“區塊鏈3.0”階段，區塊鏈技術將被應用于多個行業，推動我國經濟的發展。

4?結語

在“互聯網+”環境下，高校圖書館面臨著諸多挑戰和機遇。區塊鏈技術能改變傳統的圖書館組織體系及信息交互體系，為高校圖書館信息資源建設提供了技術支撐。因此，高校圖書館應充分利用區塊鏈技術構建數字化信息資源建設體系架構模型，解決數字化信息資源建設中存在的問題，推動圖書館事業的發展。

參考文獻：

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（編校：孫新梅）