基于“區塊鏈+圖書館”的高校誠信體系構建研究

周 婕

（遼寧師范大學圖書館，遼寧 大連 116029）

1 研究背景

2019年10月24日，中共中央政治局集體學習，就區塊鏈技術發展現狀和趨勢進行討論研究，這是中共中央政治局有史以來第一次就技術問題進行學習和討論，區塊鏈技術自此上升為國家戰略。習近平總書記在會上強調“把區塊鏈作為核心技術自主創新重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展”［1］。最高層的前瞻判斷，讓“區塊鏈”走進大眾視野，成為金融資本、實體經濟和社會輿論共同關注的焦點。雖然區塊鏈技術源于比特幣，但是國家并不支持“炒幣”，而是希望將區塊鏈的去中心化、不可篡改、公開透明等優勢應用于非網絡虛擬貨幣的各行各業中，其中也包含著社會信用及誠信體系。國家近年來一直很重視公民的誠信道德建設，早在2014年6月，為提高全社會的誠信意識和信用水平，國務院頒發了《社會信用管理體系建設綱要（2014-2020年）》［2］（以下簡稱《綱要》）。這份文件成為我國建設社會信用管理體系的一個指導性和綱領性文件。《綱要》指出要“建立起全覆蓋的社會信用信息記錄，加快征信系統建設，建立信用信息共享機制，建立誠信發布制度”。這些和區塊鏈技術理念不謀而合，用區塊鏈記錄社會信用記錄，可以讓其公開透明、不可篡改，讓“老賴”們無從抵賴，區塊鏈征信記錄上有失信及強制執行記錄，則飛機高鐵、購買不動資產、房屋裝修、駕車上高速等所有行為都會受限，而失信人也會因震懾于網絡公開化而自覺減少失信行為。2016年12月國務院辦公廳頒發了《關于加強個人誠信體系建設的指導意見》要求全面加強校園誠信教育，建立健全18歲以上成年學生誠信檔案，針對不誠信行為開展教育，并依法依規將相關信息記錄個人信用檔案［3］。因此作為“大學心臟”的高校圖書館，也有義務在讀者誠信體系建設中做相關的應用實踐研究。

隨著我國社會誠信體系的逐漸發展和不斷完善，一旦建立了比較完備的個人信用制度，確立了相關的法律法規，不但有利于圖書館的讀者信用管理，對于整個社會征信系統的建立也是巨大的促進［4］。高校圖書館的讀者絕大多數都是誠實守信的，從他們的借還書記錄，座位預約記錄，論文發表記錄等可以對應看出個人的借閱誠信、履約誠信以及學術誠信。但是也不乏極少數的讀者存在失信行為：逾期不還、書籍惡意損毀、失約占座、論文抄襲等，雖然在圖書館的OPAC管理系統中均有記錄，但是因為各圖書館系統的記錄都具有中心化，“信息孤島”的特性，讀者畢業離開學校后，對讀者未來誠信檔案記錄不提供任何借鑒或者幫助，因此對讀者沒有任何威懾力和影響力，讀者很可能繼續失約或失信。因此，要從根本上解決該問題，引入區塊鏈技術記錄高校讀者誠信檔案是一個很好的選擇，去中心化的區塊鏈記錄了讀者所有的誠信記錄，每個節點共享信息真實有效，不可偽造，不可篡改，失信成本或者說失信代價非常高，為了日后進入社會，在就業、購房、貸款等征信系統中保持更良好的記錄，讀者會更加主動自覺地維護好個人名下的信用檔案，校園誠信問題將迎刃而解。

2 研究現狀

區塊鏈早期的定義來自華爾街日報：區塊鏈是一種數據結構，借助這種數據結構可以構建數字化賬本，并通過分布式的節點共享保存。通過加密技術可以保證在去中心化的網絡里實現賬本數據在網絡中安全地傳輸和共享。百度百科對區塊鏈的定義為：從科技層面來看，區塊鏈涉及數學、密碼學、互聯網和計算機編程等很多科學技術問題。從應用視角看，區塊鏈是一個分布式的共享賬本和數據庫，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點。這些特點保證了區塊鏈的“誠實”與“透明”，為區塊鏈創造信任奠定基礎。而區塊鏈豐富的應用場景，基本上都基于區塊鏈能夠解決信息不對稱問題，實現多個主體之間的協作信任與一致行動［5］。

區塊鏈技術起源于金融行業，但目前已廣泛應用于各行各業，Ting Chen等［6］將區塊鏈中的分數演算模型應用于銀行信貸系統，Steinwandter Valentin等［7］將區塊鏈技術應用于制藥業數據完整性驗證，XuWang等［8］將區塊鏈應用于物聯網容量測試研究中。圖書館的區塊鏈應用最早始于美國，2017年美國政府撥付10萬美元給美國博物館與圖書館服務研究所用于探索區塊鏈技術在圖書館數字管理方面的應用［9］,并在2018年4月舉行的Computers In Libraries 2018論壇的其中一個重要議題定為“區塊鏈對于圖書館的可能性”［10］，圣荷西州立大學也在知名討論區gitHub上建立了區塊鏈的圖書館應用平臺“LibChain”，目前該平臺已經匯聚了包括康奈爾大學等諸多研究機構的相關技術人員，并上傳了相關的區塊鏈軟件模組、資料等，研究平臺當前的主要研究方向是應用區塊鏈技術建立分布式圖書館環境(Distributed Library Environment)［11］。位于美國馬薩諸塞州劍橋市的軟件公司Learning Machine和麻省理工學院的媒體實驗室以及注冊辦公室合作，學生可以選擇下載區塊鏈錢包，安全存儲和分享自己的文憑。

國內的圖書館區塊鏈研究尚處于起步階段，截止到2019年11月，在CNKI中檢索關鍵詞為“區塊鏈+圖書館”，僅27篇文章,關鍵詞為“區塊鏈+高校+圖書館”僅4篇。房永壯等［12］研究圖書館利用區塊鏈技術確保信息的安全存儲，防止網絡攻擊，避免突發事件造成的數據丟失。陳小平［13］闡述了區塊鏈技術在圖書館智慧服務中讀者體驗、效率、費用及安全方面的優勢。黃敏聰［14］提出了基于區塊鏈的分散性借還書服務模式，并構想出科研服務區塊鏈化和服務績效評價的區塊鏈化。趙闖等［15］認為區塊鏈可以應用于圖書館讀者學習認證、數據安全、服務鏈體系、資源共享以及知識庫建設。區塊鏈分為：公有鏈、聯盟鏈和私有鏈，沈凱旋等［16］應用聯盟鏈構建了圖書館信息資源安全共享模型LibRSM,增強了加入聯盟鏈的館與館之間的信息資源共享。田新華［17］同樣采用聯盟鏈提出館配電子書出版交易平臺的架構設計。鮑遠芳等［18］探討了區塊鏈在圖書館文獻資源建設和存儲方面的應用。周耀［19］研究了基于區塊鏈技術的分布式館藏存儲系統、閱讀系統、信用系統和網絡教育系統，其中，信用系統分為存儲層、驗證層、區塊鏈層和平臺層，層級內部的具體實現和應用還未深入研究。受其啟發，本文將設計高校誠信檔案的數據結構存儲模式以及區塊鏈具體實現,為將來全面展開區塊鏈技術在高校誠信檔案納入社會征信系統中的應用提供模型及實踐的借鑒及參考。

3 區塊鏈在高校誠信體系中的應用

區塊鏈構建分布式對等網絡系統，用分布式系統共識算法確保多地域分布的計算機維護相同的用戶誠信檔案數據庫。避免中心服務器被攻擊，也可以防止篡改。區塊鏈的不可篡改性有效地解決用戶檔案的可信度問題。區塊鏈中的每一個具體的節點記錄都在授權范圍內完成，密碼學和多方存證保證了上鏈信息的不可抵賴和不可偽造。但是用戶誠信檔案的數據量龐大，當前的區塊鏈存儲容量和計算能力對于大數據來說都是不夠的，用戶誠信檔案不太可能全部存放在區塊鏈中。因此合理設計區塊鏈數據結構分布存儲十分必要，有效存儲后需要解決數據上鏈實際應用問題，涉及隱私數據可采用非對稱密碼學和數字簽名進行隱私保護，從而完善區塊鏈在用戶誠信檔案中的應用。

以讀者在區塊鏈中上傳論文成果為例，一旦論文成果入鏈，無法撤回，則在各節點上均有該信息塊，如果涉及抄襲，則有其他節點有異議者申請再次確權，一旦確認為抄襲，則此次抄襲失信行為成立，失信結果入鏈，在該讀者用戶誠信檔案鏈上會記錄其上傳抄襲作品及被記錄失信的全過程，以此防止讀者抱有僥幸心理將抄襲作品上鏈。在高校讀者畢業、就業時，用人單位可通過區塊鏈應用查詢該學生的信用情況，作為用人依據，不可篡改，安全有效。

3.1 區塊鏈數據存儲

經過數字簽名的確權信息才能放到區塊鏈中，數字簽名區塊鏈具有不可抵賴和不可篡改的優勢。因區塊鏈存儲容量有限，在公開鏈中每一個客戶端都共享著同樣的用戶檔案數據區塊鏈，因此不適合存儲過于龐大的數據量，可以將用戶的身份ID，數字簽名，個人信息檔案的表頭Hash值，誠信檔案的表頭Hash值，資產檔案的表頭Hash值等保存在區塊鏈中，見圖1，這樣可以保證：(1)數據不被篡改，因為一旦篡改，表頭哈希值以及簽名將不正確，會被探測出來。(2)數據不被刪除，因為一旦刪除，區塊鏈具有單增的特性，會探測到刪除的情況。(3)數據不可偽造，造假的數據缺乏正確的簽名，其哈希值以及簽名不能夠保存在區塊鏈上。

用戶檔案文件，包括證書、視頻、照片等二進制文件在鏈下分布式文件系統進行存儲，通過鏈上對應的Hash值進行查詢及驗真。用戶信息檔案包含身份證、駕駛證、戶口本、護照、居住證等證明個人身份的文件及個人電子簡歷等信息。用戶誠信檔案包含個人成年后的所有誠信記錄，本文及以下內容僅討論高校圖書館所記載的誠信檔案，包含借閱誠信、履約誠信、學術誠信三方面內容，見圖2。用戶資產檔案包含個人名下的所有資產，包含銀行存款、負債、房屋產權、車輛產權等。

3.1.1 借閱誠信

借閱誠信包括借閱歷史記錄、當前借閱記錄、圖書預約以及是否按期履約記錄、數字資源下載記錄、圖書逾期未還記錄、違反圖書館規則例如惡意損毀書籍、惡意下載數據用于營利性用途等違規記錄、參與圖書館活動以及為圖書館出謀劃策等義工活動記錄。

3.1.2 履約誠信

圖書館座位管理系統記錄著讀者的預約座位記錄、到館履約記錄、占座失約記錄以及其他一些違反座位預約管理系統規則的違規記錄。

3.1.3 學術誠信

學生誠信記錄中包含著讀者的論文成果記錄、專利項目記錄、取得的各種資格證書認證、畢業證書、學位證書、各種榮譽證書以及被認定為的一些學術不端記錄。

圖1 用戶檔案區塊鏈鏈上存儲

圖2 高校圖書館記載的誠信檔案

3.2 入鏈實現

用戶檔案的上鏈和鏈下分布式文件系統上傳可以采用阿爾山的BaaS平臺ArxanChain，其核心層（ArxanChain-core）基于Fabric最新版本的框架及標準，是開源的區塊鏈技術服務平臺。Arxan-Chain BaaS針對圖片、文件等資料，提供了鏈上鏈下存儲，同時ArxanChainBaaS的資產交易服務（wallet-ing）也提供了非常豐富的接口API，進行數據入鏈以及數字存證文件上傳等操作。入鏈的具體流程：

①用戶在區塊鏈上實名認證注冊，獲取DID，個人身份證作為唯一標識；

②系統為每個讀者生成一對公鑰和私鑰；

③用戶登錄后上傳名下所有權的檔案資料；

④誠信記錄系統會發送一個帶有用戶誠信檔案內容信息的簽名文件給圖書館，圖書館進行確權；

⑤確權不成功則不入鏈。確權成功，將此簽名及用戶檔案Hash值廣播到各個分布式客戶端；

⑥各客戶端收到此信息后，先用圖書館公鑰解密，獲得讀者用戶簽名的文件，然后用讀者公鑰解密，確認讀者簽名文件和圖書館文件中的信息是否一致，如果一致，將此區塊加到此讀者的區塊鏈上，如果不一致，拒絕加到區塊鏈；

⑦資料入鏈，用戶檔案的時間戳，對應表頭Hash值，以及區塊鏈的transaction信息，返回給用戶；

⑧用戶查詢已入鏈的檔案信息列表及確權信息。

使用BaaS SDK調用區塊鏈接口：調用BaaS SDK為每個注冊用戶生成一個唯一身份ID(DID)，調用BaaS SDK的POE數字存證接口創建用戶檔案的描述信息，調用BaaS SDK upload File接口為數字存證上傳文件。利用ArxanChain完成統一身份標識服務、用戶誠信檔案存證、誠信檔案溯源等服務。

3.3 數字簽名技術

區塊鏈上面的數據原則上是公開的，因為多方需要使用相同的應用去驗證數據，但是用戶部分檔案具有隱私合法性，例如未公開發表的實驗數據、個人銀行資產存款信息等，區塊鏈也提供數據隱私的保護技術，可以通過非對稱密鑰數字簽名技術,驗證發送方和授權接收方的合法性，以此保證用戶檔案的私密性。

非對稱密鑰體系中，密鑰是成對生成的，每對密鑰由一個公鑰和一個私鑰組成。在實際應用中，私鑰由擁有者自己保存，而公鑰則需要公布于眾。發送方將區塊信息通過Hash算法生成哈希散列值，經過私鑰加密，連同數字簽名發送給接收方。接收方將收到的數字簽名通過公鑰解密生成的散列值，與收到的區塊信息散列值進行匹配，匹配成功則表示確認授權，完成對區塊鏈主體的信用認證，見圖3。

圖3 數字簽名

4 結語

通過區塊鏈技術對用戶誠信檔案進行資料確權和保護，一方面是利用區塊鏈可追溯多中心化不可篡改等特性，更好的保護確權資料，保障誠信用戶的權益，在用戶需要維權時，只需要提供該用戶在區塊鏈上的hash值即可。無需泄露真實的數據內容即可證明文件的所有者，減少了繁瑣復雜的維權程序。另一方面，對于失信用戶，區塊鏈的公開透明等特性也能起到震懾作用，在其就業、貸款等需要查閱征信信息時，用戶為了維護其良好的信用檔案，會盡量增加自己的誠信記錄，減少或杜絕失信行為。區塊鏈技術因其剛起步，還缺乏相應的行業技術標準，另外，區塊鏈讀者誠信檔案目前還需要圖書館人工驗證確權方可入鏈，耗費人工時間成本，隨著電子信息化和智能化不斷發展，誠信記錄電子化，記錄的AI確權方法等問題還有待進一步研究。