區塊鏈技術驅動智慧圖書館智慧增值服務路徑研究*

楊 群 黎雪松 王毅菲

（四川輕化工大學圖書館 四川自貢 643000）

區塊鏈的出現始于2008年末一個自稱為中本聰（Satoshi Nakamoto）的人或者團體發表在比特幣論壇的一篇論文Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system[1]。該文指出區塊鏈技術是構建比特幣系統的基礎技術，是比特幣系統底層支撐技術之一，區塊鏈記錄了所有元數據和加密交易信息，建立一個完全通過點對點技術實現的電子現金系統，交易雙方不需要通過第三方參與直接進行交易。作為比特幣底層技術的區塊鏈一直被當作配角，并未引起學界的關注，到2015年12月，Linux基金會發起了Hyperledger開源區塊鏈項目，目的是發展跨行業的商業區塊鏈平臺[2]。2016 年10月，工信部信息化和軟件服務業司指導編寫了《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》，對區塊鏈技術的發展提供政策支持[3]，作為比特幣系統底層的區塊鏈技術逐步得到重視，成為各國政府、科研院所關注的焦點，區塊鏈技術的研究由此拉開了序幕。習近平總書記在出席中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會時曾強調，區塊鏈作為新一代信息技術加速突破應用，世界正在進入以信息產業為主導的經濟發展時期[4]。

區塊鏈與大數據、人工智能、云計算、物聯網、量子通信等新型技術的融合，已經成為信息技術領域熱門的話題。圖書館每次進步離不開技術的創新和突破，如物聯網的進步、大數據技術的應用、云計算的興起等，為圖書館由被動服務向主動服務的跨越變革不斷助力。區塊鏈技術的去中心化、不可篡改、開放和透明、安全和可信的核心特征契合共享公共文化服務，尤其是智慧增值服務現實發展的要求。區塊鏈技術驅動智慧圖書館智慧服務進程、對智慧服務模式起促進作用已成業界共識。在區塊鏈技術驅動下，圖書館利用區塊鏈技術的核心特征優勢，將資源數據、用戶數據等存儲在區塊鏈中，構建一種基于區塊鏈技術的智慧增值服務模式，實現圖書館和用戶之間、用戶和用戶之間的智慧化管理，保證流通數據、共享數據的安全可靠，保障用戶隱私數據的安全。

1 區塊鏈的概念和數據結構

1.1 區塊鏈的概念

對于區塊鏈的定義，目前尚無定論，維基百科上將區塊鏈（block chain或blockchain）定義為：由比特幣衍生出的一種加密貨幣序列交易的分布式數據庫技術[6]。區塊鏈是一串使用密碼學方法產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次比特幣網絡交易的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。巴比特網站上的區塊鏈定義為：區塊鏈由一串使用密碼學方法產生的數據庫組成，每一個區塊都包含了上一個區塊的哈希值，從創世區塊開始連接到當前區塊，形成區塊鏈[7]。呂方婷通過梳理已有的區塊鏈定義，總結了區塊鏈的3個基本要點：區塊鏈是一種數據塊，區塊鏈用于記錄數據，區塊鏈是一種記錄方式和記錄結構[8]。

區塊鏈的定義雖然不同，但本質上都是一樣的，即區塊鏈的核心特征是：去中心化、安全可信、不可篡改、開放透明。區塊鏈最大的特征就是去中心化，在區塊鏈系統中，任何交易不需要中心化的結構，都使用分布式存儲和計算，系統中的任意節點都具有提供記賬和存儲的功能，當系統中某一節點或若干節點報錯時，不會影響整個區塊鏈系統的運轉，仍然正常進行數據的存儲和計算；區塊鏈在協商一致的協議和規范框架下，使用“非對稱加密”解決節點間的相互信任問題，所有節點都參與自由安全通信和共同維護[9]，同時借助分布式系統，由各節點的工作量證明等共識算法形成的強大算力來抵御外部攻擊、保證區塊鏈數據不可篡改和偽造[10]，因而具有較高的安全可信性；區塊鏈存儲在由多個節點組成的分布式網絡上，對新交易的數據塊進行加密并通過系統中所有節點的驗證，按照時間順序添加到區塊鏈上，并永久存儲，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對數據的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高；分布式網絡上交易記錄信息不包含任何隱私，而且對全網節點的數據更新是透明的，區塊鏈中的任一節點都有一份完整的副本，除交易雙方的私有信息外的所有數據信息都對全網公開，所有交易的用戶共享一個公共區塊鏈，克服了因某一節點故障導致整個系統癱瘓的弊端，開放透明的特征奠定了區塊鏈系統值得信任的基礎。

總之，區塊鏈是將密碼學原理、點對點網絡通信、分布式存儲等多種技術與數據庫巧妙地融合在一起，形成的一種新的數據記錄、傳遞、存儲與呈現方式[11]，構建數據存儲、交易、驗證的新型分布式架構，保障在不通過第三方機構信用的條件下，實現數據的安全可靠、不可篡改以及開放透明的特點。

1.2 區塊鏈的結構

1.2.1 區塊結構

區塊鏈是“區塊”+“鏈”的數據結構，區塊是區塊鏈的核心結構單元，區塊鏈由區塊互相連接而成。區塊是記錄交易的特殊的數據結構，主要包括區塊頭和區塊體兩部分，反映了一筆交易信息的去向，區塊是區塊鏈的基本單元和主要數據存儲結構，區塊的內部結構如圖1所示。

圖1 區塊的內部結構

區塊頭參數值的描述如下：①版本號：用于監測軟件／協議更新并隨軟件升級變化；②時間戳：記錄該區塊的寫入時間，使區塊的鏈接具有時間順序，在區塊鏈內增加時間維度，為區塊鏈分布式系統無法篡改提供證據；③隨機數：用于證明工作量算法的計數器，它在區塊中被定義為“礦”。區塊鏈通過挖礦算法 PoW（Proof of Work）來確定記賬權，也就是第一個找到隨機數 Nonce 的礦工擁有記賬權；④前一區塊Hash值：前一個區塊Hash值，是形成區塊鏈的關鍵；⑤目標哈希：引用區塊鏈中父區塊哈希值；⑥塊Hash值：塊Hash值是對當前區塊進行哈希計算并由挖礦得到；⑦塊高度：該區塊在區塊鏈中的位置；⑧難度：區塊鏈系統中產生區塊的速度，控制在每10分鐘產生1個區塊；⑨Merkle根: 對區塊體里的交易記錄通過Merkle 算法得到的根節點Hash值，驗證該區塊中全部交易數據的樹根數據。

區塊所承載的任務數據是區塊主體記錄的所有交易信息，包括交易雙方的私鑰、交易的數量、電子貨幣的數字簽名等。

1.2.2 鏈式結構

區塊鏈系統中創建的新區塊記錄了一定時間內的全部交易，新區塊包含了上一區塊的Hash值，通過該參數就可以識別上一區塊，由此形成一條完整的交易鏈條。為保證數據的唯一性使用上一區塊的Hash 值、新區塊頭參數和隨機數生成新的區塊，已經達成的交易的區塊連接在一起形成了一條主鏈，所有參與計算的節點都記錄了主鏈或主鏈的一部分。每一個區塊都保存了上一個區塊的哈希值，使得每個區塊都能找到其前一個區塊，這樣就將這些區塊連接起來，形成了一個鏈式的結構。鏈式結構把數據信息分成區塊，每個區塊通過字段按順序鏈接到上一區塊，整個鏈結構包括所有完整的數據，并且不可篡改，區塊鏈結構如圖2所示。

圖2 區塊鏈結構

2 區塊鏈技術驅動智慧圖書館的智慧增值服務的發展

2.1 區塊鏈技術下智慧圖書館的智慧服務研究現狀

2003年芬蘭奧盧大學圖書館學者Markus Aittola 發表題為《智慧圖書館：基于位置感知的移動圖書館服務》的論文，首次提出“智慧圖書館”這一概念，將其定義為一種不受空間限制且可被感知的，可以幫助用戶找到所需圖書和相關資料的移動圖書館服務[12]。2004年，Mark Miller在一次會議上指出，智慧圖書館就是軟件質量工程、科學計算在圖書館中的實踐應用。2008年IBM提出以物聯網技術為支撐的“智慧地球”的概念[13]，才真正引發社會各界對“智慧”概念的關注。各領域掀起對“智慧”概念的研究熱潮，隨后出現了智慧城市、智慧旅游、智慧圖書館等概念。國外學者Mohd Kamir Yusof 和Younghee Noh從技術角度對智慧圖書館進行研究。Mohd Kamir Yusof認為智慧圖書館是一個引入NFC（Near Field Communications，近場通信）的圖書館管理系統，“智慧”意味著圖書館用戶可以使用集成了NFC技術的移動設備完成任何相關的圖書館事務；Younghee Noh則從更廣泛的層面對智慧圖書館進行解讀，認為可以用智能圖書館、情境感知技術、開放資源、大數據、云服務等實現智慧服務。臺灣學者林榮睿的《智慧型圖書館建筑思考》是我國最早對智慧圖書館的理論研究。嚴棟發表的《基于物聯網的智慧圖書館》一文，從感知計算的角度對智慧圖書館進行定義，認為“智慧圖書館=圖書館+物聯網+云計算+智慧化設備”，標志著我國學術界對智慧圖書館的理論研究進一步深化。圖情領域的學者從知識服務和技術應用方面探討智慧圖書館的概念。孫守強認為智慧圖書館資源高度共享，利用各主體的資源和管理優勢，可降低資源管理成本，提高數字資源質量[14]；廖嘉琦認為圖書館智慧服務的內涵將服務原則、服務策略、服務模式等一系列服務理論包括在內，共同構成智慧服務的體系[15]；王世偉則將智慧圖書館上升到全面互聯的高度，認為智慧圖書館應該具有互聯、高效、便利三大特點[16]；上海交通大學圖書館館長陳進認為智慧圖書館是一個智慧協同體和有機體，它有效將資源、服務、技術、館員和用戶集成在一起，在新型技術和智慧型館員團隊的支撐下，向用戶提供發現式和感知化的按需服務。陳小平認為區塊鏈技術助力圖書館智慧服務在管理體制、機構庫建設、知識交易服務模式上的轉變，滿足讀者對館內設備空間使用與網絡學習交流平臺的智慧服務需求，是實現圖書館服務以讀者閱讀需求為中心的捷徑[17]；曾子明根據智慧圖書館資源管理研究現狀、區塊鏈的去中心化思想和技術，分析了去中心化智慧圖書館MVS（Mobile Visual Search，移動視覺搜索）的含義及管理要求，構建了去中心化智慧圖書館MVS資源管理架構[18]；周耀認為區塊鏈技術能夠有效解決傳統圖書館在信息收集、存儲安全和信息傳播等方面的難題，是構建智慧圖書館的一項關鍵性技術[19]。

智慧圖書館是以智能技術為支撐的新型圖書館，在服務運轉過程中產生的數據多源、復雜、異構，同時也更具價值，智慧圖書館不僅要改善硬件設施條件，更要在服務理念和服務路徑上進行創新，如技術和資源數據管理、資源數據管理和用戶需求、用戶需求和智慧服務的銜接等方面。豐富的館藏資源和特色館藏資源是圖書館的基礎元素和打造圖書館以“用戶至上”為導向的重要素材，而海量資源給圖書館帶來了新的問題。如何準確獲取資源信息、如何快捷向用戶推送資源、如何保障用戶的隱私信息數據以及如何利用圖書館資源、滿足用戶資源需求、通過技術達到智慧服務增值的目的，是智慧圖書館亟待解決的問題。

綜上所述，國內外學者均已圍繞智慧圖書館及區塊鏈技術下智慧服務模式的構建、智慧化服務方式等為主題進行研究，以期解決圖書館傳統服務存在的問題。筆者嘗試從智慧增值服務的視角入手，融合區塊鏈技術，通過主動且嶄新的智慧增值服務模式，深化用戶對智慧圖書館的認識并挖掘潛在用戶，從多維度推送智慧增值服務內容，助力智慧增值服務的有效開展。

2.2 區塊鏈技術驅動下智慧增值服務的現實必要

2.2.1 區塊鏈的核心技術

區塊鏈是去中心化的，不存在任何中心節點，沒有中心的管制約束，記錄和存儲的權限分布在系統的各個節點，各個節點之間的地位是平等的。各個節點按照塊鏈式結構存儲完整的數據，避免了由于“中心”的存在導致中心數據受到攻擊或遭遇災害，整體數據遭到控制、刪改的可能性，實現了分布式和多方參與者共享信息。區塊鏈之間依靠區塊間的哈希值和區塊內的Merkle根實現區塊鏈上數據的無法篡改，每個節點上數據存儲及運行于不同節點間的共識機制，是多個節點對數據、行為或流程達成一致的過程中的算法、協議和規則，系統運作規則公開、透明，每筆交易都會被真實記錄，使某一節點數據的非法篡改不影響全網其他節點的正常存儲和運行，減少了交易中失信行為和偽造交易行為的發生；時間戳是某一份數據在某個特定時間之前已經存在、完整并可驗證的數據，時間戳技術可以在時間維度鎖定數據的產生時間，方便還原、追溯歷史的操作；區塊鏈是參與者無須相互信任、無須任何中介、高可信的數據庫，每筆交易只需發送者進行簽名、經全網達成共識后即可被記錄到區塊鏈上，而且交易一旦完成，則無法篡改。

2.2.2 智慧增值服務中的區塊鏈技術優勢分析

區塊鏈技術驅動下的智慧增值服務研究并不囿于區塊鏈技術范疇，而是立足于用戶需求，從用戶體驗角度、智慧化服務場景等方面探討服務核心要素，從信息數據搜集、加工、傳播、交流的傳統服務逐步向信息數據發現、挖掘、組織、共享的智慧化服務轉移。在區塊鏈技術為代表的融合技術應用背景下，面對海量碎片化的信息資源，用戶的資源需求亦在不斷發生變化，用戶希望獲得全域化、數據化、智能化的服務，用戶由被動獲取向主動感知轉變。讓圖書館成為信息的組織者和管理者，其基礎設施和服務手段應實現資源來源廣泛、服務精準、保障數據隱私安全的智慧化。

（1）去中心化增強數據的共識度

隨著信息來源日漸廣泛、用戶信息需求不斷增長、用戶信息素質進一步增強，對信息進行高效處理勢在必行，而管理系統和技術平臺一直是難點。區塊鏈的去中心化通過自下而上、網絡節點之間的交互、競爭博弈來實現自適應組織，任意一個節點都能夠獲取交易和數據的完整記錄，系統中任意節點是均等的，都是通過點對點的網狀結構實現信息的驗證、管理和傳遞，而數據塊由具有維護功能的節點共同維護完成[20]，一旦交易信息更新后，鏈上所有節點會同步更新數據。去中心化技術改變了圖書館各部門的職能定位、管理思路和服務發展模式，分布式節點的網狀組織方式進行數據維護和資源共享，實現全面感知數據，解決了智慧圖書館信息收集多樣性的問題。用戶能及時獲得信息，其多樣性、專業性、復雜性和個性化的需求得以滿足，圖書館實現由信息推送者向組織管理者的角色轉變，在很大程度上減輕了用戶對圖書館的依賴程度。

（2）不可篡改提升了數據存儲的安全性

圖書館掌握著高密度、高價值的數據資源以及滿足用戶需求的獨特資源，而這些資源一旦被攻擊篡改，損失不可估量。數據存儲安全是智慧服務增值路徑的根本保障，也是關鍵問題。隨著開放科學環境下開放資源的廣泛應用，智慧服務的導向是將結構化、半結構化以及音視頻等館藏資源數據化，采用數字化的方式存儲，滿足用戶細粒度的數據資源需求。

在海量的實體資源和虛擬資源的基礎上，系統運用大數據技術、數據挖掘方法進行內容挖掘和揭示，將用戶需求的專業化、高密度的資源和用戶行為與興趣特征需求進行深度聚合、廣度關聯以及預測分析，讓用戶得到專屬的資源獲取途徑。數據存儲的風險從其產生就伴隨其左右，館藏資源利用率提升的同時，也引入了數據存儲安全的隱患，往往給黑客帶來了可乘之機，成為攻擊者的目標，如何保護館藏數據和用戶隱私數據成為主要難點和挑戰。

區塊鏈由與哈希值相對應的一個個區塊組合而成，交易信息經過驗證添加到區塊之后會永久存儲起來，每個區塊的修改都涉及其后面所有區塊的修改，除非能同時控制系統中超過 51%的節點，否則對單個區塊的修改是無效的。而每個區塊采用塊鏈式數據結構、非對稱性加密算法等密碼學的原理連接而成，增加了惡意篡改的難度，區塊鏈上的數據存儲不可篡改的特色為智慧服務增值路徑帶來全新的信用模式，能有效解決館藏資源和用戶隱私數據的安全性問題。

（3）時間戳保障數據的可追溯性

用戶利用圖書館的相關記錄以及用戶自身的相關信息，包括檢索記錄、閱讀痕跡、論文、報告等，如何將這些信息數據安全存儲并讓每個用戶在任何時間內都能夠追溯原始信息記錄成為智慧服務中的痛點。區塊鏈中某個區塊的某一條數據通過索引指向前一個區塊上的某條數據，區塊間通過鏈表相互連接。區塊鏈上任何兩條數據通過索引鍵聯系在一起，區塊上的交易信息和數據處理都會用唯一并且不可偽造的時間戳記錄下來。時間戳證明某個交易數據在某個時間段存在且確保區塊的順序，既能形成可追溯、可驗證、不可偽造的信息數據，又可讓每個用戶的信息數據在生成數據區塊時自動加蓋時間戳進行有序連接，將數據使用和交易記錄發散至各節點，有效解決用戶信息數據追蹤的痛點。利用區塊鏈技術的時間戳特性，不僅能讓區塊鏈信息數據記錄和運行規則進行系統中節點的審查和追溯，而且用戶的行為記錄內容一旦驗證與確認后則不受任何人為干預，保證了用戶所有的歷史行為數據記錄的可追溯性。

（4）共識機制促進資源的分享透明性

隨著大量信息資源的涌現，如何對信息資源進行合適的篩選和甄別、有效激活信息資源利用的活力、提升圖書館的服務效率一直是限制圖書館高質量發展的瓶頸。信息資源的時滯和用戶無法獲得有效資源導致資源的利用率越來越低；用戶間信息資源的共享，需要進行“點對點”的傳播分享，不僅耗時長而且傳播分享速度慢，資源利用率也不高。而區塊鏈技術基于共識的數據更新機制，除雙方交易的私有信息被加密外，所有節點之間的融合區域達成共識，能有效甄別交易記錄的真實性和有效性。區塊鏈上的數據都公開呈現在用戶面前，整個區塊鏈系統高度透明，促使資源傳播范圍廣、傳播速度快、傳播影響力大，能有效推進智慧圖書館智慧服務的建設，提升智慧服務的增值價值。區塊鏈技術特征及其在智慧增值服務中的應用，如圖3所示。

3 區塊鏈技術驅動智慧圖書館的智慧增值服務路徑構建

3.1 區塊鏈技術驅動智慧增值服務

圖書館信息資源是基礎研究到研究成果轉化的保障，集信息資源存儲、傳播、交流職能于一身的智慧圖書館，發揮信息資源的支撐與保障功能，讓信息資源及智慧增值服務在以用戶需求為導向的信息資源供求間高效便捷地流動，智慧增值服務實質上就是實現信息資源傳播、用戶間互動、信息資源增值的過程。圖書館擁有豐富的紙質、圖像、音視頻、電子資源等，一方面用戶通過篩選、整理使之成為自己需要的信息資源，另一方面圖書館利用大數據技術、人工智能等對用戶獲取的信息資源進行分析、挖掘、判斷，從內容和形式上對館藏信息資源進行整理、重組、分析等，向用戶推送價值高的服務，讓信息資源的效用和價值得到更大程度的發揮，真正實現智慧增值服務。

圖3 區塊鏈技術特征及其在智慧增值服務中的應用

智慧圖書館信息資源量和質的增加，為其發展注入新的活力。用戶獲得信息資源的效用和價值的增加為智慧圖書館注入新的動力。區塊鏈技術理念契合了智慧增值服務的發展理念。圖書館可以將區塊鏈技術充分應用到智慧圖書館的業務和服務中，通過對圖書館用戶數據的分析、挖掘、融合和發現，在豐富的信息資源和復雜的用戶數據中發現并預測用戶的行為習慣、真正需求；通過對資源的再組織，滿足不同用戶的信息需求期望、搜索習慣和接受偏好等，實現圖書館對用戶、信息資源、服務空間的融合和交互。利用區塊鏈技術的去中心化、不可篡改、時間戳和共識機制，能夠將智慧圖書館的各項服務打造成不同的在區塊并連接起來，在區塊和區塊之間建立誠信的交流渠道。區塊鏈分布式系統可以自動為用戶記錄交易內容和資源使用足跡，增強信息資源的結構化、半結構化以及音視頻的操作性和傳輸性，實現用戶在任何時間、任何地點、通過任何設備都能夠有效獲得智慧圖書館可靠的信息資源；還可以保障用戶隱私信息數據的安全，實現信息資源的互聯環境、智慧增值服務的廣度與深度提升，提供多樣性的信息資源共享空間，深化信息資源的內容挖掘和智慧關聯增值服務。基于上述分析，本文構建了區塊鏈技術驅動下的智慧圖書館智慧增值服務模式，如圖4所示。

圖4 區塊鏈技術驅動智慧增值服務模式

3.2 區塊鏈技術驅動智慧增值服務模式特征

區塊鏈技術驅動的智慧增值服務模式集成了圖書館服務模式的優點，是一種多層體系結構的智慧增值服務模式，使智慧增值服務和用戶資源需求有機地聯系在一起。圖書館資源和用戶需求不是單一的循環關系，用戶能夠在任何時間、任何地點獲得安全可靠的信息資源，讓智慧增值服務的覆蓋面越來越廣，并通過區塊鏈分布式系統實現用戶間的信息互動及資源共享。從服務模式結構圖看，這種服務模式具有可信任性、安全性高、可靠性高和數據透明度高的特征。

3.2.1 可信任性

在圖書館信息資源供給和用戶需求滿足的過程中，可信任問題是影響智慧增值服務模式效果的關鍵因素。區塊鏈技術通過數學原理和程序算法，分布式數據庫通過點對點的方式直接完成信息交易，實現交易雙方在不需要借助第三方的情況下達成共識建立信任關系。區塊鏈的每筆交易需要交易者進行簽名并經過所有授權節點達成共識后，才被記錄到區塊鏈上，交易記錄一旦寫入，則無法篡改。區塊鏈系統中完成的每筆交易都會蓋上“時間戳”，若重復交易，時間上會產生矛盾，系統或自動識別為非法交易。區塊鏈驅動的智慧增值服務模式將對某一中心節點的信任轉變為對集體的信任，提高了整體服務模式的可信任性。

3.2.2 安全性高

保證用戶獲取資源的安全是智慧增值服務模式中的重要問題，信息資源管理系統通過中心機構完成交易。中心機構既是維護者又是參與者，一旦中心機構出現如中心服務器崩潰、維護不及時等隱患，則無法保證信息資源的安全性。區塊鏈技術驅動下的智慧增值服務模式中，圖書館信息資源數據和用戶數據以塊鏈式結構存儲完整數據，并且數據都統一存儲在去中心化的區塊鏈系統中的每個授權節點上，系統中的所有節點存儲都是獨立的、平等的。區塊鏈系統中某一個節點遭受黑客攻擊或本身存在安全漏洞等問題并不影響整個區塊鏈系統的正常運行，節點故障修復后自動從全網節點同步數據。區塊間的哈希指針和區塊內的Merkle樹實現區塊鏈上的數據不會被非法篡改，加密和解密過程中的兩個密碼是非對稱的，且用私鑰進行簽名，用公鑰來驗證簽名確認信息的來源是私鑰持有人發出的，有效確保信息來源的真實性，提升了圖書館信息資源和用戶數據存儲的安全性。

3.2.3 可靠性強

用戶從提出請求到獲取信息資源，往往需要經歷一段時間。區塊鏈技術驅動的智慧增值服務模式的網絡層采用P2P技術、TCP/IP協議等組織各個網絡節點，確保同一網絡中的節點彼此對等，每個節點通過傳播機制、驗證機制實現路由、新節點識別等[21]，簡化了用戶獲取信息資源的流程，提高了資源的利用率。區塊鏈系統中的共識機制主要有PoW、PoS、DPoS、PBFT，是系統中各個節點達成一致的策略和方法。達成共識需要全網共同參與運算，PoW、PoS和DPoS的容錯性為50%，PBFT則采用許可投票、少數服從多數進行記賬的方式，容錯性為33%。根據智慧增值服務模式及應用場景靈活選取共識機制，保障了信息資源的可靠性。

3.2.4 數據透明度高

區塊鏈系統的每一筆信息交易由全網各節點共同參與完成，每個節點有一本完整的賬本。盡管交易雙方是匿名的，但在總賬中能查詢到所有交易的歷史信息，每一筆交易都無法被隱藏、偽造或篡改，并且區塊鏈分布式賬本記錄著鏈條上的所有區塊和區塊上的每一條數據記錄。除用戶特殊需求的私密數據被加密外，所有交易記錄都可以被查詢和追蹤，數據的記錄和更新對所有節點都是透明的，且在短時間內，區塊信息會被復制到全網的所有節點，參與者都能在互聯網上共享數據。在區塊鏈驅動的智慧增值服務過程中，信息資源的搜集、處理、挖掘、重組記錄在區塊鏈系統的節點中，通過創新和增值的活動，向用戶推送個性化信息定制、智慧資源服務等。用戶通過專業化信息平臺和智慧增值服務中心交流、共享智慧增值服務，且能夠回溯歷史交流互動的信息資源。

3.3 區塊鏈技術驅動智慧增值服務路徑

區塊鏈技術驅動下多層次的智慧增值服務模式具有可適應性和可拓展性，利用區塊鏈去中心化、不可篡改、數據透明的特征和共識機制，安全存儲圖書館信息資源與用戶數據，滿足用戶在信息需求導向下獲取可靠的圖書館信息資源，實現圖書館與用戶間的全方位交互，將圖書館與用戶、用戶與用戶間的信息資源獲取、智慧增值服務推送、交流互動等有機結合在一起，并可追溯用戶的所有交易信息，實現對用戶獲取、交流、互動的全面把控；區塊鏈技術驅動的信息資源搜集、分析、挖掘、重組、服務的增值、創新等無須經過圖書館管理系統后臺的操作與監控，區塊鏈的時間戳技術，全程記錄了用戶使用圖書館信息資源的過程并進行全網的審查和追溯，阻止了違規操作的可行性；區塊鏈運行核心環節的共識機制即通過所有節點之間的融合達成共識，認定節點記錄的真實和有效性，避免節點交易的虛假性，防止信息被篡改。區塊鏈技術驅動的智慧增值服務保證了信息資源存儲、交易的安全性和可靠性，實現從獲取知識到增值服務的轉型，對于用戶挖掘使用圖書館信息資源具有建設性的意義。本文據此構建了如圖5所示的區塊鏈技術驅動的智慧增值服務應用路徑。

如圖5所示，以圖書館資源和用戶數據為基礎，數據被存儲在不同的存儲節點上。區塊鏈系統首先進行存儲節點的權限認證，在確認存儲節點為授權節點后，生成包括公鑰和私鑰的密鑰。授權節點獲得區塊鏈技術的公鑰加密和私鑰的數字簽名，通過傳播機制廣播存儲請求，一旦授權節點收到存儲節點的存儲請求后，便會利用共識機制的PoW、PoS、PBFT等，將需要存儲的信息形成區塊并蓋上時間戳，存儲在區塊鏈中。區塊鏈的區塊鏈式數據結構、加密算法等技術解決了圖書館信息資源存儲的安全性與用戶的隱私數據保護等問題。區塊鏈服務器以數據區塊的方式連接到區塊鏈網絡，根據用戶的資源請求，將圖書館館藏資源、數據庫資源、館際資源等封裝成區塊的形式和用戶端的響應一起發送至資源服務器。在智慧增值服務思維與智慧增值服務平臺環境下，用戶資源需求和已經封裝的區塊資源通過共識機制、加密算法等形成區塊互連組，并發送私鑰解密，保持資源的同步與更新，對用戶獲取的資源進行匹配檢查。隨之區塊鏈系統將各個區塊連接到系統中前一個區塊的主鏈上，并備份區塊鏈中的數據信息，區塊鏈中的每個節點則會記錄區塊鏈上的所有數據[22]。系統根據用戶個性化、專業化等資源需求，利用區塊鏈的私鑰解密信息資源，向用戶推送智慧增值服務。整個智慧增值服務路徑是基于區塊鏈技術的關鍵特征設計的，以此提升智慧增值服務的價值，滿足用戶需求的多樣性、獨特性，使智慧圖書館成為組織的管理者，對內是信息資源的評價者，對外則是推介者。

圖5 區塊鏈技術驅動的智慧增值服務應用路徑

4 區塊鏈技術驅動智慧服務增值路徑實現對策

4.1 開展區塊鏈在圖書館的應用

深入了解區塊鏈技術的前沿應用，保持區塊鏈技術在圖書館應用研究上的敏銳嗅覺。區塊鏈技術被列為影響圖書館發展規劃和決策的新興技術之一，將成為重塑社會的新引擎。融入區塊鏈技術的智慧增值服務減少了圖書館資金的投入、拓展了用戶可使用的空間與資源，為圖書館資源數據存儲、資源共享、服務創新和增值提供了新的思路和機遇。圖書館應把握這一機遇，密切關注區塊鏈技術的發展趨勢，加強區塊鏈技術在圖書館組織架構和業務流程上的研究與應用。

4.2 加強區塊鏈技術的規劃研究

區塊鏈技術的研究為智慧圖書館實現資源公開透明、資源的安全性和可靠性、用戶共享資源的實時性提供了技術支持和發展空間，作為融合多種新興技術的數據庫技術，區塊鏈已經被認為是顛覆性技術之一，將對各個研究領域產生重塑性作用[23]。圖書館界應發揮區塊鏈技術的優勢，建立可靠的智慧圖書館行業管理與運行機制，保障用戶獲取信息資源和用戶隱私數據安全。發達國家圖書館界已采取積極行動，如國際著名的新媒體聯盟發布了《新媒體聯盟地平線報告: 2017 圖書館版》，關注了未來五年圖書館所面臨的挑戰及關鍵技術，報告所追蹤的主要技術即包括區塊鏈[24]。

4.3 制定區塊鏈的數據標準

各國對區塊鏈技術的研究不斷發力，區塊鏈的數據標準正在研發中，發達國家已經開始重點關注圖書館區塊鏈數據標準問題。如2018年4月，美國圖書館計算機論壇就圖書館區塊鏈的標準問題進行了研討[25]。我國圖書情報研究機構應組織區塊鏈專家和圖書館專業技術人員制定圖書館區塊鏈數據標準，從過程管理、資源來源、數據存儲、交易記錄改變等方面制定數據標準，強化區塊鏈技術在圖書館界的應用研究。我國圖書館界在區塊鏈技術的基礎上，提出相關的數據標準制定方案和相應的建設理念，以期增強圖書館界對區塊鏈數據標準的話語權。

4.4 培養區塊鏈技術專業人才

想要更好地將區塊鏈技術融合到圖書館智慧微服務過程中，不僅要求圖書館重視區塊鏈技術的研發，主動開展相關服務工作，更需要區塊鏈專業技術人員對區塊鏈產品進行維護和二次開發。圖書館應主動介入區塊鏈的研發和建設工作，加強圖書館區塊鏈技術專業人才的培養。美國大學與研究圖書館協會發布的《2016 年高校圖書館發展大趨勢》中，對員工職位的要求進行了專題分析，強調必須掌握新興技術，熟悉技術與技術支持[23,26]。圖書館應借鑒區塊鏈技術在本領域的成功應用實踐經驗，開展區塊鏈技術專題講座、組織參觀學習與交流等，有必要在組織機構和人員設置中加強區塊鏈技術復合型人才培養。

4.5 促進區塊鏈技術與圖書館業務融合

區塊鏈技術驅動的智慧增值服務為用戶提供安全的元數據存儲、可靠的信息來源、無法偽造和不可篡改的資源、保障用戶隱私數據等，滿足用戶多樣化、復雜化的信息資源需求。高校要做好區塊鏈技術的發展規劃，制定相關政策并提供資金保障，積極引導科研機構和區塊鏈技術聯盟加強合作，攻克區塊鏈技術難關，加大區塊鏈技術的扶持力度，將區塊鏈技術視為圖書館構建智慧增值服務不可或缺的技術。圖書館應結合實際情況，做好區塊鏈應用的規劃，逐步補足區塊鏈技術短板，推動區塊鏈技術在圖書館的研究與應用，促進區塊鏈技術與圖書館業務的融合。

5 結論與展望

區塊鏈技術引發的技術和應用創新引起了圖書館界的高度關注，同時也改變和顛覆了傳統行業的發展模式，區塊鏈技術將會對人類的生活產生深遠的影響。區塊鏈技術解決了傳統圖書館技術無法解決的一些痛點，但它在圖書館的應用并不成熟。一種新興技術的出現必將導致技術變革，智慧圖書館應充分認識區塊鏈技術的優勢和發展前景，并以此為契機，開展區塊鏈在圖書館的應用、區塊鏈技術的規劃研究、區塊鏈數據標準的制定等，緊抓資源、服務、技術等主要因素，勇于實踐，實現區塊鏈技術環境下智慧圖書館智慧增值服務模式研究應用的突破，加速區塊鏈技術和智慧增值服務的深度融合。