區塊鏈服務網絡(BSN)在圖書館服務中的應用研究

夏世美

(長興縣圖書館，浙江湖州 313100)

1 前言

2016年我國國務院在《“十三五”國家信息化規劃》中將區塊鏈技術列為戰略性前沿技術[1]，2018年工信部在《工業互聯網發展行動計劃(2018-2020年)》中鼓勵區塊鏈技術在工業互聯網中的應用研究與探索[2]。2019年10月24中共中央政治局舉行有關區塊鏈技術發展的集體學習上強調區塊鏈技術的集成應用在技術革新和產業變革中起著重要作用，將區塊鏈提升到國家戰略層面。區塊鏈技術已經成為我國“新基建”的重要組成部分。區塊鏈服務網絡(Blockchain-based Service Network，簡稱BSN)在此背景下產生。為了促進我國區塊鏈技術發展和商用，由國家信息中心、中國移動通信集團有限公司、中國銀聯股份有限公司、北京紅棗科技有限公司共同發起和建立的BSN于2019年10月15日正式發布，并于2020年4月25日正式進入商用階段[3]。BSN具有跨云服務、跨門戶、跨底層框架等特點，主要用于部署和運行各類區塊鏈應用的全球性基礎設施網絡[4]。目前我國福建省、江西省和湖南省長沙市等均有發布區塊鏈發展規劃，BSN在其中起著重要作用。圖書館界如何抓住國家區塊鏈發展的浪潮，在BSN的助力下推動圖書館服務向前發展，值得我們深思。

2 研究綜述

2.1 圖書館區塊鏈服務研究整體研究狀況

以“圖書館”+“區塊鏈”為檢索條件在中國知網CNKI中進行主題檢索，共得到124條相關結果，其中發在圖書情報類期刊有65篇，占比49.19%。為了研究更有針對性本次文獻綜述以這65篇作為樣本進行研究。其中發文最早的是2017年于新國在《圖書館研究與工作》發文，研究將區塊鏈技術應用到圖書館自配數字化文獻資源建設中。我國圖書館區塊鏈服務相關研究處于快速發展階段，這65篇文獻的發表時間分別為2017年1篇、2018年10篇、2019年22篇、2020年32篇。在這65篇文獻中，《圖書館工作與研究》發表10篇、《現代情報》和《圖書館學研究》各發表6篇、《圖書館建設》和《圖書情報工作》各發表4篇。由此可見，我國權威期刊非常重視圖書館區塊鏈服務相關研究，且發文數量逐年增加。

2.2 研究主題分布

對65篇文獻中出現次數≥2的關鍵詞進行統計分析，結果如表1所示。由于以圖書館和區塊鏈作為主題詞進行檢索，故區塊鏈、區塊鏈技術、圖書館、高校圖書館、數字圖書館等出現的次數較多。從表1可知，圖書館區塊鏈研究主要集中以下幾方面：一是館藏資源管理，羅孟儒[5]等人提出基于用戶行為私有鏈、資源共建共享公有鏈等形成圖書館館藏資源建設框架，周荻[6]、顏湘原[7-8]等人將區塊鏈技術應用到館藏資源的安全保障體系中；二是數字版權管理方面，秦珂[9]、李振東[10]、趙力[11]等人認為區塊鏈技術具有去中心化、智能合約、透明性等優點，能適應當下數字出版多元化、碎片化和海量化等特點，解決傳統數字出版中心化和個別授權等痛點；三是機構知識庫方面，周靜[12]、師衍輝[13]、呂方婷[14]等人認為區塊鏈技術在機構知識庫中能進行數據知識產權保護、數據安全保護等；四是智慧服務方面，陳小平[15]、周耀[16]和屈艷玲[17]等人認為區塊鏈技術具有去中心化、信息防篡改、共識機制等特點，是智慧圖書館建設中的關鍵技術；五是其他方面，李金陽[18]、徐俐華[19]等人認為圖書館可將聯盟鏈應用到版權管理、資源管理等多個圖書館應用場景中。

表1 圖書館區塊鏈相關文獻關鍵詞詞頻統計表(次數≥2)

2.3 關于BSN研究

目前僅有一名學者對BSN進行研究，并于2020年9月發表在《電信科學》，主要從城市節點運行流程及功能等方面進行研究[20]。BSN城市節點的運行流程包括入網開通、在網運行、退網管理等。BSN城市節點的功能除了前述流程的3方面，還包括節點證書管理、資源監控和預警。

可見我國雖然對圖書館區塊鏈方面的研究較多，但從BSN的角度進行研究的相關文獻還處于空白狀態。

3 BSN發展研究

3.1 BSN的核心框架

根據《區塊鏈服務網絡基礎白皮書》[21]和官網介紹，BSN的設立理念與互聯網類似，用一套區塊鏈運行環境協議將所有數據中心連接而組成，具有跨門戶、跨底層框架和跨云服務等特點。參與BSN有三種方式[21]：一是云服務商、二是區塊鏈底層框架商、三是門戶商。云服務商將CPU、存儲和寬帶等云服務資源接入BSN進行銷售。區塊鏈底層框架商在適配到BSN標準后，供開發者選擇。門戶商可在BSN建立BaaS平臺，并進行應用開發、為顧客服務等。BSN的核心框架包括公共城市節點、區塊鏈底層框架、服務網絡門戶和運維系統，如圖1所示：

圖1 BSN核心框架圖

3.1.1 公共城市節點

公共城市節點為所有方提供數據中心和云資源，具有為區塊鏈的應用服務提供訪問控制、數據存儲等服務，是BSN的基礎運行單元。應用發布者可在BSN的各門戶內檢索公共城市節點，并購買其相應的資源作為應用部署。公共城市節點的所有方可隨時增加系統資源來提過負載能力，從而避免出現資源使用處于飽和狀態。由于公共城市節點采取了智能網關預制鏈碼機制等技術，大大降低了開發者的技術難度，可使用自己熟悉的編程語言和運行環境接入BSN，從而在傳統業務中嵌入區塊鏈服務。目前正在運營的公共城市節點有128個，包括國外的新加坡、悉尼、東京等8個。目前公共城市節點處于繁忙狀態的有百度云北京、新加坡、杭州和上海。

3.1.2 區塊鏈底層框架商

區塊鏈底層框架商可被視為區塊鏈應用的操作系統，任何區塊鏈應用都要基于一定的區塊鏈底層框架商。目前BSN支持公有鏈框架和主流的聯盟鏈框架。

公有鏈框架接入技術相對簡單，開發者只需在BSN的門戶購買相應的資源，再選擇公有鏈框架，并建立節點與公有鏈主網相連接即可。目前BSN支持的公有鏈框架包括以太坊和EOS。

聯盟鏈必須根據《區塊鏈服務網絡BSN底層框架適配標準》進行適配開發，并通過入網審核后，才能在BSN進行部署，從而確保開發者能用同一密鑰證書通過授權許可，同時接入不同底層框架的不同應用，從而提升BSN的可推廣性。目前BSN支持的聯盟鏈Fabric國密、FISCO BCOS、CITA、百度超級鏈XuperChain、梧桐鏈和Brochain等。

3.1.3 服務網絡門戶

云服務商、底層框架商和科技媒體等都可在BSN中建立門戶，該門戶可以是獨立的Baas網站，也可嵌入到現有開發的社區中增加BaaS功能。開發者可在門戶內發布和管理應用。由于在BSN中，門戶具有很強的獨立性和自主性，用戶可開發用戶注冊和管理、收費等多種功能，且門戶中的客戶信息不與服務網絡共享，從而確保用戶信息不外泄。BSN雖然支持公有鏈和聯盟鏈，但我國法律不允許門戶及公共城市節點選擇公有鏈部署和運營。

3.1.4 運維系統

BSN的運維系統包括節點管理、應用管理、維護管理、計費管理、CA管理和監控管理等功能，云服務商只需管理硬件和網絡，公共城市節點不需要進行運維，網絡門戶則只需日常維護，從而減輕了這三者的運維壓力。

3.2 BSN在圖書館服務中的意義

3.2.1 更好地實現圖書館學五律法則

圖書館學五律法則，分為舊五律和新五律。舊五律由印度知名圖書館學家阮岡納贊(Shiyali Ramamrita Ranganathan)于1931年提出[22]，并得到全世界圖書館界的普遍認可。隨著時代發展和技術革新，圖書館的經營業態也發生轉變，美國學者克福特(W.Crawford)和高曼(M.Gorman)于1995年提出新的五律[22]。在舊五律中提到“圖書為使用而生”，故圖書館在選址、開放時間、設備舒適和館員圖書推薦等方面考慮讀者更方便地獲取圖書。在新五律中提出“以科技提升服務品質”，即圖書館應緊跟技術發展，通過運用新技術不斷提升服務水平。區塊鏈技術與5G、人工智能、云計算等一系列為我國“新基建”，建設智慧城市。BSN可幫助區塊鏈技術在我國更好地普及，也能幫助圖書館在讀者管理、借閱管理、知識版權管理等多個領域提升服務水平。

3.2.2 降低圖書館區塊鏈技術開發難度

在傳統的環境下，圖書館若想進行區塊鏈功能開發，需要精通區塊鏈技術相關的編程語言，并在不同的聯盟鏈上搭建運行環境和獲取不同的身份證書。圖書館技術人員若非經過專業培訓，一般很少具備相應的技術，并且操作起來過程顯得繁瑣，不利于圖書館利用區塊鏈技術開發相應功能。但BSN由于要求接入的聯盟鏈必須遵守統一的協議，從而使得圖書館技術人員只需自己熟悉的編程語言即可在BSN上進行功能開發，并且在BSN上只需一個身份證書即可在不同的聯盟鏈上進行不同模塊的功能開發，從而降低了圖書館區塊鏈技術開發難度。

3.2.3 降低圖書館技術開發成本

在傳統的區塊鏈技術開發中，用戶需要單獨購買云服務或硬件服務器搭載區塊鏈運行環境，從而需要付出較高的開發費用。但在BSN平臺上，圖書館在該平臺則無需獨立購買相應的服務器，只需按時間支付一定的流量費，運行成本約為傳統區塊鏈云服務的20%。即圖書館在BSN上開發一個應用每年的費用在2-3千元人民幣，大大降低了開發成本，從而能在降低成本的前提下提供更好的服務。

4 基于BSN圖書館服務探索

我國圖書館基于BSN可進行各種應用場景的探索，如館藏資源管理、數字版權管理、機構知識庫建設、讀者管理等多個應用場景。具體到實際操作上，我國圖書館可基于BSN平臺根據實際自身需要進行功能開發，也可選用BSN指定的應用進行配適使用。本次研究以BSN指定官方應用的角度探索圖書館區塊鏈服務。BSN為了把最合適的區塊鏈應用展現給最需要的用戶于2020年7月推出首批“官方指定區塊鏈應用”，迄今為止已經推出2批官方指定應用，包括15種類29個應用。

4.1 BSN指定官方應用

隨著區塊鏈作為新基建的代表之一，其未來發展不可限量，具有很大的市場潛力。為了讓更多用戶能夠了解，甚至快速使用區塊鏈技術，BSN推出指定官方應用。BSN對招募的區塊鏈應用的范圍、要求和供應商權益進行了明確的規定。BSN對指定應用采取邀請制，不接受自主申請，對指定應用進行安全和質量審核，其部署配置必須在BSN上部署并通過測試。BSN不干涉指定應用的報價體系，也不收取任何費用或銷售提成。

4.2 基于BSN指定官方應用的圖書館服務

在現有的BSN指定官方應用中與圖書館業務相關的資產數字化類、積分類和版權保護類。

4.2.1 資產數字化類

一般而言，圖書館有圖書管理系統，負責對藏書的館藏位置、借閱情況等進行管理，但對圖書之外的資產進行管理的相對較少。圖書館如何對自身擁有的資產進行有效管理，如有多少資產，使用情況如何，運行狀態如何等進行系統管理顯得重要。目前在BSN官方指定應用中有三款，分別是上海域乎信息技術有限公司(簡稱上海域乎)、深圳市辰寶信息服務有限公司(深圳辰寶)和上海柚子工道物聯技術有限公司(簡稱上海柚子)提供的域乎資產數字化發行平臺[23]、數矩資產數字化應用[24]、區塊鏈登記管理系統[25]。由于這三家公司的資產管理不是直接針對圖書館的，所以其功能上不能與圖書館資產管理需求進行一一對應，但都有考慮對實物與非實物進行數字化標識，使得數字資產在網絡上具有各種屬性，并且能做到資產映射、安全賬戶管理、資產交易等功能，如圖2所示。在該系統中包含了資產數字化管理模塊、參與方管理模塊、區塊鏈聯盟配置管理模塊、物聯管理模塊，并外接了倉儲管理系統和物聯類、交易類、服務類和監管類的外部數據輸入。

由于區塊鏈具有真實性、不可篡改性，非常適合進行圖書館資產數字化管理。對于圖書館而言，不需要倉儲管理系統，但應加強物聯網建設，將資產設備的運行狀態與系統相連接，并通過可視化的方式呈現出來。圖書館還可將地磁導航技術和人臉識別技術與區塊鏈登記管理系統相連接，從而將區塊鏈與人工智能等技術相結合，打造智慧圖書館，為讀者提供基于位置的個性化信息推薦、客流和熱力分析等。

4.2.2 積分類

目前我國圖書館的讀者信用管理主要采取以下兩種方式：一是當讀者所借圖書逾期或發生損壞的情形時向讀者收取一定的違約金或者損失賠償；二是通過支付寶的信用積分或個人信用管理系統等對讀者的違約行為進行扣分或者限制借閱行為等。這些措施在一定程度上能減少讀者的違約行為，但很難激勵讀者參與到圖書館活動中。所以區塊鏈的積分應用非常適合在圖書館中應用，通過對讀者在圖書館的各種行為進行積分，從而引導讀者參與圖書館的各種活動，并減少違約行為。在BSN指定應用中，有上海域乎和火幣中國分別推出的域乎積分管理應用[26]和“區塊鏈+積分”應用[27]。從這兩者的內容來看，火幣中國的“區塊鏈+積分”應用更適合在圖書館中使用，如圖3所示。首先，圖書館應有一套規范讀者行為的積分規則，規定哪些行為可獲得積分，哪些行為將扣積分，積分達到多少可獲得相應獎勵；其次，這些積分的變動都必須如圖4所示在區塊鏈系統中進行，從而確保積分不被篡改；最后，依據積分規則作出相應的措施。具體而言，圖書館可依據讀者的借閱次數、違約情況、參與圖書館組織的各種活動情況、以及在圖書館的各種不文明行為等作為讀者積分的依據。如借閱一次積1分，違約超過每5天扣1分，積極參與讀者活動1次積3分，不文明占座一次扣5分等。對于積分為0的同學限制其一定的圖書館權限，對于積分達到一定程度的同學可給予相應的物質或精神獎勵。圖書館可通過對讀者行為積分政策的調整來引導讀者樹立良好的借閱行為和積極參與閱讀活動。

圖2 上海柚子的區塊鏈登記管理系統[25]

圖3 火幣中國的“區塊鏈+積分”圖[27]

圖4 火幣中國的IPTM時間標志應用流程圖[28]

4.2.3 版權保護類

版權保護類對于圖書館而言顯得非常重要，也是圖書館學術界比較關心的話題。因為圖書館提供的圖書文獻服務容易與作者或出版商產生版權糾紛，同時圖書館特別是高校圖書館又是本校智力產品的管理部門。學者秦珂認為區塊鏈技術可消解版權清理的難度，豐富交易模式和在發生糾紛時提供可信證據。所以將區塊鏈技術應用到圖書館版權保護顯得非常有必要。在BSN指定官方應用中有3款版權保護應用，分別是火幣中國推出的IPTM時間標志應用[28]、北京版權家科技發展有限公司的版權家區塊鏈應用[29]和和元達信息科技有限公司的軟件許可證登記管理平臺[30]。前兩者區塊鏈應用比較適合圖書館，但從技術及實用性來講火幣中國推出的IPTM時間標志應用更為適合圖書館，如圖4所示。IPTM時間標志應用基于fabric聯盟鏈，集合了原創保護、圖片溯源、版權許可、安全交付、申請服務和維權服務等多種服務。讀者可在該系統進行注冊，并做好身份認證，上傳作品，隨后會被系統蓋上時間戳記錄在區塊鏈上，并得到保護。在原創保護中，該應用采取雙重法證效力，支持全類型認證，提供版權保護證書。在圖片溯源中，該應用能在全網進行溯源，并進行全天候監測，確保版權不被侵犯。對于有版權交易需求的讀者，該應用還能提供版權交易專區，并為保障交易而提供避免盜用抄襲等安全交付服務。對于有版權申請等需求的讀者，可在該系統進行各種專利類型和商標注冊申請等服務。當讀者的作品確定被侵權之后，該應用可協助調查取證，提供多項維權服務。

我國有不少高校建設機構知識庫，對于未發表的作品更應該得到保護。由于區塊鏈的不被篡改性，基于BSN的版權保護應用非常適合高校圖書館的機構知識庫建設，確保高校師生的知識成果不被非法竊取。

5 結語

區塊鏈技術已經于2020年成為我國新基建代表，意味著未來我國將大力將區塊鏈技術進行大范圍推廣。BSN是我國官方主導開發的基于區塊鏈的互聯網世界，雖然成立時間不長，但卻已經得到了快速的發展，并得到了國內許多政府的大力支持。區塊鏈技術憑借其去中心化、真實性和不可篡改性等特點能解決我國圖書館發展中的許多問題。故圖書館應緊跟時代發展潮流，借助BSN搭建的良好開發環境，自主開發適合的區塊鏈應用場景，或者使用BSN指定的官方應用從而提供區塊鏈服務。本文旨在以BSN指定的官方應用為突破口為圖書館如何切入到區塊鏈應用尋找路徑，希望能夠引起同行的重視，讓更多的圖書館擁抱區塊鏈技術。