基于區塊鏈技術的智慧圖書館服務增值路徑的選擇研究

袁莉莉

(南京圖書館,江蘇 南京 210018)

0 引言

近年來,圖書館在云計算、物聯網、大數據、智慧圖書館概念后,又迎來另一革命性突破技術——區塊鏈技術。 該技術最早始見于Satoshi Nakamoto 關于《電子現金系統比特幣的研究》中,隨后,區塊鏈逐步延伸至教育、電子政務、圖書館等多個領域。 區塊鏈,本質上是一個共享數據庫,存儲其中的數據具有無法偽造、全程留痕、可追溯、集體維護等多重特點,這賦予區塊鏈技術強大的“信任”基礎、可靠的合作機制,使得其在人文社科領域的應用日漸深入,而作為資源收集、整合、開發、推廣最具服務經驗的圖書館也成為區塊鏈技術的核心應用領域,并顯示出巨大的發展潛力。 在圖書館領域,區塊鏈技術的應用集中體現在數字知識產權、閱讀平臺、用戶畫像、機構知識庫、情報競爭等智慧服務領域,這不僅極大地推動了智慧圖書館的建設進程,還為智慧圖書館圖情服務的增值提供了途徑。 鑒于此,本文結合區塊鏈技術在智慧圖書館服務中的應用價值,探討了基于區塊鏈技術的智慧圖書館服務增值路徑的選擇,以期為智慧圖書館的服務創新提供支持。

1 區塊鏈技術概述

現階段,區塊鏈已然成為互聯網領域最火熱的話題。 關于區塊鏈的概念界定目前尚無定論,維基百科將其界定為“由比特幣所衍生的一種加密貨幣序列交易的分布式數據庫技術”。 區塊鏈猶如一個大型開放式總賬本,各參與方無須互相信任均可參與競爭記賬,在一定時間內,系統會自動從競爭者中找到記賬最快最好的用戶,將此段時間內數據變化寫入區塊中,并將賬頁復制給系統所有用戶進行備份,在下個時段重復進行,因此,系統各節點均有完整賬本的復本,形成了一個去中心化的分布式數據鏈,各區塊數據在密碼學的支持下鏈接成一體,即所謂的“區塊鏈”。 由于全主體參與記賬,且不存在中心化機構,可通過預先設置程序自動運行,因而不僅成本低廉,而且效率大增,因此,區塊鏈技術被譽為目前“最安全的記賬方式”,其公開透明的協議及算法使得系統各節點均可在“去信任”環境下智能履行合約、自動交換數據,無須干預即保障了賬本記錄過程及內容的開放化。

區塊鏈技術的典型特征即去中心化、不可偽造、安全可信、開放透明,其中,去中心化是其核心特征。對于區塊鏈系統而言,任何交易均無須中心化結構,分布式系統賦予各節點記賬及存儲功能,即使某一或多個節點報錯,也不會對整個區塊鏈系統數據存儲及計算的正常運行造成不良影響。 不可偽造也是區塊鏈的重要特征之一,在協商一致協議框架下,區塊鏈借助“非對稱加密”算法有效解決了節點之間的“互信”問題,加上分布式系統下形成的共識算法,有效抵抗了外部惡意攻擊,賦予數據不可偽造的特性。 除了數據不可偽造,區塊鏈還借助各節點構成的分布式網絡對新交易數據塊增加了加密驗證環節,并依循時間順序依次添加并永久存儲,若無法同時控制系統超過51%的節點,修改若干節點的數據則是無效的,這確保了數據的安全可信。 此外,區塊鏈分布式系統所記錄的交易信息并不涉及隱私,且對全網節點公開透明,任一節點均有一份完整副本,除交易雙方隱私數據以外,其他信息均對全網公開,這不僅解決了某一節點故障影響整個系統運行的缺陷,還因開放透明為區塊鏈奠定了信任基礎[1]。

2 區塊鏈技術在智慧圖書館服務中的應用價值

傳統圖書館開展智慧服務時,在數據所有權、讀者選擇權、利益關聯者、被動服務等方面存在邏輯困境,不僅需要以技術取代人工審批,以技術理性提高服務公信力與效力,還要在技術應用中保障隱私安全、數據價值及利益可靠分配。 毫無疑問,區塊鏈為圖書館底層技術架構的重塑提供了技術支持,其通過去信任達成共識、通過安全可靠達成可持續發展、通過智能合約達成智慧服務,為智慧圖書館服務提供了手段。

2.1 加速知識資源應用

智慧圖書館的服務基礎在于知識資源的規模與質量,這不僅涉及圖書、報告、專利、標準、科學數據等傳統文獻資源,還全面覆蓋數字出版、數據庫、特色數據、機構知識庫等電子資源。 然而,知識資源的指數級增長導致質量審核問題日漸突出,用戶需求量的持續提升又進一步暴露了知識資源審核周期長、出版不清、虛假信息、利益糾紛等諸多問題。 區塊鏈的應用有效解決了知識生產激勵失靈的問題,其通過時間戳跟進知識資源生產、評審、交易、分享與傳播等進度,加速了知識資源的生產與應用,激勵學者提升知識資源的質量與規范性,并依托完整的區塊鏈記錄了學術評審的進度與知識交易的證據。

2.2 重構智慧服務流程

“互聯網+”時代,圖書館服務融合創新是推動其由知識服務朝著智慧服務轉型升級的主要動力。 雖然,知識服務、智慧服務均聚焦于服務,但前者強調用戶定制化知識建構與服務成品打造,而后者側重于用戶普遍需求,強調通過數據挖掘、資源描述賦予圖書館資源及用戶數據以“生命”。 雖然,當前圖書館對可深度挖掘的區塊鏈技術的應用仍處于起步階段,但區塊鏈獨特的溯源防偽、數據管理等優勢在圖書館服務領域大顯身手,為著作權追蹤、智能身份識別、智慧學習認證、知識庫眾籌等智慧服務的實現提供了技術支持[2]。

2.3 彌補用戶泄密漏洞

區塊鏈分布式存儲打破了跨區域、跨系統間的數據整合壁壘,為知識生態環境提供了技術支持與環境保障。 區塊鏈的應用賦予圖書館借還機、智能機器人、可穿戴設備等獨立的身份,無須利用云端服務器即可完成交互,圖書館可通過級別管理控制的設置縮減虛擬存儲空間,提升整體系統運行效率。 不僅如此,數據安全問題始終是圖書館服務的一大掣肘,特別是涉及個性定制、智慧推介、行為偏好處理、情境認知服務等智慧服務內容,隱私安全成為智慧圖書館服務建構過程中不得不思考的問題。 區塊鏈借助加密技術、數字簽名、時間戳等保障了用戶私鑰與連續的時間記錄證據,加上混幣原理、ZKPS、環簽名等技術的支持,有效保障了用戶隱私安全。

2.4 保證服務傳遞穩定

信息交換均衡與否、數據流動均等與否是衡量智慧圖書館服務系統中心化與否的關鍵指標。 區塊鏈在智慧圖書館深度應用的重點并非局限于服務智慧化等淺表層面,而是更關注用戶需求的動態建模及行為偏好的科學研判。 以大數據支持下的用戶需求反饋情況為依據,借助區塊鏈重塑服務內容、工具、方法及體系,實現圖書館資源活態化,使用戶深切感受“區塊鏈+智慧圖書館”服務所帶來的滿足感。 值得注意的是,區塊鏈技術離不開整體的協作,其功能也不局限于服務層面,還需從協同配合、整合分散、集約服務等多重角度構建智慧聯合產品,以保證服務傳遞的穩定性及服務業態的持續創新[3]。

3 基于區塊鏈技術的智慧圖書館服務增值路徑

智慧圖書館服務具有量大、速度快、類型復雜等特點,且服務開展兼具復雜性與多樣性,這決定了圖書館服務既離不開信息感知等智能設備的支持,又離不開讀者行為數據采集、智能分析等新興技術的支持。 因此,為了實現智慧圖書館服務增值,還需在區塊鏈技術的支持下及時發現資源分配與調度、讀者服務、效能管理、運營經濟等問題,通過系統管理策略及基礎設施資源反饋確保圖書館服務的最優化。

3.1 基于區塊鏈技術的智慧圖書館增值服務方案架構

智慧圖書館集信息資源存儲、傳播、交流等職能于一體,強調以用戶需求為導向實現信息資源供求間的高效流動,而基于區塊鏈的圖書館服務增值,實質上是實現資源傳播、用戶互動、資源增值的過程。 具體而言,要結合區塊鏈技術的去中心化、不可偽造、時間戳、共識機制等優勢,將智慧圖書館各項服務打造成不同區塊并連接起來,區塊間建立誠信的交流渠道,確保用戶任何時間、地點及設備下均可獲取安全、可靠的資源,還可深化資源內容挖掘與智慧關聯增值服務[4]。 據此,可構建基于區塊鏈技術的智慧圖書館增值服務方案:由圖書館與讀者共同組成的區塊鏈網絡,服務對象涉及文獻資源、讀者與圖書館,各讀者均為區塊鏈系統的節點,系統網絡通過自行同步、信息加密對各節點數據信息進行安全保護。 為保障各節點達成統一的共識,系統為各節點提供了不同的數據接口,僅需調用接口即可完成數據增減、修改及查詢操作。 在區塊鏈系統中,事件流全面貫穿各組件,為其異步通信提供了支持[5]。

3.2 基于區塊鏈技術的智慧圖書館增值服務模塊

區塊鏈技術實現了智慧圖書館增值服務的全面集成,并為多層體系結構的智慧增值服務方案架構的建立提供了技術支持,確保增值服務與讀者資源需求精準對接。 不僅如此,在區塊鏈網絡中,圖書館資源與用戶需求并非單純的循環關系,讀者可在任何時間、地點獲取資源,這進一步拓展了增值服務的覆蓋面,并在分布式系統支持下實現了讀者間的資源共享與信息交互。 因此,從功能結構來看,該增值服務不僅具有可信任性,而且安全可靠、數據透明度高。

方案整體架構涉及七大服務模塊,分別為讀者管理、區塊鏈管理、云存儲、合約代碼服務、加解密中心、區塊鏈節點服務、流通業務處理服務模塊。 其中:讀者管理服務模塊重點負責讀者節點的管理,如借閱證線上注冊、讀者身份驗證、權限管理等;區塊鏈管理服務模塊負責對區塊鏈系統運行狀態進行監測,并負責合約管理、讀者節點管理、節點服務管理、賬本瀏覽等;云存儲服務模塊負責讀者信息、借閱資料、圖書信息等相關文件的存儲;合約代碼服務模塊借助于所攜帶的智能合約執行引擎為智能合約程序提供良好的運行環境;加解密中心服務模塊借助兩個API 接口,分別負責加密與分配主體ID 私鑰,為讀者信息及其借閱證件的加解密處理提供支持,以保障讀者個人數據的安全性;區塊鏈節點服務模塊乃整個系統的核心模塊,提供節點共識及P2P 協議功能,并負責賬本分布式計算等,為方案主體功能的實現提供支持,具體而言,涉及智能合約發布、審核及管理,讀者用戶的創建、刪除、密鑰生成等合約管理,以及字典、目錄體系管理、積分、讀者ID 公鑰等合約管理服務;流通業務處理服務模塊為交互層讀者業務請示的接收、發送、信息加密、接口適配等提供支持[6]。

3.3 基于區塊鏈技術的智慧圖書館增值服務的應用

該方案架構下,區塊鏈系統先通過存儲節點權限認證確認其為授權節點,隨后生成公鑰與私鑰密鑰,授權節點獲取公鑰加密與私鑰數字簽名,并借助傳播機制發布存儲請求,授權節點受到請求后借助共識機制PoW、Pos 等,將所需存儲信息形成區塊并蓋上時間戳,存儲于系統中;與此同時,區塊鏈服務器則以區塊方式連入網絡,依循用戶資源請求將文獻或電子資源予以封裝,以區塊方式發送至資源服務器,而區塊資源與共識機制、加密算法等共同形成區塊互連組,通過私鑰解密發送確保資源同步,以此為讀者推送增值服務,系統將各區塊連入區塊鏈上,并對其中的數據進行備份。 該方案提供的智慧增值服務兼具適應性與拓展性,在區塊鏈技術的支持下不僅確保了圖書館資源及讀者信息的安全存儲,還滿足讀者需求導向下資源的高效獲取,實現了智慧圖書館與讀者之間的全方位、深層次交互。 此外,該系統可追溯讀者一切交易信息,避免了違規操作的可行性,且無須后臺監控即可實現資源搜集、分析及服務增值、創新。

以電子借閱證辦理這一關鍵業務流程場景為例,讀者通過系統發布借閱證辦理請求后,系統會自動監聽信息隊列,獲取訂閱信息并進入內部請求處理,所需過程、結果信息發布至信息隊列,由服務平臺接收信息。 信息隊列的方式實現了異構系統間的數據傳送,通過HTTP POST 方式與前置SDK 上傳辦證數據,再由接收方監聽信息隊列、獲取訂閱消息;辦證結果的發布,是通過受理信息、辦證過程及結果統一發布方式,同步向讀者發送辦證信息的狀態,值得注意的是,每位讀者均可進行信息接收或發布,其中,接收信息借助接口協議由圖書館統一管理;借閱證辦理還涉及讀者借閱服務數據文件的存儲,通常而言,文件存儲采用的是分布式文件存儲系統,其作為一種去中心化的云存儲架構,能夠對外提供海量的數據存儲服務,并支持文件及性能的在線橫向擴展[7]。

4 結語

綜上所述,區塊鏈技術的應用在圖書館領域掀起了一場巨大的變革熱潮,其不僅顛覆了圖書館的傳統發展模式,解決了傳統技術條件下圖書館領域面臨的一系列痛點,還推動了智慧圖書館建設,為智慧圖書館服務增值提供了技術支持。 值得思考的是,區塊鏈技術所建構的技術體系并非無懈可擊,去中心化、安全及高效低耗的三角平衡很難同時實現,加上算法缺陷、私鑰丟失及難以追蹤等一系列技術缺陷,均對區塊鏈技術的深度應用埋下了安全隱患,不僅如此,隨著大數據環境算法復雜度及規模化程度的持續增加,區塊鏈算法一旦存在細微缺陷均會被無限放大,甚至導致所信任的信息遭到他人破解。 為了深化區塊鏈技術在智慧圖書館中的應用,促進智慧圖書館服務持續增值,還需充分認識到區塊鏈技術的優勢與前景,進一步加強相關領域的理論研究與實踐探索,加快制定區塊鏈數據標準,強化區塊鏈技術規劃研究,推進區塊鏈技術應用深度,從資源整合、服務創新、技術革新等多維視角,彌補區塊鏈技術缺陷,加速區塊鏈技術與智慧圖書館增值服務的深層次融合。