區塊鏈技術下數字資源集中管理平臺構建研究

收稿日期：2023-03-22

摘? 要：

四川省圖書館利用區塊鏈技術構建數字資源集中管理平臺，通過對接國家圖書館組建聯盟鏈、搭建業務管理系統，對數字資源進行資產化、精準化管理，從而解決當前公共圖書館在數字資源管理中面臨的信息孤島、安全存儲、版權糾紛等難題，以期為公共圖書館向智慧化轉型發展提供新思路。

關鍵詞：

數字資源管理；區塊鏈；聯盟鏈；智慧圖書館

中圖分類號：G250.7??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1003-7136（2024）03-0063-06

Research on the Construction of Digital Resources Centralized Management Platform Based on Blockchain Technology： Case Study of Sichuan Provincial Library

WANG Xiaoqi

Abstract：

Sichuan Provincial Library uses blockchain technology to build a centralized management platform for digital resources.By connecting with the National Library of China to form a consortium chain and build a business management system，the digital resources are assetized and accurately managed，so as to solve the problems of information island，safe storage and copyright disputes faced by public libraries in the management of digital resources，and provide new ideas for the transformation and development of public libraries to smart.

Keywords：

digital resource management；blockchain；consortium chain;smart library

0? 引言

新時代背景下，隨著5G、云計算、大數據、人工智能、區塊鏈等現代科學技術不斷發展，公共圖書館在向智慧化發展升級的道路上也迎來新的機遇與挑戰。2021年3月，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》明確提出發展智慧圖書館，加快數字社會建設步伐［1］。智慧圖書館是創新公共文化服務、提升教育質量的重要途徑，是推進圖書館事業高質量發展的方向。2021年6月，文化和旅游部在《“十四五”公共文化服務體系建設規劃》中提出，要以全國智慧圖書館體系建設為引領，推動公共文化數字化、網絡化、智能化發展取得新突破［2］ 。我國智慧圖書館已經進入實質性建設階段，其中，數字資源建設是核心工作。伴隨著互聯網技術的發展，全網信息內容的體量以及類型復雜程度與日俱增，公共圖書館在數字資源管理過程中也面臨信息孤島、安全存儲、版權糾紛等難題。區塊鏈作為一種新興信息技術，其聯盟鏈形態和去中心化特點便于數據交互共享，其分布式部署、加密機制等技術可以有效保障數據安全，其去信任化、開放性等特征可以使眾多主體以低成本的方式參與場景活動，其不可篡改、可追溯性以及共識機制可以有效保護數字資源版權安全［3］。區塊鏈的技術思路和結構形態恰好能用于解決目前數字資源管理工作中遇到的難題，因此公共圖書館利用區塊鏈技術構建數字資源管理平臺對于推動我國智慧圖書館體系建設具有重要意義。

1? 區塊鏈技術在圖書館領域的應用研究

目前，國內已有不少學者對區塊鏈技術在圖書館領域的適用場景進行了研究。張忠林等提出區塊鏈技術可應用于圖書館信息共享、版權保護、身份認證、資源存儲、網絡眾籌等場景［4］。趙闖等認為區塊鏈可以應用于圖書館服務鏈體系構建、機構知識庫建設、資源共享、數據安全、智能設備研發、學習認證等方面［5］。柳林子等探討了圖書館區塊鏈技術的標準化對讀者個人信息保護的促進作用［6］。陳小平認為區塊鏈技術為圖書館移動用戶行為大數據提供了重新架構技術底層基礎的機會，通過數據挖掘可實現從網絡信息服務向價值服務的轉變［7］。趙偉娜認為區塊鏈視閾下圖書館應用模式和服務創新可體現在流通平臺、電子資源平臺、閱讀平臺、元數據控制方式等方面［8］。蘭建華分析了圖書館在信息共享和區塊鏈技術發展的背景下，從資源、管理、服務、團隊四個維度實現服務創新與升級的路徑方法［9］。屈艷玲提出區塊鏈技術可對讀者電子證注冊、消息反饋、信用數據存儲、網借流通等關鍵業務流程進行優化，塑造網絡借閱新生態，驅動圖書館智慧服務升級［10］。張立說等基于區塊鏈DPOS共識機制提出數字資源共建共享的創新模式，以實現多主體下數字資源的統一規范、資源融合、信息有效［11］。

雖然過往我國圖書館界對于區塊鏈的應用研究主要停留在理論層面，且內容大部分集中于技術的適用性分析，但近年來也陸續出現了區塊鏈技術應用于圖書館領域的具體實踐案例。佛山市圖書館基于區塊鏈技術完成 “易本書”家藏圖書共享平臺的構建，有效實現資源整合、個性化推薦、信用構建及數據監控等功能，盤活了大量社會文獻資源［12］。浙江省公共圖書館運用區塊鏈技術完成全省各級公共圖書館異構系統間的文獻通借通還平臺構建，打破館際服務邊界，提升讀者借還體驗，實現基本公共文化服務普遍均等［13］。江西省公共圖書館也利用區塊鏈技術優化通借通還服務平臺，實現保障數據安全、提高成員館自主度、分攤省級館運算壓力等目標 ［14］。清華大學數字圖書館運用區塊鏈技術創建基于分布式存儲技術的版權確權機制，利用一致性哈希算法審核數字版權，通過智能合約安全調用數字資源，對數字版權進行全鏈條管理 ［15］。綜上，我國圖書館界對區塊鏈技術的探索與研究正逐步從理論分析層面向實踐應用層面轉變。

2? 數字資源集中管理平臺構建

按照開放程度，區塊鏈分為公有鏈、私有鏈、聯盟鏈。公有鏈是分布式端到端的網絡系統，任何個人或組織都能夠獲得有效確認，自由參與到其共識過程中，不利于進行審查監管且容易導致信息泄露。私有鏈的讀寫權限僅限于特定個體或組織內部，讀取權限有限開放［16］，準入門檻較高，使得區塊鏈生態系統建設缺乏規模和深度。聯盟鏈則介于公有鏈和私有鏈之間，參與主體通常是由聯盟內部指定的多個組織，成為聯盟鏈成員需滿足特定的條件，各成員之間不再是對等關系，而是由聯盟規則決定其擁有不同的權限。同時，聯盟鏈內部會設立中心機構，負責審核用戶對區塊鏈的訪問和使用申請，監督各節點對信息賬簿的記錄，并擁有決策權和修改權［17］。聯盟鏈的信任架構實現了部分去中心化，有利于中心機構進行數據糾正及交易監管，可控性較強。各組織成員共同維護聯盟鏈有序運轉，其他第三方可通過接口進行限定查詢，保障低成本、高效率運作。綜上，聯盟鏈的技術特點更加契合數字資源管理的實際需求，因此將其作為本文數字資源集中管理平臺的底層結構形態。

本平臺需建設的主要內容分為智慧圖書館聯盟鏈節點與省內數字資源業務管理系統兩部分。智慧圖書館聯盟鏈是平臺實現全國范圍數字資源共建共享的底層結構體系。業務管理系統是面向省內聯盟鏈成員用戶的業務操作后臺。本平臺是通過底層聯盟鏈結構體系與上層業務管理系統交互來實現所有用戶資源共享和信息互通。

2.1? 平臺架構

基于區塊鏈技術特點，結合實際業務需求，首先設計出本平臺的系統架構，為后續聯盟鏈節點建設與業務管理系統構建奠定基礎。平臺架構主要包括六層，分別是基礎設施層、數據存儲層、數據處理層、業務邏輯層、業務網關層、應用層（見圖1）。

基礎設施層為業務運行提供服務器、網絡、存儲能力、操作系統的支撐，包括存儲節點、區塊鏈運行算力、館際網絡通信SD-WAN等基礎設施。數據存儲層負責整個平臺的數據持久化處理，包括關系數據庫、索引數據庫、特征數據庫、統一文件存儲管理系統，以及公共圖書館聯盟鏈式數據庫。數據處理層負責提供消息隊列、緩存，以及用于機器學習的實時流式計算單元和機器學習引擎框架。業務邏輯層作為整個平臺的調度中心，部署結構主要采用微服務架構，每個服務采用獨立的微服務單元進行部署，具有較強的動態容錯和擴展能力。業務網關層對內提供訪問服務的聚合，對外提供應用的鑒權，同時為應用層和外部合作機構提供API接口服務，為服務提供容錯和負載均衡能力，為服務的灰度升級與發布提供支撐。應用層是用戶與業務管理系統交互的主界面，以Web客戶端形式為主，同時可支持小程序端的端口開發以滿足不同場景下的業務需求。

2.2? 智慧圖書館聯盟鏈建設

2.2.1? 智慧圖書館聯盟鏈概述

智慧圖書館聯盟鏈是一個虛擬層，由節點和機構共同構成（見圖2）。四川省圖書館所建的聯盟鏈節點以及相應業務管理系統均無縫接入以國家圖書館為核心的全國智慧圖書館聯盟鏈。本節點需建設專用存儲資源，與聯盟鏈內其他節點的存儲資源一起進行虛擬化管理。本節點與聯盟鏈內其他節點共同使用統一的公共通道進行區塊鏈賬本管理，以實現數據安全可控、賬本統一互信。通常情況下，省級圖書館作為本省聯盟鏈節點的建設單位，可參與聯盟鏈治理與運維管理，如節點證書與合約管理、賬號管理、賬本管理、儲存管理、通道管理、安全機制管理等。隨著未來全國范圍內建設的智慧圖書館聯盟鏈節點數量增加，會有越來越多的機構入駐平臺。聯盟鏈覆蓋范圍的擴大可充分發揮其巨大的資源整合優勢，加速釋放公共圖書館聚合效能。

2.2.2? 用戶類別

智慧圖書館聯盟鏈用戶分為節點用戶與成員用戶兩種類別。聯盟鏈節點用戶指部署了聯盟鏈節點的機構，如國家圖書館，此類節點用戶可參與聯盟鏈治理與運維管理。聯盟鏈成員用戶指未部署聯盟鏈節點，通過在已部署好的節點注冊賬號后，參與聯盟鏈內資源建設與共享的機構，比如四川省內其他地市級圖書館、出版社及文化機構。成員用戶通過平臺的業務管理系統，可進行數字資源的導入、上鏈存證、資產化封裝、資產交易、溯源跟蹤等操作。通常來說，聯盟鏈節點用戶擁有聯盟鏈成員用戶的所有權限，且權限高于成員用戶。

2.2.3? 聯盟鏈節點建設

（1）建設條件。

節點需建設專用的存儲資源，由聯盟鏈對該存儲資源進行統一管理。同時節點需部署存儲管理軟件，通過SD-WAN專網接入聯盟鏈中由各節點存儲資源統一虛擬而成的存儲平臺，以便于聯盟鏈內的所有節點進行整體調配使用。此外，節點需通過國家圖書館授權，接入智慧圖書館聯盟鏈SD-WAN私有專網。SD-WAN網絡是對聯盟鏈內所有節點互聯訪問的資源地址進行統籌規劃的組網，為各節點間穩定可靠的數據分發和傳輸通道提供支撐保障。所有節點的SD-WAN終端設備均需接入SD-WAN管理平臺，以便對各節點SD-WAN終端設備進行集中控制與統一管理。

（2）技術要求。

為保證聯盟鏈的順利組建，每個節點在區塊鏈選擇上需要與其他節點的區塊鏈技術保持一致，在本平臺節點中采用的是FISCO BCOS區塊鏈架構，并結合業務需求在現有技術架構的基礎上做了定制開發，以保證更完整地實現平臺的各項功能。本節點中智能合約主要用于上層業務管理系統開發以及區塊鏈賬本數據更新。節點支持智能合約部署、調用、升級、凍結等功能，并提供資源上鏈存證、資產化封裝、交易存證、溯源追蹤等多種定制化的智能合約模板。在接口交互方面，本平臺聯盟鏈不支持異構系統，只支持分支節點的業務接口對接，成員用戶可按照本節點接口規則完成與本機構現有第三方應用的對接調用。在數據加密方面，傳輸層統一使用國密加密機制，應用層統一使用RSA加密算法，根據區塊鏈注冊時所分配的密鑰進行加解密。

2.3? 業務管理系統

業務管理系統作為平臺的上層應用界面，是本節點成員用戶業務操作的入口，主要提供資源導入、上鏈存證、資產化封裝、溯源跟蹤四項業務功能（見圖3）。

（1）資源導入。各成員用戶可通過本節點構建的業務管理系統上傳圖片、音頻、視頻以及文本等不同種類的資源數據。上傳后的資源數據經過清洗、標準化整理、查重、入庫等流程后，生成本機構正式資源庫以及正式特征庫。

（2）上鏈存證。在本機構的正式特征庫與正式資源庫生成后，用戶可將正式資源庫中未存證的資源進行上鏈存證操作，創建上鏈區塊，完成區塊鏈記賬操作，形成本機構的資源存證賬本。機構資源完成存證后將立即觸發數據同步事務，根據資源集中同步規則將上鏈存證資源的本地資源索引庫、本地正式資源庫、本地正式特征庫向國家圖書館中央存儲中心進行同步備份，同時將數據分別寫入中央索引庫、中央資源庫、中央特征庫，從而構建全網業務資源庫。

（3）資產化封裝。機構資源完成上鏈存證后，用戶即可基于資源存證賬本，選擇已存證資源進行資產化封裝，同一存證資源可以根據需求進行多次資產化封裝。配置資產合約屬性（包括發行量、有效周期、資產代碼、發行價格、購買方式等），創建資產區塊，完成區塊鏈資產記賬操作，形成本機構的數字資產賬本。所有經過資產化封裝后的數字資源都可通過由國家圖書館搭建的聯盟鏈資產交易中心進行資產流轉操作。區塊鏈會存證所有發生交易行為的數據，生成聯盟鏈數字資產交易賬本。

（4）溯源跟蹤。資源進行資產化封裝后，平臺管理人員或相關用戶可選擇相應資源，調取該資源的導入記錄、入庫記錄、上鏈存證賬本數據、資產化封裝賬本數據、資產交易賬本數據等，匯集整理后形成上鏈資產蹤跡數據，以實現資產溯源查詢和使用跟蹤，從而有效避免資源侵權現象的發生。

3? 預期效果

本平臺將在接入國家圖書館組建的智慧圖書館聯盟鏈后投入使用，通過分配賬號吸納省內各級公共圖書館、出版社及其他文化機構成為平臺用戶，實現本省范圍內數字資源的集中管理。聯盟鏈將在“十四五”期間逐步擴展節點和增加用戶數量，不斷推動全國各級圖書館數字資源建設與服務邁向智慧化、一體化。平臺在投入使用后，預期將產生以下效果。

3.1? 促進數字資源共建共享

平臺基于智慧圖書館聯盟鏈內安全有序、高速穩定的數據傳輸機制，構建各個數據庫、各個系統、各個機構、各個地區之間的數字資源共建共享生態，有效解決了信息孤島問題。區塊鏈去信任化、開放性的特點可降低各方在業務場景下的交易成本，吸納更多機構主體參與到聯盟鏈建設中。平臺中的每個用戶既是資源的消費者，也是資源的生產者。各圖書館在信任機制下可上傳其獨有的特色館藏資源，滿足讀者愈發多元化、品質化的閱讀需求，推動全網知識內容傳播與共享。同時，區塊鏈的去中心化、點對點技術可幫助公共圖書館打破信息壁壘，在數字資源建設與維護上節省不必要的花費，減輕其資金壓力。

3.2? 實現數字資源精準管理

平臺將不同來源、不同類型、不同格式的數字資源集中起來，通過數據處理操作統一資源結構形態，實現數字資源的標準化、規范化存儲與管理，為未來完善數字資源管理的相關標準規范以及開展多維知識融合服務奠定基礎。平臺可將各個用戶上傳的數字資源根據不同顆粒度封裝成塊，以虛擬資產的形式保存，對流通環節所形成的賬本以去中心化的方式進行管理，最終實現貫穿所有業務流程的數字資源資產化、精準化管理，有效保證聯盟鏈內數字資源的可靠性和可用性，有利于提升平臺整體的資源質量。

3.3? 保障數字資源安全存儲

平臺具備雙重機制來保障數據安全。第一重機制是在區塊鏈層：采用分布式存儲技術實現數據多重備份，充分保證數據完整性。業務操作使用聯盟鏈內公共通道，用戶可根據機構屬性、資源建設資金來源屬性來預先配置賬本加密數據范圍，也可通過操作人權限來選擇加密范圍。用戶需使用在區塊鏈內注冊時所分配的密鑰對賬本內數據進行加密，數據涉及方也需使用密鑰解密后才可查看賬本內數據。第二重機制是在業務層：業務管理系統具備數據訪問權限機制，可利用賬號訪問權限設置來控制每個用戶可調取、查看的賬本數據范圍，與該數據無關的用戶則無法看到賬本內的實際數據內容，有效保障數字資源的安全性。

3.4? 增強數字資源版權保護

平臺具備多重機制保護數字資源版權。首先，聯盟鏈內用戶的身份信息公開透明且不可篡改，用戶使用密鑰才能查看真實的數字資源內容。其次，數字資源經過資產化封裝后，可實現每一種資源在每個流通環節面對每個流通和交易對象，均可以固化成不可分割、不可替代、唯一的數字資產個體［18］，有助于明確資產權益歸屬。此外，共識機制中所有節點之間按照一定的標準標識數據，從而認定一個數字資源塊是否有效，這保障了每個上傳的數字資源塊的唯一性和真實性

［19］，可避免偽造記錄。最后，時間戳可保證鏈上數字資源可追溯，以避免數據信息的無限復制使用和盜用，便于權利人對數字資產個體進行全流程溯源跟蹤，可有效保護數字資源版權。

4? 結語

在大力推動數字中國建設的背景下，智慧化轉型是圖書館發展的必然趨勢。公共圖書館需要構建更完備、更現代化的資源管理體系，引入新型技術手段對數字資源的建設與使用進行規范化、精準化管理。依托區塊鏈技術構建數字資源集中管理平臺，一方面可利用區塊鏈去中心化、安全可靠、公開透明、開放共識、可以追溯等技術特性，有效解決當前圖書館在數字資源管理中面臨的各種問題，另一方面作為全國智慧圖書館聯盟鏈建設的一項實踐，以創新的模式打造公共圖書館智慧生態，構建全網知識內容開放共享體系，為日后更多機構主體加入數字資源聯盟提供參考和借鑒。

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作者簡介：

王曉琪（1994— ），女，大學本科，館員，任職于四川省圖書館。研究方向：智慧圖書館、信息系統建設。