基于区块链技术的数字图书馆共建共享研究

刘晶晶

摘 要：文章介绍了数字图书馆共建共享的现状，分析了利用区块链技术进行数字图书馆共建共享的可行性，构建了基于区块链技术的数字图书馆共建共享模型，旨在为数字图书馆共建共享提供新的发展思路。

中图分类号：G250文献标识码：A文章编号：1003-1588（2021）09-0112-03

关键词：数字图书馆;共建共享;区块链

1 背景

随着互联网技术以及大数据技术的发展，数字资源呈指数级增长，数字图书馆共建共享逐渐成为当前图书馆发展的重要模式，为图书馆带来了大量价廉质优的资源和服务[1]。但不可否认的是，现有共建共享模式主要采用中心化的组织结构，其服务效能较低、“信息孤岛”和“信任壁垒”问题严重、标准化有待提升等问题日渐凸显。

2 数字图书馆共建共享现状

在政策的支持和推动下，我国数字图书馆共建共享项目不断涌现并迅速发展成为目前图书馆资源建设与服务的重要基础性项目。公共数字文化工程、CALIS（中国高等教育文献保障系统，China Academic Library & Information System，简称CALIS）、BALIS（北京地区高校图书馆文献资源保障体系，Beijing Academic Library & Information System，简称BALIS）等众多项目的迅速发展，有效提升了图书馆服务能力。但由于技术、资金、版权等多重因素的制约，现有数字图书馆共建共享模式存在一系列问题，影响了资源质量、服务效能和共建共享效果。

2.1 中心化组织模式影响服务效率

现有共建共享项目多采用“中心机构+分支机构”的中心化组织模式，即由一个或多个中心机构统筹项目管理，下设多个分支机构共同参与共建共享。例如，数字图书馆推广工程主要由国家图书馆负责整体规划和管理，形成了以各级数字图书馆为节点的数字图书馆虚拟网。CALIS则由管理中心负责运行管理，下设全国中心、地区中心、省级中心等分级中心机构[2]。中心化组织模式虽能实现集中决策、统筹推进，但也存在决策服务效率低，对中心机构人员、技术、资金过度依赖的天然弊端，中心机构一旦出现问题将直接影响项目的整体运行。

2.2 资源建设标准不一，难以实现高效共享

统一完善的数字资源建设标准是实现共建共享的重要前提，直接影响大规模异构资源的共享效果[3]。各共建共享项目都制定了系列标准规范，但不同项目数据、不同类型数据的互通共享效果还有待提高。同时，受成员馆人员、技术和软硬件设备影响，数据建设质量和标准落实情况参差不齐，严重影响了项目建设效果。这一问题将随着项目参与机构的增多而日益凸显。

2.3 实施机构单一，用户参与度低

新时代背景下，公共图书馆应加强与高校图书馆，文化馆、博物馆等机构的合作。以单一类型图书馆为主的共建共享模式存在分级管理难、加入限制多等问题，难以保证多类型主体参与其中。同时，成员馆权利义务不明晰、激励措施不足也在一定程度上影响了成员馆的参与积极性。此外，知识产权保护难度大、成本高等问题形成的信任危机也直接影响了优质地方特色资源的共享。

3 利用区块链技术开展数字图书馆共建共享的可行性分析

2016年，国务院发布《“十三五”国家信息化规划》，首次将区块链纳入新技术范畴并作出前沿布局，这标志着我国开始推动区块链技术的应用和发展。此后，商务部、工信部等多个部委先后发布了多项区块链监管或扶持政策，各省市也出台了多项地方性扶持政策并进一步推进应用落地[4]。区块链技术是一种去中心化的分布式网络，每个参与的节点（即区块链网络中各参与主体）都可以通过一定的算法参与记账，并共同维护由时间序列数据块组成的链式透明账本，不依靠中心节点、不需要第三方背书，数据透明可靠、安全性能高[5]。区块链技术在提高系统效率、减少信任成本方面具有天然的技术优势，正好契合数字图书馆共建共享的发展需求。

3.1 减少中心机构的压力，避免中心服务器不可用带来的系统单点故障

区块链账本由全部参与节点共同维护，不单纯依靠中心机构。各共建共享参与主体可根据自身资金、技术、人员情况灵活参与资源提供、利用、获取等活动，并在链上节点共同监督下写入区块，共享信息。这种去中心化的组织结构有效减少了中心机构的资金、技术和人员压力，同时也避免了因数据丢失、损毁等带来的问题。

3.2 提升资源质量，避免重复建设

區块链通过可编程的合约层和各类数据节点算法的共识层实现交易自动化。资源质量控制由单一节点审核变为全部节点集合审核，即全部共建共享参与主体均可获取数据信息并参与审核。此外，共享已建资源信息和服务数据可有效减少资源的重复建设。

3.3 时间戳和哈希加密在有效保护知识产权的同时实现数据即时维护

数字资源进入上链时，通过增加时间戳并进行哈希加密处理，可快速实现知识产权确权和资源归属认定，有效减少了共建共享参与主体的知识产权信任危机。此外，数据的任何变化都会直接反映到其通过哈希加密后的字符串上，并同步更新至全部节点的共同账本中，从而保证资源的即时更新和维护。

3.4 平等的记账机制和代币机制有利于提升参与积极性

各节点均享有平等的记账权利，参与主体通过资源的建设、维护、利用等行为可产生新的区块。根据区块创建的数量，各节点可以获得代币，以量化其在区块链中的贡献[6]。代币可以作为各节点后续奖励的证明，从而实现奖罚分明、权责一致，激发图书馆的参与积极性。

4 基于区块链技术的数字图书馆共建共享模型

4.1 核心要素确定

基于区块链技术的数字图书馆共建共享模型包含系统平台、数据管理和存储模式、参与节点控制、系统技术架构等核心要素。

4.1.1 系统平台。按照区块链中参与节点的开放程度，系统平台可分为公有链、私有链和联盟链。综合考量资源建设需求、服务和系统运行效率、监管成本等因素，具备一定信任基础的数字图书馆共建共享更适合选用联盟链作为底层系统框架。参与节点可根据数字资源建设情况构建私有账本和共享资源的联盟账本。私有账本记录本地所有资源的建设和服务情况，而其中具有共享性质的资源信息将同步记录在私有账本和联盟账本中，并通过“私有链+联盟链”的多层级系统平台实现共建共享资源的同步管理和维护。

4.1.2 数据管理和存储模式。基于区块链技术的数字图书馆共建共享系统以各参与节点建设的文本、图像、音视频等为管理和存储对象。面对数字图书馆共建共享资源类型多样、共享难度大等問题，图书馆可通过构建通用本体的方式将链上复杂元数据统一转化为具有较高通用性、包容性的本体，从而实现数据的高效共享和统一检索利用。大规模共建共享数字资源存储在各参与机构的底层数据库中，由各实施机构维护[7]。这种数据管理和存储模式可最大限度地确保资源安全。

4.1.3 节点控制。新时代背景下，推进图书馆、文化馆、博物馆等文化机构资源和服务的共建共享是不断满足人民群众文化生活需求的必由之路。本系统以各级各类公共图书馆为主体，通过制订灵活的准入原则并设置不同的区块写入、信息获取、交易范围等权限，吸纳公共图书馆、高校图书馆、专门图书馆等多类型图书馆加入。同时，该系统还可视需求情况引入博物馆、文化馆等公益性文化机构以及商业数据库商、出版社、个人等资源创建和利用的机构或个人，最大限度地实现跨领域资源共建共享和多类型节点深度参与。

4.1.4 技术架构。根据共建共享系统的功能需求，其技术架构可分为基础层、平台层、公共服务层、应用层和服务界面，详见表1。

4.2 系统功能设计

根据数字资源建设、服务、利用的全流程生命周期，本系统可分为资源建设模块、资源交易模块、资源利用模块和其他辅助模块4部分，详见表2。

4.2.1 资源管理模块。各参与节点应根据系统已定功能限制，分别在允许范围内进行资源创建、维护和管理。在资源创建过程中，各节点首先对公有账本中的资源信息进行查重处理，避免重复建设。如经查为新建资源，则将已建新资源存储在建设机构或个人本地数据库中，同时根据联盟的数据建设规则完成资源描述并转化为本体信息，写入私有链中的私有账本。私有链中的共享属性资源信息需定期同步至联盟链账本，各参与节点通过查询透明的联盟链账本信息即可获取此新建资源的信息并据需要查询利用。同时，资源创建节点在本地私有账本中更新信息即可实现已建资源的管理维护，并可同步即时更新至联盟链账本中，从而实现资源的及时维护，确保线上线下数据的一致性。

4.2.2 资源交易模块。资源交易模块主要指参与主体的资源共建共享行为。以A、B两个机构间的资源交易行为为例：A机构需要某一资源，在共建共享系统中查询后获知B机构拥有相应资源的信息;在满足B机构预设的交易金额、数量、应用范围等要求的前提下，A机构触发智能合约就实现了系统自动交易。A、B两个机构的交易合同也可作为已交易资源的补充信息写入账本。交易过程信息的即时写入与如实记录，不仅可以确保交易内容的真实有效、交易信息的全程可追溯，以及高效、低成本的知识产权确权，还可对不同节点的信息获取权限进行界定，有效规避数据泄露风险，切实满足交易双方的保密需求。

4.2.3 服务利用模块。此模块主要指个人用户基于系统的资源利用，即个人用户访问系统服务界面并对联盟链账本进行检索，获得相应资源的数据存储地址后，在联盟链中写入新的用户资源利用区块，最后通过地址解析获取私有链账本中的数字资源，实现资源利用。基于区块链系统的数字图书馆共建共享系统如实记录了联盟中全部个人用户的资源浏览、检索、利用信息，为统计分析模块提供了数据基础。

4.2.4 辅助功能模块。除上述模块外，本系统还包含统计分析、用户管理和系统管理3个辅助模块。统计分析模块主要对资源的建设、利用情况以及用户的资源利用进行统计分析，旨在掌握资源的整体建设情况和反馈利用效果，有效提升资源建设的针对性、有效性，进一步提升服务效能。用户管理模块主要对不同类型用户（含机构用户和个人用户）进行资格审核、权限设置等。系统管理模块具有如下功能：对联盟链系统中的交易日志、用户日志、系统配置等底层基础操作进行管理。

参考文献：

[1] 李晓明，姜晓曦，韩萌.数字图书馆推广工程数字资源共建共享模式探析[J].国家图书馆学刊，2012（5）：20-26.

[2]中国高等教育文献保障系统.CALIS简介[EB/OL].[2020-09-29].http：//www.calis.edu.cn/pages/list.html？id=6e1b4169-ddf5-4c3a-841f-e74cea0579a0.

[3] 郑云霞.图书馆数字资源的共建共享：以数字图书馆推广工程为例[J].新世纪图书馆，2018（1）：48-51.

[4] 人民创投区块链研究院.中国区块链政策现状及趋势分析报告[EB/OL].[2020-09-12].http：//www.lianmenhu.com/blockchain-13486-1.

[5] 中国区块链技术和产业发展论坛.中国区块链技术和应用发展白皮书（2018）[EB/OL].[2020-09-16].http：//www.cbdforum.cn/bcweb/index/article/rsr-16.html.

[6] 高利，王春艳，高心丹.运用区块链技术构建数字化古籍管理体系模型的研究[J].图书情报工作，2019（3）：80-89.

[7] 师衍辉，韩牧哲，刘桂锋.融合区块链技术的机构知识库科学数据监护模型研究[J].现代情报，2020（1）：101-109.

（编校：周雪芹）