大数据时代区块链技术与智慧图书馆的融合发展研究

李明伟，王 爱

(江苏海洋大学 图书馆，江苏 连云港 222005)

随着20世纪计算机的出现和随后信息化技术的迅猛发展，尤其是互联网、移动互联网、物联网的深度普及和广泛应用，我们似乎真正进入了一个数字化时代：从宏观到微观，从客观到主观，从具体到抽象，都被全面、实时的记录，成为数字化的信息，数字化逐渐成为大数据时代的标配。区块链和与之相联系的加密数字货币，是21世纪“横空出世”的新事物，被认为是第四次工业革命的关键技术，是互联网时代信息技术最重大的发展之一，有可能改变世界应用大数据的方式，目前已逐步应用到电子商务、金融、物联网、社交通信、众筹等领域。图书馆必须努力学习掌握并积极构建“区块链”融合图书馆各类应用系统，从而为构建满足现代信息社会的智慧图书馆提供有力的技术支撑。智慧图书馆是一项系统工程，是目前图书馆界的网红热词，倡导以人为本、以用户需求为导向，通过融合多门学科，以信息服务为中心，充分运用数字化、网络化、智能化技术来增强信息服务，实现人与物、物与物之间的互联互通，最终实现不需人工干预、立体互联、高效低能、无线泛在的图书馆智慧化管理和服务。

1 区块链技术和智慧图书馆融合发展的可行性分析

区块链是一种基于分布式数据存储、点对点传输、加密算法、共识机制等技术的去中心化的应用模式。区块链是随着比特币等数字加密货币的发展而逐渐被人们所熟知的，是一种分布式数据存储机制，是一串使用密码学方法连接的数据块，每一个数据块中记录一批当时网络交易的信息，包含用于验证其信息的有效性(签名防伪)和生成区块的协同信息。

1.1 区块链的模型

表1 区块链的模型

1.2 区块链的应有模式

现阶段的区块链技术已经演化成私有链、公有链和联盟链等不同的应用模式[1]。不同应用模式的区块链的技术特征如表2所示。

1.3 区块链的核心价值及技术驱动

1.3.1 多重加密让数据难以篡改。Hash算法、时间戳、数字签名和Merkle树、非对称算法被应用在区块链的各个地方，如各区块的索引关系、交易数据保存等。区块链不直接保存原始数据，而是通过哈希函数将原始数据转换为特定长度、由数字和字母组成的字符串记录后，记入区块链中。为了保证去中心化环境中的数据安全，区块链技术采用非对称加密算法，通过Merkle树作为数据结构，封装到一个指定的数据区块中，区块之间通过链式结构连接，最终形成一个区块链，分布式地存储在区块链的各个节点中。因为系统中的所有原始数据都是通过逻辑计算才能得到，在未来某一时刻，当我们需要验证原始数据的真实性时，只要对对应的数据做Hash处理，如果得到的答案是相同的，说明数据没有被篡改过；而如果需要修改区块链网络中的某个数据，必须得到该网络中的超过51%的节点的同意，区块链上的节点越多，其数据防伪性越强，这在目前的区块链网络中是难以实现的。即使实现，其所花费的成本也是得不偿失的，因为区块链技术能够通过多重加密方式来保证数据安全，具有无可比拟的防伪性[2]。

表2 不同类型区块链的技术特征

1.3.2 链式结构让数据可以回溯。区块链中的每一条数据一定和同一个区块中的数据存在联系，即区块中的某条数据通过索引指向前一个区块上的某条数据。每一笔交易都通过密码学方法与相邻的两个区块串联，可以追溯到任何一笔交易的源头。因此，区块链上的任何两条数据最终都可以通过索引联系在一起，这样的数据结构使得数据之间变得可以追根溯源。只要对区块链网络中的任何一条数据有疑义，均可以对区块里的Merkle Root参数进行核验，只要数据是篡改伪造的，就得不到一致的Merkle Root值[3]，因此使得数据获得前所未有的提升。

1.3.3 分布网络让数据永不丢失。 传统的数据存储采取中心存储模式或分类存储模式，存在着信息安全和永久存储的问题，数据中心一旦遇到恶意攻击或自然灾害，将会造成无法挽回的损失。而区块链技术通过去中心化的分布式网络系统，将数据按照类别分为多份进行存储，每块包含部分交易记录，每块都包含前一块的ID，使得每一个客户端都保存着完全一致的区块链，各区块链之间通过网络进行同步运行，因此无论网络中多少节点被破坏，只要有一个节点还存在，数据就不会丢失，除非整个区块链以及所依附的互联网毁灭，数据的存储都是安全的。同时，每个节点的数据存储都是独立并且地位相等的，依靠独有的共识机制保证存储的一致性，由此避免中心数据遭到控制所带来的风险。

2 区块链技术在智慧图书馆中的融合应用

智慧图书馆建设的重点和难点是资源数据化、支撑系统智能化和服务全域化。区块链技术可以使得图书馆的基础设施和服务手段智能化、信息收集精准化、信息传播高效及时，因此，可以有效推动图书馆服务的智慧化建设。

2.1 区块链技术在智慧图书馆中的功能优势

2.1.1 保障图书馆的信息存储安全。 图书馆数据信息存储安全是图书馆提供智慧化服务的前提和根本保障，图书馆的信息资源，尤其是特色馆藏数据一旦被恶意篡改，将会造成不可估量的损失。由于网络本身具有开放性，图书馆馆藏服务又依赖于网络，病毒入侵、版权争议等问题时有发生。同时，图书馆服务智慧化的背景下，为了满足用户的个性化或专属的信息需求及学习解决方案，图书馆往往会对用户需要的大量高价值尤其是特色资源进行开放共享。区块链技术通过分布式账本、链块式数据结构及机密算法等，能够有效解决馆藏存储和用户个人隐私的稳定性和安全性等问题[4]。

2.1.2 促进信息资源的传播与共享。“点对点”的联系是传统图书馆固有的信息传播及分享方式，其特点是费时费力，而且传播速度较慢；同时传统的图书馆服务对检索得到的馆藏信息不再分门别类、甄别筛选，因此信息利用率及用户满意度较低。而区块链技术是多分布式、多中心的模式，整个信息网络中任意一点都可能成为信息的传播点，信息本身的社会影响、价值和用户的需求量直接决定着信息的传播速度和利用率。由于非对称性加密技术及共识机制，区块链中的数据在公开的过程中，整个系统内的信息高度透明，传播及分享及时高效，因此图书馆信息资源的利用价值得到提升，有力推动智慧化图书馆的发展步伐[5]。

2.1.3 推动图书馆的智慧管理水平。 图书馆为用户提供全方位、一体化的服务平台，馆员为用户提供优良高效的管理和服务，最后实现知识共享是智慧图书馆发展的最终目的。区块链的“去中心化”技术及通过分布式节点进行信息传播和数据的维护，能够有效改变传统图书馆的信息传播分享服务模式。该模式大大加强了用户对图书馆的依赖程度，客观上使图书馆由信息传播者转变为组织管理者，进一步满足用户多样性、复杂性和独特性的信息需求[6]。

2.2 区块链技术和智慧图书馆的融合应用

2.2.1 馆藏信息资源分布式存储系统。 区块链是一个去中心化的点对点的网络，每个参与计算的网络节点都是平等的，每个节点都保存完整的区块链副本用以集体维护区块链。因为其通过哈希函数相连，具有难以篡改的特性，非常适于建立馆藏资源存储系统[7]。基于区块链的馆藏资源存储系统可以分为存储层、验证层和区块链层[8]。存储层是由现有的传统图书馆存储系统构成，用于产生包含馆藏数据副本位置信息的元数据。验证层由若干个节点组成，有存储和验证两种工作模式，存储模式下可以用于收集存储层上传的原数据和用户信息，用于构造元数据区块；验证模式下负责验证元数据和用户信息并进行系统反馈，检查区块链副本的状态并与区块链信息同步。区块链层负责反馈来自验证层的查询请求及在存储层发生故障时通过读取该层元数据区块链进行数据恢复，从而避免了传统的馆藏资源存储系统中一旦中心节点发生故障，元数据就无法读取的弊端。

2.2.2 智慧阅读推广系统。 目前国内传统的阅读推广活动主要存在的问题有：①各种阅读推广案例层出不穷，但是不深入，基本流于形式；②用户无法选择阅读内容，阅读缺少灵魂和深度；③缺乏促进阅读的激励机制，用户无法养成习惯；④缺少长期的阅读平台，无法为用户提供可持续的阅读服务，用户也很难参与到阅读平台的建设中去。而运用区块链技术构建的“智慧阅读”系统或平台，通过运用区块链技术，以“阅读云”为基础，以用户需求为导向，让参与阅读的每一位用户都能建立自己的图书馆节点，并在节点中记录和展示个性化的阅读历程和成果，从而形成一个种类和内容丰富多样的阅读评价体系，为用户带来更多的兼容性和更广的参与度和开发度[9]。

2.2.3 信用校园服务平台。随着大数据时代共享经济的快速发展，当今社会个人信息的重要性越来越重要，个人信息体系的建设越来越被人们重视。大学生信用校园体系也是其中的一环。以智慧图书馆信息资源为基础，利用区块链的记账技术，再加上高校其他部门和社会信息机构的相关信用资源。构建基于区块链技术的信息校园服务平台，为用人单位快速精准地调查和筛选所需人才提供依据，同时建立大学生信用体系可以更好地提高大学生的信用意识，引导学生趋利避害，自觉履行信用规则，升华个人品质，养成良好的行为习惯，为社会带来正能量，促进社会建立信用体系，改善社会的信用状况[10]。

3 结束语

区块链技术是一个放在非安全环境中的分布式数据库，在智慧图书馆领域有着广阔的发展前景。目前，区块链技术在智慧图书馆的应用研究尚处于理论探索及平台开发阶段，其发展潜力和优势显而易见，但是由于缺乏实践经验，但还存在着不少的问题：①缺乏相应的政策引导机制；②缺乏区块链技术在图书馆领域的应用标准；③缺少图书馆对用户隐私的保密管理制度；④图书馆与区块链相关企业基本没有关联。国内图书馆界应该以更加积极主动的姿态去拥抱区块链技术，上述问题都是可以解决的，相信在不久的未来一定会出现更多的图书馆区块链应用场景，为图书馆的智慧化建设提供源源不断的动力。