区块链技术下数字资源集中管理平台构建研究

收稿日期：2023-03-22

摘  要：

四川省图书馆利用区块链技术构建数字资源集中管理平台，通过对接国家图书馆组建联盟链、搭建业务管理系统，对数字资源进行资产化、精准化管理，从而解决当前公共图书馆在数字资源管理中面临的信息孤岛、安全存储、版权纠纷等难题，以期为公共图书馆向智慧化转型发展提供新思路。

关键词：

数字资源管理；区块链；联盟链；智慧图书馆

中图分类号：G250.7    文献标识码：A    文章编号：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

新时代背景下，随着5G、云计算、大数据、人工智能、区块链等现代科学技术不断发展，公共图书馆在向智慧化发展升级的道路上也迎来新的机遇与挑战。2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出发展智慧图书馆，加快数字社会建设步伐［1］。智慧图书馆是创新公共文化服务、提升教育质量的重要途径，是推进图书馆事业高质量发展的方向。2021年6月，文化和旅游部在《“十四五”公共文化服务体系建设规划》中提出，要以全国智慧图书馆体系建设为引领，推动公共文化数字化、网络化、智能化发展取得新突破［2］ 。我国智慧图书馆已经进入实质性建设阶段，其中，数字资源建设是核心工作。伴随着互联网技术的发展，全网信息内容的体量以及类型复杂程度与日俱增，公共图书馆在数字资源管理过程中也面临信息孤岛、安全存储、版权纠纷等难题。区块链作为一种新兴信息技术，其联盟链形态和去中心化特点便于数据交互共享，其分布式部署、加密机制等技术可以有效保障数据安全，其去信任化、开放性等特征可以使众多主体以低成本的方式参与场景活动，其不可篡改、可追溯性以及共识机制可以有效保护数字资源版权安全［3］。区块链的技术思路和结构形态恰好能用于解决目前数字资源管理工作中遇到的难题，因此公共图书馆利用区块链技术构建数字资源管理平台对于推动我国智慧图书馆体系建设具有重要意义。

1  区块链技术在图书馆领域的应用研究

目前，国内已有不少学者对区块链技术在图书馆领域的适用场景进行了研究。张忠林等提出区块链技术可应用于图书馆信息共享、版权保护、身份认证、资源存储、网络众筹等场景［4］。赵闯等认为区块链可以应用于图书馆服务链体系构建、机构知识库建设、资源共享、数据安全、智能设备研发、学习认证等方面［5］。柳林子等探讨了图书馆区块链技术的标准化对读者个人信息保护的促进作用［6］。陈小平认为区块链技术为图书馆移动用户行为大数据提供了重新架构技术底层基础的机会，通过数据挖掘可实现从网络信息服务向价值服务的转变［7］。赵伟娜认为区块链视阈下图书馆应用模式和服务创新可体现在流通平台、电子资源平台、阅读平台、元数据控制方式等方面［8］。兰建华分析了图书馆在信息共享和区块链技术发展的背景下，从资源、管理、服务、团队四个维度实现服务创新与升级的路径方法［9］。屈艳玲提出区块链技术可对读者电子证注册、消息反馈、信用数据存储、网借流通等关键业务流程进行优化，塑造网络借阅新生态，驱动图书馆智慧服务升级［10］。张立说等基于区块链DPOS共识机制提出数字资源共建共享的创新模式，以实现多主体下数字资源的统一规范、资源融合、信息有效［11］。

虽然过往我国图书馆界对于区块链的应用研究主要停留在理论层面，且内容大部分集中于技术的适用性分析，但近年来也陆续出现了区块链技术应用于图书馆领域的具体实践案例。佛山市图书馆基于区块链技术完成 “易本书”家藏图书共享平台的构建，有效实现资源整合、个性化推荐、信用构建及数据监控等功能，盘活了大量社会文献资源［12］。浙江省公共图书馆运用区块鏈技术完成全省各级公共图书馆异构系统间的文献通借通还平台构建，打破馆际服务边界，提升读者借还体验，实现基本公共文化服务普遍均等［13］。江西省公共图书馆也利用区块链技术优化通借通还服务平台，实现保障数据安全、提高成员馆自主度、分摊省级馆运算压力等目标 ［14］。清华大学数字图书馆运用区块链技术创建基于分布式存储技术的版权确权机制，利用一致性哈希算法审核数字版权，通过智能合约安全调用数字资源，对数字版权进行全链条管理 ［15］。综上，我国图书馆界对区块链技术的探索与研究正逐步从理论分析层面向实践应用层面转变。

2  数字资源集中管理平台构建

按照开放程度，区块链分为公有链、私有链、联盟链。公有链是分布式端到端的网络系统，任何个人或组织都能够获得有效确认，自由参与到其共识过程中，不利于进行审查监管且容易导致信息泄露。私有链的读写权限仅限于特定个体或组织内部，读取权限有限开放［16］，准入门槛较高，使得区块链生态系统建设缺乏规模和深度。联盟链则介于公有链和私有链之间，参与主体通常是由联盟内部指定的多个组织，成为联盟链成员需满足特定的条件，各成员之间不再是对等关系，而是由联盟规则决定其拥有不同的权限。同时，联盟链内部会设立中心机构，负责审核用户对区块链的访问和使用申请，监督各节点对信息账簿的记录，并拥有决策权和修改权［17］。联盟链的信任架构实现了部分去中心化，有利于中心机构进行数据纠正及交易监管，可控性较强。各组织成员共同维护联盟链有序运转，其他第三方可通过接口进行限定查询，保障低成本、高效率运作。综上，联盟链的技术特点更加契合数字资源管理的实际需求，因此将其作为本文数字资源集中管理平台的底层结构形态。

本平台需建设的主要内容分为智慧图书馆联盟链节点与省内数字资源业务管理系统两部分。智慧图书馆联盟链是平台实现全国范围数字资源共建共享的底层结构体系。业务管理系统是面向省内联盟链成员用户的业务操作后台。本平台是通过底层联盟链结构体系与上层业务管理系统交互来实现所有用户资源共享和信息互通。

2.1  平台架构

基于区块链技术特点，结合实际业务需求，首先设计出本平台的系统架构，为后续联盟链节点建设与业务管理系统构建奠定基础。平台架构主要包括六层，分别是基础设施层、数据存储层、数据处理层、业务逻辑层、业务网关层、应用层（见图1）。

基础设施层为业务运行提供服务器、网络、存储能力、操作系统的支撑，包括存储节点、区块链运行算力、馆际网络通信SD-WAN等基础设施。数据存储层负责整个平台的数据持久化处理，包括关系数据库、索引数据库、特征数据库、统一文件存储管理系统，以及公共图书馆联盟链式数据库。数据处理层负责提供消息队列、缓存，以及用于机器学习的实时流式计算单元和机器学习引擎框架。业务逻辑层作为整个平台的调度中心，部署结构主要采用微服务架构，每个服务采用独立的微服务单元进行部署，具有较强的动态容错和扩展能力。业务网关层对内提供访问服务的聚合，对外提供应用的鉴权，同时为应用层和外部合作机构提供API接口服务，为服务提供容错和负载均衡能力，为服务的灰度升级与发布提供支撑。应用层是用户与业务管理系统交互的主界面，以Web客户端形式为主，同时可支持小程序端的端口开发以满足不同场景下的业务需求。

2.2  智慧图书馆联盟链建设

2.2.1  智慧图书馆联盟链概述

智慧图书馆联盟链是一个虚拟层，由节点和机构共同构成（见图2）。四川省图书馆所建的联盟链节点以及相应业务管理系统均无缝接入以国家图书馆为核心的全国智慧图书馆联盟链。本节点需建设专用存储资源，与联盟链内其他节点的存储资源一起进行虚拟化管理。本节点与联盟链内其他节点共同使用统一的公共通道进行区块链账本管理，以实现数据安全可控、账本统一互信。通常情况下，省级图书馆作为本省联盟链节点的建设单位，可参与联盟链治理与运维管理，如节点证书与合约管理、账号管理、账本管理、储存管理、通道管理、安全机制管理等。随着未来全国范围内建设的智慧图书馆联盟链节点数量增加，会有越来越多的机构入驻平台。联盟链覆盖范围的扩大可充分发挥其巨大的资源整合优势，加速释放公共图书馆聚合效能。

2.2.2  用户类别

智慧图书馆联盟链用户分为节点用户与成员用户两种类别。联盟链节点用户指部署了联盟链节点的机构，如国家图书馆，此类节点用户可参与联盟链治理与运维管理。联盟链成员用户指未部署联盟链节点，通过在已部署好的节点注册账号后，参与联盟链内资源建设与共享的机构，比如四川省内其他地市级图书馆、出版社及文化机构。成员用户通过平台的业务管理系统，可进行数字资源的导入、上链存证、资产化封装、资产交易、溯源跟踪等操作。通常来说，联盟链节点用户拥有联盟链成员用户的所有权限，且权限高于成员用户。

2.2.3  联盟链节点建设

（1）建设条件。

节点需建设专用的存储资源，由联盟链对该存储资源进行统一管理。同时节点需部署存储管理软件，通过SD-WAN专网接入联盟链中由各节点存储资源统一虚拟而成的存储平台，以便于联盟链内的所有节点进行整体调配使用。此外，节点需通过国家图书馆授权，接入智慧图书馆联盟链SD-WAN私有专网。SD-WAN网络是对联盟链内所有节点互联访问的资源地址进行统筹规划的组网，为各节点间稳定可靠的数据分发和传输通道提供支撑保障。所有节点的SD-WAN终端设备均需接入SD-WAN管理平台，以便对各节点SD-WAN终端设备进行集中控制与统一管理。

（2）技术要求。

为保证联盟链的顺利组建，每个节点在区块链选择上需要与其他节点的区块链技术保持一致，在本平台节点中采用的是FISCO BCOS区块链架构，并结合业务需求在现有技术架构的基础上做了定制开发，以保证更完整地实现平台的各项功能。本节点中智能合约主要用于上层業务管理系统开发以及区块链账本数据更新。节点支持智能合约部署、调用、升级、冻结等功能，并提供资源上链存证、资产化封装、交易存证、溯源追踪等多种定制化的智能合约模板。在接口交互方面，本平台联盟链不支持异构系统，只支持分支节点的业务接口对接，成员用户可按照本节点接口规则完成与本机构现有第三方应用的对接调用。在数据加密方面，传输层统一使用国密加密机制，应用层统一使用RSA加密算法，根据区块链注册时所分配的密钥进行加解密。

2.3  业务管理系统

业务管理系统作为平台的上层应用界面，是本节点成员用户业务操作的入口，主要提供资源导入、上链存证、资产化封装、溯源跟踪四项业务功能（见图3）。

（1）资源导入。各成员用户可通过本节点构建的业务管理系统上传图片、音频、视频以及文本等不同种类的资源数据。上传后的资源数据经过清洗、标准化整理、查重、入库等流程后，生成本机构正式资源库以及正式特征库。

（2）上链存证。在本机构的正式特征库与正式资源库生成后，用户可将正式资源库中未存证的资源进行上链存证操作，创建上链区块，完成区块链记账操作，形成本机构的资源存证账本。机构资源完成存证后将立即触发数据同步事务，根据资源集中同步规则将上链存证资源的本地资源索引库、本地正式资源库、本地正式特征库向国家图书馆中央存储中心进行同步备份，同时将数据分别写入中央索引库、中央资源库、中央特征库，从而构建全网业务资源库。

（3）资产化封装。机构资源完成上链存证后，用户即可基于资源存证账本，选择已存证资源进行资产化封装，同一存证资源可以根据需求进行多次资产化封装。配置资产合约属性（包括发行量、有效周期、资产代码、发行价格、购买方式等），创建资产区块，完成区块链资产记账操作，形成本机构的数字资产账本。所有经过资产化封装后的数字资源都可通过由国家图书馆搭建的联盟链资产交易中心进行资产流转操作。区块链会存证所有发生交易行为的数据，生成联盟链数字资产交易账本。

（4）溯源跟踪。资源进行资产化封装后，平台管理人员或相关用户可选择相应资源，调取该资源的导入记录、入库记录、上鏈存证账本数据、资产化封装账本数据、资产交易账本数据等，汇集整理后形成上链资产踪迹数据，以实现资产溯源查询和使用跟踪，从而有效避免资源侵权现象的发生。

3  预期效果

本平台将在接入国家图书馆组建的智慧图书馆联盟链后投入使用，通过分配账号吸纳省内各级公共图书馆、出版社及其他文化机构成为平台用户，实现本省范围内数字资源的集中管理。联盟链将在“十四五”期间逐步扩展节点和增加用户数量，不断推动全国各级图书馆数字资源建设与服务迈向智慧化、一体化。平台在投入使用后，预期将产生以下效果。

3.1  促进数字资源共建共享

平台基于智慧图书馆联盟链内安全有序、高速稳定的数据传输机制，构建各个数据库、各个系统、各个机构、各个地区之间的数字资源共建共享生态，有效解决了信息孤岛问题。区块链去信任化、开放性的特点可降低各方在业务场景下的交易成本，吸纳更多机构主体参与到联盟链建设中。平台中的每个用户既是资源的消费者，也是资源的生产者。各图书馆在信任机制下可上传其独有的特色馆藏资源，满足读者愈发多元化、品质化的阅读需求，推动全网知识内容传播与共享。同时，区块链的去中心化、点对点技术可帮助公共图书馆打破信息壁垒，在数字资源建设与维护上节省不必要的花费，减轻其资金压力。

3.2  实现数字资源精准管理

平台将不同来源、不同类型、不同格式的数字资源集中起来，通过数据处理操作统一资源结构形态，实现数字资源的标准化、规范化存储与管理，为未来完善数字资源管理的相关标准规范以及开展多维知识融合服务奠定基础。平台可将各个用户上传的数字资源根据不同颗粒度封装成块，以虚拟资产的形式保存，对流通环节所形成的账本以去中心化的方式进行管理，最终实现贯穿所有业务流程的数字资源资产化、精准化管理，有效保证联盟链内数字资源的可靠性和可用性，有利于提升平台整体的资源质量。

3.3  保障数字资源安全存储

平台具备双重机制来保障数据安全。第一重机制是在区块链层：采用分布式存储技术实现数据多重备份，充分保证数据完整性。业务操作使用联盟链内公共通道，用户可根据机构属性、资源建设资金来源属性来预先配置账本加密数据范围，也可通过操作人权限来选择加密范围。用户需使用在区块链内注册时所分配的密钥对账本内数据进行加密，数据涉及方也需使用密钥解密后才可查看账本内数据。第二重机制是在业务层：业务管理系统具备数据访问权限机制，可利用账号访问权限设置来控制每个用户可调取、查看的账本数据范围，与该数据无关的用户则无法看到账本内的实际数据内容，有效保障数字资源的安全性。

3.4  增强数字资源版权保护

平台具备多重机制保护数字资源版权。首先，联盟链内用户的身份信息公开透明且不可篡改，用户使用密钥才能查看真实的数字资源内容。其次，数字资源经过资产化封装后，可实现每一种资源在每个流通环节面对每个流通和交易对象，均可以固化成不可分割、不可替代、唯一的数字资产个体［18］，有助于明确资产权益归属。此外，共识机制中所有节点之间按照一定的标准标识数据，从而认定一个数字资源块是否有效，这保障了每个上传的数字资源块的唯一性和真实性

［19］，可避免伪造记录。最后，时间戳可保证链上数字资源可追溯，以避免数据信息的无限复制使用和盗用，便于权利人对数字资产个体进行全流程溯源跟踪，可有效保护数字资源版权。

4  结语

在大力推动数字中国建设的背景下，智慧化转型是图书馆发展的必然趋势。公共图书馆需要构建更完备、更现代化的资源管理体系，引入新型技术手段对数字资源的建设与使用进行规范化、精准化管理。依托区块链技术构建数字资源集中管理平台，一方面可利用区块链去中心化、安全可靠、公开透明、开放共识、可以追溯等技术特性，有效解决当前图书馆在数字资源管理中面临的各种问题，另一方面作为全国智慧图书馆联盟链建设的一项实践，以创新的模式打造公共图书馆智慧生态，构建全网知识内容开放共享体系，为日后更多机构主体加入数字资源联盟提供参考和借鉴。

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作者简介：

王晓琪（1994— ），女，大学本科，馆员，任职于四川省图书馆。研究方向：智慧图书馆、信息系统建设。