区块链技术在智慧图书馆的应用场景研究

摘 要：区块链技术具有去中心化、智能合约、数字签名和时间戳等技术优势，在智慧图书馆领域具有巨大的应用潜力和应用价值。为了解决智慧图书馆中心化的资源、管理与服务布局带来的数据泄露风险、信任危机和版权风险等问题，以数字技术应用为研究视角，探讨区块链技术在智慧图书馆的数字资源共建共享、用户身份认证、用户征信、责任溯源和数字版权保护五个场景中的应用内涵和应用模式。

关键词：区块链；数字技术；智慧图书馆；责任溯源；版权保护；分布式存储

中图分类号：TP399；G202 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）02-0-04

0 引 言

区块链技术的经济价值和社会价值日益显著，被广泛应用于知识产权、数据治理和智能制造领域[1]。作为对数字技术比较敏感的信息学科，亦开展区块链+数据保护、区块链+数据治理和区块链+智能服务等方面的理论和实践研究[2]。智慧图书馆为图书馆发展的新阶段和新模式，更加注重技术、体验、场景和智能等元素并加以融合[3]。本文探索了区块链技术在智慧图书馆运行机制方面的应用增长点，探索了新技术带来的应用模式创新，并在数字资源共建共享领域、用户身份认证、用户征信、责任溯源和数字版权保护五个方面提出应用场景和应用模式。

1 在数字资源共建共享领域的应用

区块链技术具有去中心化、分布式存储和数字签名等技术特征，其在数字资源共建共享领域蕴含着应用价值[4]。在网络信息和学科专业数据呈指数级增长态势以及学科用户的信息需求呈现多元化、跨区域和碎片化特征下，单个图书馆无法满足所属学科用户的全部信息需求，因此出现了区域性或全国性图书馆资源服务联盟体系。资源联盟体系采取“中心馆+服务馆+成员馆”模式，组织架构采取“纵深化、层次化和区域化”模式。服务架构和组织架构均为中心化架构、节点中心化、高度信任化和非对等分布的数字资源共享体系。以上架构模式存在馆藏资源分配不均、节点激励作用不明显、信息孤岛、共享信息数据可控性差、隐私数据保护难度大和协约方信任成本高等问题。运用区块链技术构建去中心化、点对点网络（p to p）、分布式存储和智能合约化的资源共建共享服务网络，促进优化资源建设模式、资源服务组织架构、资源管理机制和资源存储架构，提升联盟网络数字资源的共建、共享程度，简化服务流程，提升共享文献数据的规范化和有序化，促使数字信息在区块链服务网络中的高效、安全、自由、快速转移与流动。

运用区块链去中心化的peer to peer点对点网络构建图书馆数字资源共建共享技术模型，如图1所示。在图1中，节点代表图书馆数字资源共建共享体系中的服务馆或者成员馆。作为区块链主要类型的联盟链非常适合应用于图书馆数字资源共建共享服务网络构建，所有节点在资源共建共享区块链网络中的地位平等，均可以公开、透明、公平地获取数字资源联盟链中的共享数据。为了在区块链系统运行效率和去中心化布局中寻找平衡点，本研究采用多中心布局的层级化联盟区块链图书馆数字资源共建共享网络架构。将数字资源共建共享体系中的中心馆和服务馆节点作为区块链网络中的主链节点，将区块链网络中的成员馆作为侧链节点，可以将主链节点作为工作量验证者和“挖矿工作”投票代表，并同时接受联盟链中所有节点的监督和制约，一方面大幅度提高联盟链的运行效率并节约算力成本，另一方面激励区块链节点的挖矿积极性和工作活力。架构中融合采用POW算法和POS算法作为主链节点或者侧链节点工作量考核机制，运用智能合约程序将主链节点和侧链节点链接起来，并构建形成侧链归入主链节点激励机制或体系，解决跨区域、跨链和跨系统图书馆数字资源共建共享主体之间的信任问题，避免了图书馆数字资源共建共享过程中单纯依靠传统纸质合同约定协议、机制、权利和义务而带来的效率低效化、模式固化、时效性差、制约效果不显著和合约扩展性差等明显缺陷。在数字资源安全和自由流动方面，虽然点对点网络可以大幅提高数字资源传递的效率和效益，但是仍然带来成员馆数据和隐私数据泄露的风险，为了最大程度提高数字资源开放共享程度和保护数字资源知识产权、保护敏感数据流动账本、用户数据隐私性之间的平衡，采取公钥+私钥结合、数字签名、哈希算法、时间戳和分布式账本的数据流动保护机制。

2 在图书馆用户身份认证、用户征信和责任溯源方面的应用

2.1 图书馆用户身份认证

2.1.1 本地馆身份认证

国内图书馆采取发放“一卡通”的方式认证读者身份[5]。数据字段记录姓名、“一卡通”编号、所属学院和所属专业等读者信息。读者凭“一卡通”进入图书馆使用数字资源和空间服务。但基于“一卡通”的读者身份认证方式存在认证方式过于单一、适用范围小和甄别难度高等缺点，在门禁闸机等实际场景中常出现代刷卡入馆和身份认证报错等问题。在智慧校园建设前，采取单一读者用户认证方式仅适用于读者实体资源和空间服务场景，无法完全适用于本地馆所有数据库的访问身份认证场景。随着图书馆的智慧化发展，读者身份认证的适用范围进一步扩展。如将用户身份认证适用范围扩展至整个智慧校园系统中，图书馆资源与服务校外用户身份认证采取CARSI、VPN和漫游账号等技术手段，但受本地服务器所使用的出口端口类型、防火墙类型限制、不同数据库版权限制、网关和IP地址冲突等因素影响，尚未形成局域网内外统一的本地图书馆读者身份认证技术模式。

2.1.2 联盟馆认证两种模式

受身份认证技术、认证模式和区域因素影响，尚未完全实现跨区域、跨系统的统一读者身份认证体系。如，作者所属馆的认证方式无法适用于其他图书馆的读者认证体系。读者使用其他图书馆时需重新进行身份注册、认证。不同系统、不同联盟和不同区域的身份认证技术影响图书馆信息资源的自由流动和用户的信息权益。虽在省一级或者国家一级的信息资源共建共享体系中（如CALIS、CASHL和NSTL）初步实现了成员馆用户的统一认证，但是仅仅局限于区域资源服务联盟内或某个信息资源共建共享体系中，无法实现跨区域、跨联盟和跨资源共享平台的读者统一身份认证，如在CALIS中的读者身份认证数据无法适用于CASHL或NSTL。

区块链技术具有去中心化、数据一致性校验、数据传输保护（如哈希加密）、数据分布式存储、点对点网络、数字签名和时间戳记录等优势，适用于本地图书馆内外、联盟馆和信息资源共建共享系统的身份认证场景，可有效解决传统用户认证方式存在的适用范围窄、识别率低和认证兼容性差等问题。本地图书馆用户可在私有链图书馆或者联盟链图书馆中申请生成一个用户身份信息区块，具有投票性质的验证者和核心区块节点对用户的身份信息数据进行识别、计算和验证，并将验证通过后的读者认证数据广播于其余区块节点用于分布式存储和之后统一验证过程。生成的包含读者身份信息数据的区块加入读者身份识别数据池或主区块中，其余个体图书馆、联盟图书馆或共建共享数字资源系统将共同认证和承认申请用户身份数据的合法性，并综合知识产权、数据库版权和服务权限维度等因素对申请用户提供不同类型、不同范围和不同深度的资源、空间和文献服务。

2.2 图书馆用户征信

规章制度为智慧图书馆管理体系中的重要部分，但基于制度对图书馆和读者双方的权利和义务进行描述和限定存在适用范围窄、更新速度慢、适应能力差、兼容性差、相互重叠与冲突等问题。如单纯依靠罚款或者劳动时长抵消的方式处理图书逾期或者图书丢失等问题不仅消耗了图书馆大量人力和物力，且出现了不少图书馆与用户的纠纷，不利于图书馆与用户建立良好的信用体系。如出现用户在图书馆利用数据库批量下载、过渡下载和出售数字文献等信任危机事件，数据库厂商为了保护数字资源的知识产权，往往采取比较单一的封闭用户IP、限制账号使用或销毁漫游账号等处置方式。

依据传统文献流转使用流程制定的规章制度体系无法适用数字化、网络化和智慧化环境下读者的阅读权利与义务约定场景，如在数字资源不合理使用方面仅仅依靠知识产权公告、恶意下载警示、封杀用户账号等单一的征信处置方式，缺乏适用于融合纸质图书阅读、空间研学和数字资源利用等场景的系统化、统一化和一致性读者用户征信体系。将区块链技术引入图书馆用户征信领域可有效解决传统用户信任处理方式带来的信任危机和征信问题。区块链具有成熟的数据传输加密技术体系，且私有链或联盟链中主链和侧链的数据具有高度一致性、分布式存储、高度公开透明等特征。区块链系统将读者借阅数据、行为数据和数据库利用数据上链至区块主链。为保护用户隐私和行为数据，区块链采取公钥加密和私钥解密相结合的数据传输保护机制，即将用户的征信数据和使用数据提交上链至图书馆区块链并被分布式存储，保证用户账户数据和使用数据不被泄露和非法篡改，在读者需要借阅信息数据或者数据库利用时长数据用于阅读学分认定或者第二课堂认证时，通过私钥接收并解密查询个人数据，在图书馆需要采集和分析读者借阅数据、读者行为和数据库利用数据时，通过用户私钥授权的方式传输数据，用户未授权的部分敏感数据或者行为数据将被封存，以避免数据泄露和数据非法传输。区块链技术应用于图书馆的用户征信管理全过程，有利于在保护读者隐私数据的前提下采集读者数据并开展大数据分析和个性化服务，读者的征信情况和信用分为图书馆评价用户征信和设置读者权限的主要依据。图书馆可以根据读者的征信情况设置不同层次、不同深度和不同范围的纸质资源、数字资源和空间利用等使用权限。亦有利于读者合理、实时获取个人纸质图书和数字资源，利用数据用于阅读学分认定、离校手续办理和第二课堂认定等个人征信适用领域。通过区块链技术建立的图书馆用户征信技术体系具有高度自治化、高度去中心化、高度透明化、适用领域宽泛、灵活性强、更新速度快、兼容性扩展性强、低信任成本和双方监督化的优势特征。

2.3 图书馆与用户责任溯源

区块链技术配合智能检测检视设备可将用户的行为轨迹数据、借阅行为数据和设备利用数据等个人数据加密封存至区块链私有链中。当发生借阅行为纠纷、图书馆舆情、图书馆危机公关以及公共安全事件时可作为材料佐证，便于清晰划分图书馆及用户的责任范围和责任程度。可将服务项目的服务对象、服务时间节点、服务范围、服务流程和服务效果等全过程数据上传至区块链，并且运用数据封装技术、时间戳技术保证区块数据的前后逻辑关联性、准确性且无法篡改。参与该服务项目的全体馆员和读者均有相同权限进行过程监督、节点验证以及效果评估。将区块链技术应用于责任溯源将形成图书馆与用户点对点、双向循环、公开透明和相互监督的责任分布生态，在区块链网络中形成去中心化、低信任成本和清晰的双方权利、义务和责任清单。如将区块链技术嵌入作为第二课堂考核的读者数字资源培训体系中，将读者的学习时长、授课效果、学习内容、自主评价和考核分数等数据作为区块体核心存入区块并被其他链上区块一致性校验、验证监督和分布式存储，形成系统、完整和可追溯的数字资源培训全过程数据，便于学生即时查询学习积分以申请第二课堂认证学分，便于图书馆与用户双方达成一致的任务分配和责任划分策略，促进图书馆数字资源培训方式、内容和效果的优化。

3 在图书馆数字版权保护方面的应用

区块链技术为防范和化解数字版权纠纷和矛盾提供了更加科学、有效的解决方案[6]，适应图书馆在数字环境中数字版权治理的技术需求，推动图书馆数字版权管理向智能化、公开化和透明化的方向发展。

3.1 数字版权信息透明化

数字资源具有数字版权和知识产权的标签，全面、系统和准确掌握其数字版权信息（权利人、权利客体、授权范围、授权时间和授权条件等）为图书馆制定数字版权治理策略的首要前提[7]。图书馆基本采取两种数字版权信息采集途径：一种为自主通过数字资源的著录信息（作者、名称、出版社和出版时间等）或网络查询的方式获得数字资源的版权信息，不足之处是难以保证数字版权信息的可靠性、系统性、准确性和稳定性；另一种为通过数字版权管理机构（如国家新闻出版总署、国家知识产权局等）、图书或者期刊出版社和数据库商等中心化途径采集数字资源版权信息，但存在数字版权信息透明程度不高、数字版权信息迟滞和数字版权信息获取手续繁琐等不足。将区块链技术运用于数字版权信息采集后，区块上可以详细记录每个数字作品的创作、许可、转让和利用全过程数据，在共识机制中得到全网区块节点的验证、认可和存储，时间戳技术和分布式存储技术可以保证每个区块的数字版权信息无法被删除和篡改，由此确保区块数字版权数据的可靠性、可信度和透明度，实现了数字版权信息的去中心化采集、流转和存储，提高了图书馆数字版权保护与数字版权治理能力，提高了图书馆数字版权信息的采集效率，最大限度减少数字资源版权纠纷。

3.2 数字资源“微版权”授权机制

数字资源具有“微版权”特征[8]。如正式购买的专利数据库由若干个具有独立“微版权”特征的具体专利知识单元组成，这无疑增加了图书馆取得“微版权”的难度。区块链技术的引入可解决“微版权”授权问题，可更加清晰地把握碎片化知识单元的版权特征、许可范围和授权流程。在区块链的去中心化网络中，每一篇专利文献、期刊文献、图书文献或者标准文献都被赋予唯一的数字版权标识（DCI），数字版权标识（DCI）具有唯一性和不可改动性等特征，如同每一台电脑的64位十六进制数据结构的物理地址（MAC地址）。区块“头”部分详细记录了“微版权”文献数字版权标识（DCI）的数字版权主体、数字版权客体和数字版权条件等信息，区块“体”部分系统记录了“微版权”文献生成、验证、确认、修改、加工、流转、转让和利用信息。提高了图书馆进行“微版权”文献的数字版权调查、验证和确权效率，准确把握整体版权数据库与“微版权”文献之间的逻辑关系，根据版权属性、版权划分和版权权重制定对应的版权授权活动响应策略，最终构建基于区块链技术的图书馆数字资源“微版权”授权机制，进一步提升图书馆“微版权”文献授权和确权过程的针对性、即时性和有效性，最大程度规避图书馆碎片化文献和“微文献”的数字版权法律风险和知识产权纠纷。

3.3 数字版权智能化、智慧化转型

为了向读者提供更加智能化、个性化的智慧服务，图书馆对数字资源进行挖掘、整合和揭示。但在此过程中会面临数字版权侵权风险和知识产权纠纷。如图书馆在门户网站中上载了具有数字版权特性和限制性使用特性的网络资源，在读者存在篡改数据、过量下载或带有商业盈利的转让等不合理使用行为时极易引起数字资源数字版权侵权事件的发生。在数字版权治理过程中引入区块链技术，促进图书馆数字资源数字版权管理向智能化和智慧化方向过渡发展，实现数字版权管理的智能鉴权、智能确权、智能行为预警、智能举证和智能维权。最大程度规避数字版权纠纷与法律风险，维护所收录数字资源的数字版权和知识产权。可依托区块链的去中心化架构、点对点网络拓扑、一致性数据验证、哈希加密算法、事件时间戳和智能合约等核心技术构建数字资源数字版权治理体系。当数字版权区块链系统中发生疑似侵权或者初始侵权事件时做出侵权行为、侵权对象和侵权内容的自动比对分析，并根据分析和匹配结果自动输出数字版权侵权行为预警动作，提醒图书馆第一时间发现和阻止数字版权侵权行为。可与知识产权管理方、公证处、版权仲裁机构、数据库商和著作权人建立版权联动维权机制，当发生侵权行为事实时触发联动维权程序和维权机制，最大程度保护数字资源的数字版权权益[9-10]。

4 结 语

在融媒体、密集数据和知识产权法律环境下，图书馆可以将区块链技术与大数据、云计算、虚拟现实、人工智能和元宇宙等数字技术结合起来。融合数字技术优化图书馆的数字资源共建共享模式、完善用户身份认证方式、形成可以溯源的征信与责任溯源体系和形成透明的数字版权保护机制。运用区块链技术可延伸智慧图书馆的服务内涵、服务渠道和服务范围。此外，可以将区块链等数字技术融合应用于智慧图书馆的数字版权教育、管理机制、运行机制、数据挖掘服务、空间服务和数字体验等其他场景。

参考文献

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