基于区块链技术的图书馆借阅创新模式

来源:用户上传      作者:彭双梅

　　关键词：联盟区块链;实体书;数字资源;去中心化
　　摘 要：传统的图书借阅方式存在着工作效率低、服务效果差、信息反馈慢等缺点，制约了现代图书馆的发展。文章基于联盟区块链模型，提出了一种去中心化的实体图书借阅管理模型，进一步构建了数字资源协同共享模型，以期为大数据背景下的图书馆创新管理提供新的思路。
　　中图分类号：G253文献标识码：A文章编号：1003-1588（2020）02-0129-03
　　1 背景
　　图书馆作为社会文化产品的储存和传播机构，在满足广大人民群众日益增长的文化需求方面起到了重要的作用，以用户需求为出发点、以用户满意率为核心是公共图书馆的服务宗旨。随着互网联、信息技术的飞速发展，图书馆的信息化建设也取得了很大进步。但是，公共图书馆在借阅管理方面仍然采用到馆借阅的方式，存在着工作效率低、服务效果差、信息反馈慢等缺点，严重制约了图书馆的良性发展。为了有效补足这一短板，除了积极推进数字资源的开放共享，图书馆也需要积极创新图书借阅管理方法，改革服务模式，打通图书借阅的“孤岛模式”。
　　笔者应用区块链网络模型，结合现有网络信息化系统，创新性地提出了图书借阅、流转新模式，同时探索了电子图书在新模式下的借阅和版权保护，对降低图书馆运营成本，提升服务质量，加快推进知识普及，促进社会进步有重要的意义。
　　2 公共图书馆主要问题和区块链技术介绍
　　2.1 公共图书馆的主要問题
　　2.1.1 借阅管理效率低。公共图书馆的书籍借阅流程一般是线下直接面对面借阅：读者在线或离线查询系统、申请借阅，图书馆管理人员复核信息、取书、交给借阅者。读者在归还图书时，还需要重复上述类似的流程，增加了图书管理人员的工作负担。此外，由于图书馆采用图书集中管理的方式，读者在借阅图书时需要前往图书馆进行借阅与归还活动，给读者带来了诸多不便。
　　2.1.2 书籍流通速度慢。在图书借阅过程中，一些读者阅读书籍的速度较快，而另一些读者阅读书籍的速度较慢，后者通常会长时间占用某本书籍。即使图书馆存在借阅期限的规定，用户仍可以通过续借、转借等方式长期占用该图书，造成了书籍流通速度慢，影响了知识的传播。
　　2.1.3 图书采购模式单一。图书采购全程由图书馆负责，公众对图书类型的诉求很难得到真正满足。采购人员更愿意采购的是当前的热门图书，导致大量“短、平、快”的图书成为图书馆的主要资源，而真正有思想、有深度的好书被拒之门外。图书馆即使通过问卷调查等方式也很难照顾到大多数读者的阅读需求，这种单一的图书采购模式严重制约了公共图书馆的健康发展。
　　2.2 区块链技术
　　从网络的角度来看，图书馆的管理模式是一种典型的中心辐射型网络拓扑结构。该网络运行的可靠性全部依赖于中心节点（图书馆）。而分布式网络结构可以大幅度提升网络的可靠性，降低网络通信压力。区块链技术是一种“去中心化”的分布式网络，能够在保障用户信息安全的前提下实现分布式管理。因此，区块链模型给图书管理的创新带来的新的契机。
　　区块链本质上是一种按照时间顺序将特殊结构的数据组合起来的链式网络，是一种去中心化的分布式数据库，由网络中的所有节点共同维护、备份网络中的数据。区块链的数据结构按照时间的顺序将数据块连接起来，通过哈希函数、贡献签名和时间戳等密码技术保证数据的完成性以及不可篡改、不可伪造性。从用户的访问类别上讲，区块链一般可分为公共链（Public Blockchain）、联盟链（Consortium Blockchain）和私有链（Private Blockchain）。公共链是完全去中心化的应用，任何人只要接入此链，均可进行自由读写、交易等操作，但该链的属性不符合图书馆借阅管理模式。联盟链的功能仅对联盟成员开放，比较符合现有图书馆用户注册制度。虽然该模型仅实现了“部分去中心化”功能，但能维持中心一定的权威地位，更容易突出图书馆在管理网络中的中心地位。笔者就是在联盟链的共识机制基础上构建了图书流转、借阅机制。
　　3 联盟链图书借阅模型
　　虽然借助于互联网平台建立的图书借阅系统可以提供用户浏览、借阅等服务，除了数字资源，读者还需要通过自取或者邮寄的方式获得实体图书。该模式下图书馆的借阅服务全部由馆内员工完成，必然存在着前述的缺点，极大地制约了图书馆的发展。区块链技术作为一种全新的分布式基础架构，其独特的技术规则将从根源上为解决前述三大问题提供了新的思路。把图书馆、用户看作是整个借阅网络中的不同节点，采用区块链中联盟链的方式实现图书馆、用户之间信息交换、书籍流转、过程跟踪、信用奖励等关系，这种模型就是“联盟链图书借阅模型”。该模型的具体网络节点及主要过程描述如下：图书馆作为模型网络的中心节点存在，主要负责维护实体书籍/数字资源的采购、管理、用户信用奖励等任务，必要时刻还负责仲裁其他成员的纠纷;用户即模型网络的普通节点（成员），必须为注册用户，可根据借阅历史进行信用分级以获得不同的权限，如图书采购建议、部分书籍管理权限等，但新注册用户仅拥有借阅权限;帐本是由联盟链成员，即图书馆和用户共同维护的书籍借阅记录，应做到借阅实时校验与费用的自动结算，并根据用户借阅历史对其信用进行增加或减少的操作;借阅是用户的基本需求，图书馆的主要任务是负责书籍在用户之间自由流转，合理分配到成员手中，防止大量书籍积压在某一个或几个用户手中，书籍的借阅是全体（或部分）成员达成共识的过程。
　　一般来说，图书分为实体书和数字资源两大类。实体书的流转方式只能是一对一的方式，但数字资源则可以实现一对多的扩散。从实效上来讲，数字资源传播的效率大大高于实体书。但实体书也有易于阅读、便于携带等特点。因此，实体书的管理在未来很长一段时间内仍然是图书馆的重要工作内容。笔者针对实体书和数字资源分别给出具体的借阅管理过程。 　　3.1 实体书借阅模型研究
　　新的借阅模型可实现图书在用户与用户之间点对点（P2P）流转：联盟节点a（用户a）通过广播向网络节点发信息询问书籍所在的节点;若所借的书在中心节点（图书馆），且该用户符合借阅条件，则用户a可以通过快递或自行取书的方式获得图书;若书籍不在中心节点，而被某个联盟节点b（用户b）所拥有，且用户b已经完成阅读，则用户a可以通过快递或自行取书的方式从用户b处获得图书;用户a收到图书后，节点a、b通过共识算法向网络中其他节点确认图书的交接;若用户b仍需要阅读该书籍或者不愿意转给用户a，则用户a可向网络仲裁机构提出仲裁，仲裁机构检查用户b借阅记录并做出仲裁。仲裁结果可直接影响用户a、b的信用。
　　具体借阅流程如下页图1所示。对于实体书来讲，复本的数目是有限的。为了加快书籍的流转速度，防止某本书积压在一个用户手中，图书馆需要建立用户信用评价体系。如果该用户借阅某本书的时间超期，或者通过多次借阅的方法长期占用某本书，或不把图书转交给下一个用户，则通过仲裁机构降低其信用评分。共识算法和智能合约在图书交换过程中发生，只有下一个用户收到上一个用户转交的图书，确定完好后（或确认图书缺陷后），才会向全网节点确认图书更新后的状态。
　　显然，新的图书借阅模型使整个联盟链的用户都具备了图书管理员的功能，并通过不可篡改的区块链特性防止恶意用户的欺诈行为，通过加入智能合约保证用户之间的基本信任。因此，该模型可以有效地提高图书资源的利用率，降低中心节点（图书馆）的管理负担，构成了一个去中心化的、灵活易用的图书资源共享网络。
　　3.2 数字资源借阅模型
　　数字资源相对于实体书资源来讲灵活性更高，其流转成本几乎可以忽略不计（用户只需联网即可访问）。但由于数字资源存在版权保护的问题，用户不能直接下载想要借阅的电子书。因此，采取用户授权在线阅读的方法更符合图书借阅的特点。此外，用户也可以选择付费下载自己感兴趣的书籍，从而实现电子图书的合理分享。笔者构建了数学资源的借阅模型，具体模型描述如下：图书馆作为中心节点，合法发布图书的数字资源;注册用户通过在线阅读的方式免费阅读书籍;若用户需要，可通过付费的方式获得该书的电子版本。
　　上述模型和当前网络小说阅读网站极为相似。然而，该模型仅适用于单一图书馆对多用户的借阅模式。实际上，多个图书馆数字资源的共享必然是未来图书馆发展的方向。因此，图书馆可使用联盟链模型实现不同图书馆所拥有数字资源的互通互联，更好地服务广大读者。在新的联盟链模型下，用户不再是整个网络的独立结点，而是以不同图书馆作为节点。每个图书馆所拥有的数字资源接入联盟区块链中，联盟节点之间（图书馆）通过P2P信息共享服务进行资源共享，联盟节点与读者进行数据通信，从而实現图书资源的协同共享，如图2所示。用户不需要在所有图书馆的数据中心进行注册，可通过联盟结点之间的共识算法和签订智能合约的方式，实现对数字资源的访问。当用户对某种数字资源付费下载后，不同节点之间还可通过智能合约进行费用结算。
　　激励机制：当用户通过节点A付费下载节点B所拥有的电子资源后，智能合约记录了联盟节点A、B的贡献程度并进行收入的分账，从而有效激励双方提供更好的读者服务。
　　4 结语
　　笔者把联盟区块链模型应用在图书馆实体书借阅和数字资源协同共享建设上，创新了图书借阅模式，将传统的借阅模式转变为部分去中心化、分布式的借阅系统。在数字资源共享方面，笔者引入了新的共享模式，提高了图书馆数字资源的利用率，方便了广大读者，为探索未来图书馆的建设提供了新的思路。
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　　（编校：崔 萌）
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