朱娟玉

摘要：目前在高職院校中學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案的建立過程中仍然存在著集中主導(dǎo)、易造假、不夠安全可靠等問題。本文研究利用區(qū)塊鏈技術(shù)分布式、去中心化、可信任，透明性、不可篡改、時間戳等良好的技術(shù)特性解決上述問題，使基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立的高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案更加客觀有效、安全可靠，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;去中心化;不可篡改;學(xué)習(xí)歷程檔案

中圖分類號：G647.24;G270.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0198-03

1 本文研究的科學(xué)依據(jù)和意義

1.1 科學(xué)意義和應(yīng)用前景

區(qū)塊鏈（Blockchain）的概念源于數(shù)字貨幣——比特幣，它的特點(diǎn)是利用在網(wǎng)絡(luò)中分布式記錄與存儲，不依賴中心機(jī)構(gòu)的管理，這是一種利用區(qū)塊以鏈的方式組合在一起的新型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以區(qū)塊記錄待處理的交易信息是根照時間的先后秩序生成的，組成部分是區(qū)塊頭和區(qū)塊主體，區(qū)塊頭的作用是通過主鏈連接到下一個區(qū)塊，區(qū)塊主體作用是存儲數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)會在區(qū)塊和鏈形成時自動生成時間戳，并為數(shù)據(jù)信息打上時間標(biāo)簽，達(dá)到不可篡改而且不同數(shù)據(jù)庫都可提取數(shù)據(jù)信息的目的，這是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的一大創(chuàng)新點(diǎn)。從應(yīng)用方面看，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布式的共享賬本和數(shù)據(jù)庫，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護(hù)、公開透明等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)保證了區(qū)塊鏈的真實與透明，為區(qū)塊鏈創(chuàng)造信任奠定基礎(chǔ)。而區(qū)塊鏈能在多區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用，主要是基于區(qū)塊鏈能夠解決多方面信息不對稱的問題，以實現(xiàn)多個主體間的相互信任與行動相一致。

1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)

從2016年起，美國、英國、日本等發(fā)達(dá)國家成立了區(qū)塊鏈發(fā)展聯(lián)盟，相繼將區(qū)塊鏈技術(shù)上升到國家戰(zhàn)略層面。歐盟在2018年2月已成立歐洲區(qū)塊鏈觀察論壇，中歐在區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)政策中逐漸引領(lǐng)全球。在我國，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)、人工智能、機(jī)器深度學(xué)習(xí)等新技術(shù)，成為國家布局重點(diǎn)[1]。2017年10月，工信部頒布《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》，指出：“區(qū)塊鏈系統(tǒng)的透明化、數(shù)據(jù)不可篡改等特征，完全適用于學(xué)生征信管理、升學(xué)就業(yè)、學(xué)術(shù)、資質(zhì)證明、產(chǎn)學(xué)合作等方面，對教育就業(yè)的健康發(fā)展具有重要的價值”。這是我國首個落地的區(qū)塊鏈官方指導(dǎo)文件。國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室2019年1月10日發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務(wù)管理規(guī)定》，自2019年2月15日起施行。目前，關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)各行業(yè)都開始關(guān)注，而且在利用該技術(shù)解決行業(yè)出現(xiàn)的難題中努力探索，并進(jìn)一步促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的逐步完善以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，國際上一些教育機(jī)構(gòu)和學(xué)者開始關(guān)注并探討區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。比如，享譽(yù)全球的美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室已利用區(qū)塊鏈技術(shù)頒發(fā)數(shù)字證書和數(shù)字幣，以認(rèn)可加入其全球研究伙伴計劃的各行業(yè)人才;霍博頓軟件工程學(xué)院從2017年開始利用區(qū)塊鏈技術(shù)授予學(xué)習(xí)認(rèn)證;塞浦路斯尼科西亞大學(xué)使用區(qū)塊鏈技術(shù)追蹤、記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果等等。北京郵電大學(xué)李青教授指出，區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力，有助于打造更加開放和更具公信力的教育系統(tǒng)?！皡^(qū)塊鏈+”教育的應(yīng)用也在不斷發(fā)展。

1.3 研究依據(jù)

高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案可以有個人學(xué)籍信息、學(xué)習(xí)程度、學(xué)習(xí)成績、學(xué)生行為日常考核、社會實踐教育活動、參加的各類等級認(rèn)證和畢業(yè)前的頂崗實習(xí)等組成。但在平時的記錄中可能存在容易被修改，過程不夠多元和透明問題，更甚至有造假行為。而通過區(qū)塊鏈的分布式、去中心化、透明性、不可篡改、時間戳等特點(diǎn)可以完整地記錄，這些信息將如身份證一樣，作為個人的評判依據(jù)。另外還能對學(xué)生的非在校的學(xué)習(xí)進(jìn)行記錄，包括學(xué)生平時的日常表現(xiàn)、參加各類競賽、各項培訓(xùn)、自學(xué)、實習(xí)與社會活動，也能成為記錄的內(nèi)容。平時記錄學(xué)生對知識和相關(guān)專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和掌握程度，這些記錄情況都將成為學(xué)生的資質(zhì)證明，最后可以總體評價每位學(xué)生的綜合素質(zhì)。基于區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)生學(xué)習(xí)歷程管理將有助于學(xué)校、教師、學(xué)生個人及其父母全面了解并管理學(xué)生的信息，從而更中有針對性地改善學(xué)習(xí)績效，同時也有助于企業(yè)雇傭到與企業(yè)契合度最高的員工。

1.4 特色與創(chuàng)新

利用區(qū)塊鏈的分布式、去中心化、透明性、不可篡改、時間戳等特點(diǎn)可以完整地記錄學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)歷程，建立相應(yīng)的檔案可隨時查閱。再者，通過區(qū)塊鏈或許可以做到“因材施教”。通過日趨完善的學(xué)生信息系統(tǒng)，可以了解每位學(xué)生的具體情況如興趣愛好、學(xué)習(xí)方式等。從而安排符合學(xué)生自身需求的課程目標(biāo)和任務(wù)，再者也可由學(xué)生自己選擇喜歡的課程，將做到“學(xué)有所用、學(xué)以致用”。

2 研究內(nèi)容

目前，高等院校擁有的學(xué)生檔案一般局限于學(xué)生的學(xué)籍檔案，學(xué)生的學(xué)習(xí)程度、學(xué)生行為日?？己恕⑸鐣嵺`教育活動、參加的各類等級認(rèn)證和畢業(yè)前的頂崗實習(xí)等這些信息的統(tǒng)一和可追溯性較差。高等職業(yè)學(xué)院在學(xué)生管理和學(xué)生能力培養(yǎng)等方面，每所學(xué)校都有自己的風(fēng)格和特點(diǎn)。為了滿足學(xué)生管理部門、用人單位等不同群體了解學(xué)生情況的需要，所以建立全面、深度反映高職學(xué)生真實情況的學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案很有必要?？杀阌趯W(xué)生管理者通過這一檔案全面精準(zhǔn)地認(rèn)識和了解高職學(xué)生的各類情況，科學(xué)地進(jìn)行規(guī)劃管理措施，展開有特色、針對性的學(xué)生管理工作;學(xué)生將來就業(yè)時用人單位對學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)過程也有清晰的了解。利用傳統(tǒng)的記錄方式，這些檔案中的記錄較為分散查看不容易，還可能存在容易被修改，過程不夠多元和透明問題，更甚至有造假行為。如何利用區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)解決這些問題就是本文主要研究的內(nèi)容[2]。

從廣義來看，區(qū)塊鏈技術(shù)數(shù)據(jù)生成和更新是用分布式節(jié)點(diǎn)共識算法來實現(xiàn)、存儲與驗證數(shù)據(jù)是用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來完成、數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全是用密碼學(xué)的加密技術(shù)來保證、采用的智能合約由自動化腳本代碼編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算方式。從狹義來看，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是將數(shù)據(jù)區(qū)塊按照時間順序相連組合成的一種鏈?zhǔn)椒绞?，并利用密碼學(xué)方式保證數(shù)據(jù)的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，將高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案作為主鏈，每項記錄內(nèi)容為區(qū)塊，在所有區(qū)塊的共同維護(hù)和監(jiān)督下形成穩(wěn)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且利用分布式技術(shù)記賬原理確保其穩(wěn)定性和安全性。利用區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用讓高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案呈現(xiàn)動態(tài)客觀的發(fā)展。學(xué)生學(xué)習(xí)歷程具有時序性、發(fā)展性的特點(diǎn)，是一個不斷生成的過程，它具有“鏈”的結(jié)構(gòu)特征。學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案作為學(xué)生檔案的一部分，完全具有利用區(qū)塊鏈技術(shù)原理來研究解決問題的可行性[3]。

3 研究方法

3.1 理論上分析

區(qū)塊鏈?zhǔn)褂玫氖欠植际劫~簿系統(tǒng)，它組成的區(qū)塊是由一序列利用密碼學(xué)方法產(chǎn)生的，這些區(qū)塊按生成時間順序前后排列，區(qū)塊里面包含的交易信息可用于驗證其信息的有效性，且生成下一個區(qū)塊。區(qū)塊鏈最明顯的特點(diǎn)是沒有作為中央服務(wù)器的第三方監(jiān)管，每個區(qū)塊都是一個節(jié)點(diǎn)相互監(jiān)管，里面的交易信息不能被篡改。區(qū)塊中包含的信息可是任何數(shù)據(jù)，包括文檔。區(qū)塊鏈的共享模式主要利用點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)實現(xiàn)去中心化，同時具有較高的數(shù)據(jù)安全性和管理方便的特點(diǎn)。

3.2 實驗方法和步驟

本研究在對學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案特性充分考量的基礎(chǔ)上，構(gòu)建具有去中心化、集中監(jiān)管特點(diǎn)的學(xué)生學(xué)習(xí)歷程數(shù)據(jù)共享框架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，區(qū)塊鏈上的節(jié)點(diǎn)是按順序排列的，而且節(jié)點(diǎn)序號是區(qū)塊的基本屬性信息之一。在學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案建立的共享框架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)的主體可以是學(xué)生處、教務(wù)處、后勤處、團(tuán)委會、各二級學(xué)院和學(xué)生等，每個節(jié)點(diǎn)之間能完成相互關(guān)聯(lián)。在學(xué)生學(xué)習(xí)歷程數(shù)據(jù)共享框架結(jié)構(gòu)中，底層構(gòu)架為區(qū)塊鏈技術(shù)，使用教育智能合約制度和規(guī)則驗證、數(shù)字簽名以及具有較高技術(shù)的加密算法等共識機(jī)制，達(dá)到各部門數(shù)據(jù)的自動上傳、下載與更新等具體操作。因此，本文研究基于的區(qū)塊鏈學(xué)生學(xué)習(xí)歷程共享框架結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)主要有四層組成。第一數(shù)據(jù)存儲層。首先將學(xué)籍信息、學(xué)習(xí)程度、學(xué)習(xí)成績、學(xué)生行為日?？己?、社會實踐教育活動、英語等級證書、計算機(jī)等級證書、各類專業(yè)等級認(rèn)證和畢業(yè)前的頂崗實習(xí)記錄等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信息并存儲為區(qū)塊的模式，發(fā)送至本地服務(wù)器。第二數(shù)據(jù)連接層。把存儲完成的區(qū)塊數(shù)據(jù)通過加密算法、合約制度等共識機(jī)制形成相連的區(qū)塊組，且可以實時同步與更新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。第三數(shù)據(jù)交易層。各部門將數(shù)據(jù)信息封存在等待驗證的區(qū)塊中，然后區(qū)塊鏈系統(tǒng)把各區(qū)塊與上一個區(qū)塊的主鏈連接，并且將區(qū)塊鏈中各區(qū)塊的數(shù)據(jù)信息復(fù)制到每個節(jié)點(diǎn)，因此整個區(qū)塊鏈上的全部數(shù)據(jù)均在每個節(jié)點(diǎn)上都有記錄。區(qū)塊中的基本數(shù)據(jù)信息有時間戳、當(dāng)前版本號、區(qū)塊容量、區(qū)塊地址等，通過這些信息確認(rèn)區(qū)塊中數(shù)據(jù)的來源與真實性，如果有疑問，每個節(jié)點(diǎn)都能做為“證人”的角色，節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都可追溯、都有證可查。第四數(shù)據(jù)共享層。為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息的查詢速度，本校數(shù)據(jù)庫和校外數(shù)據(jù)庫將采用樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保存各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息[4]。

本研究建立的學(xué)生學(xué)習(xí)歷程數(shù)據(jù)共享框架結(jié)構(gòu)是B2B網(wǎng)絡(luò)，這是節(jié)點(diǎn)間根據(jù)對學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案的需要而形成。系統(tǒng)運(yùn)行的核心基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，教務(wù)處、學(xué)生處、后勤處、二級學(xué)院教師與學(xué)生等都可通過規(guī)則驗證、數(shù)字簽名、加密算法等驗證其安全性后成為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)。它通過哈希算法連接形成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)責(zé)區(qū)塊生成。區(qū)塊的基本結(jié)構(gòu)由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成。其中區(qū)塊頭由哈希值、時間戳、梅克爾樹根等具體的基本數(shù)據(jù)信息組成，區(qū)塊體是由交易的信息數(shù)據(jù)組成。學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案的數(shù)據(jù)共享過程中，如果發(fā)生某一條數(shù)據(jù)信息偽造或被篡改，區(qū)塊中任意一個數(shù)據(jù)的變更都會導(dǎo)致梅克爾樹結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，通過交易數(shù)據(jù)信息驗證對比，查找出偽造或被篡改的記錄信息，所為在實際執(zhí)行過程中，區(qū)塊的記錄信息很難偽造及篡改，這對學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案的安全性與可靠性也有了保障。

學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案在基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享體系里，學(xué)生、教師、學(xué)校各部門都能夠?qū)崟r記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，這些記錄信息都將被保存，因此大量的學(xué)生個人學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)信息封存在學(xué)生學(xué)生歷程檔案共享系統(tǒng)中。在校期間，教師通過學(xué)生學(xué)生歷程檔案共享系統(tǒng)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力、興趣愛好，從而進(jìn)行學(xué)情分析、施行因材施教。畢業(yè)后的就業(yè)中，用人單位可以通過區(qū)塊鏈上的信息，真實了解學(xué)生在學(xué)校的全面狀態(tài)，快速地找到企業(yè)所需的人員。

3.3 技術(shù)關(guān)鍵及其解決辦法

這是一個通過相互信任、去中心化的方式統(tǒng)一維護(hù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在區(qū)塊鏈中，利用數(shù)字簽名驗證信息的有效性和完整性，數(shù)據(jù)庫的每個區(qū)塊含有系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)信息，由加密算法鏈接到下一個區(qū)塊并形成一條主鏈。區(qū)塊鏈的特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與運(yùn)作機(jī)理，使區(qū)塊鏈技術(shù)的關(guān)鍵在于去中心化、共識機(jī)制、可追溯性以及高度信任。

區(qū)塊鏈?zhǔn)遣煌ㄟ^第三方管理平臺，去中心化，通過分布式記錄和存儲的由眾多節(jié)點(diǎn)組成點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)在每個節(jié)點(diǎn)相互備份，每個節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一維護(hù)系統(tǒng)功能地位平等，各個節(jié)點(diǎn)之間完成數(shù)據(jù)信息的傳遞、管理和自我驗證。所以不會因為任意節(jié)點(diǎn)的異?；虺霈F(xiàn)問題而影響整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使基于區(qū)塊鏈存儲的數(shù)據(jù)具有較高的安全性和可靠性。共識機(jī)制是區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)就區(qū)塊信息達(dá)成全網(wǎng)一致共識的機(jī)制，可以保證最新區(qū)塊被準(zhǔn)確添加至區(qū)塊鏈、節(jié)點(diǎn)存儲的區(qū)塊鏈信息真實可靠甚至可以抵御惡意攻擊。有了該機(jī)制可以減少偽造交易的發(fā)生。區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)信息全部存儲在帶有時間戳的鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)里，因此具有較強(qiáng)的可追溯性和可驗證性。

4 結(jié)語

本文利用區(qū)塊鏈技術(shù)分布式、去中心化、可信任、不可篡改、時間戳等良好的技術(shù)特性，解決高職院校中學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案的建立過程中存在著不夠安全可靠等問題，使基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立的高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)歷程檔案更加客觀有效、安全可靠，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性更好。

參考文獻(xiàn)

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