基于區塊鏈技術的高校信息化管理的應用研究

（蘇州大學，數據資源與信息化建設管理處，江蘇蘇州市，215000） 張 鵬 趙永杰 王 剛

高校信息化管理是使教育質量得到進一步提升的重要手段。依照教育部頒布的相關教育文件的要求中提出，要建立覆蓋各級教育行政部、國內諸多高校和相關的教育機構的教育管理系統，實現教育數據信息及國內相關信息數據的相互聯通。如果將當前學生的信息管理過程中的數據分類為塊，那么將在物理空間中形成人、物、物總和，集成管理塊數據與快鏈接，從而實現整體和個人的協同發展。本文將以教育資源平臺設計為設計背景，重點介紹資源平的總體設計與平臺功能的設計，希望能為大家提供一定的參考。

1 教育資源平臺設計

1.1 平臺總體架構設計

本資源系統上的前端交互和下層的以太坊區塊鏈、IPFS之間的對接是通過采用智能協議、Web3.js 來完成的，而區塊鏈系統中各個節點之間一致性的實現則是通過權威證明共識體系來完成的，而由于網絡內的新區塊由可信簽名者所生成，這就不再需要通過算力挖礦。WEB 交換層是為了幫助服務平臺和教育資源平臺之間實現互動設計，它為服務應用創建了一個包含教育資源平臺的主要功能模塊和內容的可視化操作界面，而服務用戶的操作請求可將數據采用智能協議轉換成虛擬數據和交易的方式，然后傳遞和保存在底層的以太坊區塊鏈中。在本文設想的教育資源平臺中，智能協議層的主要功能是為使用者創造一種絕對可信的、完全公開的、沒有第三者介入的信息交換途徑，它是使用標準Solidity編程語言來進行編寫開發的，并對相應的數據結構以及各種計算邏輯加以定義。智能協議層和信息管理者之間的信息交換主要是通過RPC技術來進行，信息將被其以轉換成交易數據的方式記載在以太坊區塊鏈上，并由此來滿足了信息管理層中對信息的追加、檢索等功能。

1.2 平臺總體工作流程設計

高校的教師既是教育資源的產生者，同樣又是資源版權的擁有者，在高等院校教師的教學資源制作出來后將其內容進行保密，然后生成密文并傳到星際文件系統之中。星際文件系統會根據這個教育資源數據算出相關文件的唯一哈希值并將數據反饋給資源創作者，隨后資源創作者將此哈希值以及其他資源屬性數據上傳給資源平臺。資源平臺使用已建設好的智能協議將這些數據以交易的方式保存到以太坊區塊鏈中并加蓋時間戳，為日后的資源所有權糾紛奠定基礎。

資源成功上傳給平臺之后，學生使用者就能夠直接從平臺上獲取該資源。而當學生使用者成功進行資源購買之后，就能得到該資源的哈希值，之后可以利用哈希從星際文件系統上檢索到該資源文件，在下載下來之后可以利用密鑰解密軟件來獲取資源。教育資源文檔進行加密后再上傳給星際文件系統，就能夠分布式永久保存該資源文檔。而教育資源創建者與學生使用者之間的信息交換則是由系統的智能協議來自動實現的，使得教育平臺上的資源可以更加透明化、自動地實現信息流轉。

1.3 平臺功能模塊設計

1.3.1 平臺用戶權限管理設計

本資源平臺的主體用戶為高校學生、教師、學校管理者，資源平臺對不同資格的用戶將授予不同的權利。對于高校優質資源網站的學生用戶來說，其擁有登錄、資源檢索、資源訂購、資源下載等多種使用權；針對高校教師用戶，其擁有資料上傳、數據檢索、信息撤回、數據所有權查詢等使用功能；對于高校的管理者來說，他們具有擁有教師與學生用戶的所有權限。

1.3.2 教育資源發布模塊設計

將資源內容上傳到星際文件系統網站上并進行保存，能夠有效避免中心化的資源資料的易損失、易復制以及易篡改。因此在本平臺資源開發流程中，作為資源創造者的高校教師，必須先把已經制作完成的資源內容上傳到IPFS平臺中，之后再在資源網站中準確填寫資源的有關數據，并把資源內容公布在網絡平臺中。在資源上傳過程中由于需要對智能協議進行調整，需要耗費極小量的燃料成本（Gas)。所以，教師發布資源前也必須確定其賬戶的金額要超過合約調用的Gas，不然將會造成資源提交不順利的現象。

1.3.3 教育資源版權保護模塊設計

本模塊主要運用了區塊鏈技術開放透明、數據信息上鏈并添加時間戳、可溯源等一系列的區塊鏈特征來對平臺上的教育資源版權問題加以維護。首先，高校教師使用者可以將原創的教學資源信息經過加密后，上傳給IPFS 并獲取唯一的哈希值，而該哈希值和教育資源中的其他信息等元數據會被包裝為區塊加入到區塊鏈網絡系統中并添加時間戳，而這個數據塊也因而具備了獨立性和防篡改的特性。而即使相關數據信息被不斷地轉發，其內容的完整性和一致性也并沒有被損害，從而對教學資源創建者的資源版權也實現了保護。

2 教育資源平臺實現

2.1 實驗環境

采用區塊鏈技術的中國高校優質教學資源網絡平臺研發環境為：運行系統Windows 10，存儲器8GB，數據處理器為Intel Core i5-8250U。為實現對本網絡平臺的快速研究、試驗，并將重點精力放到對去中心化的理解以及去中心化應用的邏輯研究上，本平臺采用了以太坊節點的模擬仿真器Ganache 來模擬仿真區塊鏈節點。使用Ganache 能夠模仿并實現真正的以太坊區塊鏈網絡技術的所有功用，同時開發人員還能夠透過將智能協議經過開發編譯后將其在Ganache 上部署并試驗，會獲得更快速有效的回報，從而提高了研發效果。

2.2 實驗結果

本文主要實現了對基于區塊鏈技術的高校優質資源網絡平臺的構建和研究，作者通過建設的資源網絡平臺完成了對資源的分布式網絡結構下的數據共享與版權保護。上鏈保存的資源數據信息，能夠為后期資源的版權確權工作奠定基礎，從而較好地保障了資源創造者的知識產權，使資源創造者不再擔憂權利被侵犯問題，從而提升了資源創造者的創作熱情。

3 結語

綜上所述，在區塊鏈科技進步和創新發展的今天，它為中國高校教學的改革提供了契機。本文將選用以太坊區塊鏈平臺為基本的科技研發平臺，以作為部署大學聯盟區塊鏈科技與智慧協議的重要工作條件。隨后，在之前的技術基礎上引入了IPFS、Node.js、WEB3.js 等新科技并與之融合，從大數據管理層、智能協議層、web交換層三個維度來對中國高校優質教學資源系統的總體框架進行了搭建，并同時介紹了系統的基本運行過程以及具體的細節設置的細節內容，完成了對教學資源系統的分布式數據獲取與版權保護工作，為今后“區塊鏈+教育”的探索提供強有力的依據保障。