基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高校信息化管理的應(yīng)用研究

（蘇州大學(xué)，數(shù)據(jù)資源與信息化建設(shè)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(zhì)量得到進(jìn)一步提升的重要手段。依照教育部頒布的相關(guān)教育文件的要求中提出，要建立覆蓋各級教育行政部、國內(nèi)諸多高校和相關(guān)的教育機構(gòu)的教育管理系統(tǒng)，實現(xiàn)教育數(shù)據(jù)信息及國內(nèi)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的相互聯(lián)通。如果將當(dāng)前學(xué)生的信息管理過程中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與快鏈接，從而實現(xiàn)整體和個人的協(xié)同發(fā)展。本文將以教育資源平臺設(shè)計為設(shè)計背景，重點介紹資源平的總體設(shè)計與平臺功能的設(shè)計，希望能為大家提供一定的參考。

1 教育資源平臺設(shè)計

1.1 平臺總體架構(gòu)設(shè)計

本資源系統(tǒng)上的前端交互和下層的以太坊區(qū)塊鏈、IPFS之間的對接是通過采用智能協(xié)議、Web3.js 來完成的，而區(qū)塊鏈系統(tǒng)中各個節(jié)點之間一致性的實現(xiàn)則是通過權(quán)威證明共識體系來完成的，而由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的新區(qū)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(wù)平臺和教育資源平臺之間實現(xiàn)互動設(shè)計，它為服務(wù)應(yīng)用創(chuàng)建了一個包含教育資源平臺的主要功能模塊和內(nèi)容的可視化操作界面，而服務(wù)用戶的操作請求可將數(shù)據(jù)采用智能協(xié)議轉(zhuǎn)換成虛擬數(shù)據(jù)和交易的方式，然后傳遞和保存在底層的以太坊區(qū)塊鏈中。在本文設(shè)想的教育資源平臺中，智能協(xié)議層的主要功能是為使用者創(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)Solidity編程語言來進(jìn)行編寫開發(fā)的，并對相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及各種計算邏輯加以定義。智能協(xié)議層和信息管理者之間的信息交換主要是通過RPC技術(shù)來進(jìn)行，信息將被其以轉(zhuǎn)換成交易數(shù)據(jù)的方式記載在以太坊區(qū)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(shè)計

高校的教師既是教育資源的產(chǎn)生者，同樣又是資源版權(quán)的擁有者，在高等院校教師的教學(xué)資源制作出來后將其內(nèi)容進(jìn)行保密，然后生成密文并傳到星際文件系統(tǒng)之中。星際文件系統(tǒng)會根據(jù)這個教育資源數(shù)據(jù)算出相關(guān)文件的唯一哈希值并將數(shù)據(jù)反饋給資源創(chuàng)作者，隨后資源創(chuàng)作者將此哈希值以及其他資源屬性數(shù)據(jù)上傳給資源平臺。資源平臺使用已建設(shè)好的智能協(xié)議將這些數(shù)據(jù)以交易的方式保存到以太坊區(qū)塊鏈中并加蓋時間戳，為日后的資源所有權(quán)糾紛奠定基礎(chǔ)。

資源成功上傳給平臺之后，學(xué)生使用者就能夠直接從平臺上獲取該資源。而當(dāng)學(xué)生使用者成功進(jìn)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(tǒng)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(jìn)行加密后再上傳給星際文件系統(tǒng)，就能夠分布式永久保存該資源文檔。而教育資源創(chuàng)建者與學(xué)生使用者之間的信息交換則是由系統(tǒng)的智能協(xié)議來自動實現(xiàn)的，使得教育平臺上的資源可以更加透明化、自動地實現(xiàn)信息流轉(zhuǎn)。

1.3 平臺功能模塊設(shè)計

1.3.1 平臺用戶權(quán)限管理設(shè)計

本資源平臺的主體用戶為高校學(xué)生、教師、學(xué)校管理者，資源平臺對不同資格的用戶將授予不同的權(quán)利。對于高校優(yōu)質(zhì)資源網(wǎng)站的學(xué)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(quán)；針對高校教師用戶，其擁有資料上傳、數(shù)據(jù)檢索、信息撤回、數(shù)據(jù)所有權(quán)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(xué)生用戶的所有權(quán)限。

1.3.2 教育資源發(fā)布模塊設(shè)計

將資源內(nèi)容上傳到星際文件系統(tǒng)網(wǎng)站上并進(jìn)行保存，能夠有效避免中心化的資源資料的易損失、易復(fù)制以及易篡改。因此在本平臺資源開發(fā)流程中，作為資源創(chuàng)造者的高校教師，必須先把已經(jīng)制作完成的資源內(nèi)容上傳到IPFS平臺中，之后再在資源網(wǎng)站中準(zhǔn)確填寫資源的有關(guān)數(shù)據(jù)，并把資源內(nèi)容公布在網(wǎng)絡(luò)平臺中。在資源上傳過程中由于需要對智能協(xié)議進(jìn)行調(diào)整，需要耗費極小量的燃料成本（Gas)。所以，教師發(fā)布資源前也必須確定其賬戶的金額要超過合約調(diào)用的Gas，不然將會造成資源提交不順利的現(xiàn)象。

1.3.3 教育資源版權(quán)保護(hù)模塊設(shè)計

本模塊主要運用了區(qū)塊鏈技術(shù)開放透明、數(shù)據(jù)信息上鏈并添加時間戳、可溯源等一系列的區(qū)塊鏈特征來對平臺上的教育資源版權(quán)問題加以維護(hù)。首先，高校教師使用者可以將原創(chuàng)的教學(xué)資源信息經(jīng)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(shù)據(jù)會被包裝為區(qū)塊加入到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中并添加時間戳，而這個數(shù)據(jù)塊也因而具備了獨立性和防篡改的特性。而即使相關(guān)數(shù)據(jù)信息被不斷地轉(zhuǎn)發(fā)，其內(nèi)容的完整性和一致性也并沒有被損害，從而對教學(xué)資源創(chuàng)建者的資源版權(quán)也實現(xiàn)了保護(hù)。

2 教育資源平臺實現(xiàn)

2.1 實驗環(huán)境

采用區(qū)塊鏈技術(shù)的中國高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)平臺研發(fā)環(huán)境為：運行系統(tǒng)Windows 10，存儲器8GB，數(shù)據(jù)處理器為Intel Core i5-8250U。為實現(xiàn)對本網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用的邏輯研究上，本平臺采用了以太坊節(jié)點的模擬仿真器Ganache 來模擬仿真區(qū)塊鏈節(jié)點。使用Ganache 能夠模仿并實現(xiàn)真正的以太坊區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的所有功用，同時開發(fā)人員還能夠透過將智能協(xié)議經(jīng)過開發(fā)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(fā)效果。

2.2 實驗結(jié)果

本文主要實現(xiàn)了對基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高校優(yōu)質(zhì)資源網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建和研究，作者通過建設(shè)的資源網(wǎng)絡(luò)平臺完成了對資源的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的數(shù)據(jù)共享與版權(quán)保護(hù)。上鏈保存的資源數(shù)據(jù)信息，能夠為后期資源的版權(quán)確權(quán)工作奠定基礎(chǔ)，從而較好地保障了資源創(chuàng)造者的知識產(chǎn)權(quán)，使資源創(chuàng)造者不再擔(dān)憂權(quán)利被侵犯問題，從而提升了資源創(chuàng)造者的創(chuàng)作熱情。

3 結(jié)語

綜上所述，在區(qū)塊鏈科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展的今天，它為中國高校教學(xué)的改革提供了契機。本文將選用以太坊區(qū)塊鏈平臺為基本的科技研發(fā)平臺，以作為部署大學(xué)聯(lián)盟區(qū)塊鏈科技與智慧協(xié)議的重要工作條件。隨后，在之前的技術(shù)基礎(chǔ)上引入了IPFS、Node.js、WEB3.js 等新科技并與之融合，從大數(shù)據(jù)管理層、智能協(xié)議層、web交換層三個維度來對中國高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源系統(tǒng)的總體框架進(jìn)行了搭建，并同時介紹了系統(tǒng)的基本運行過程以及具體的細(xì)節(jié)設(shè)置的細(xì)節(jié)內(nèi)容，完成了對教學(xué)資源系統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)獲取與版權(quán)保護(hù)工作，為今后“區(qū)塊鏈+教育”的探索提供強有力的依據(jù)保障。