基于區塊鏈的在線教育資源可信共享平臺

許宏敏,李 京,尹 雋

(江蘇科技大學,江蘇 鎮江 212000)

0 引言

區塊鏈技術已在全球金融業、商業服務業等領域得到了比較廣泛的研究和應用[1-3],但在教育教學領域,區塊鏈技術鮮有系統的、成熟的案例和研究文獻[4]。隨著互聯網的普及,在線教育發展迅猛,這給在線教育平臺的資源質量、信息安全、資源可信度也帶來了諸多的挑戰。在線教育平臺的資源整體呈現“繁而雜,多亦少”的局面,與高等教育相關的資源很多但普遍雜亂,資源不斷累積但能用的少之又少[5]。例如,在嗶哩嗶哩平臺搜索Python,每天會增加大約120條60分鐘以上的視頻資源,這些資源質量參差不齊,而用戶需要在如此龐大的數據中尋找到合適的視頻資源,無疑是非常浪費時間的,這極大地降低了學生通過網絡在線學習的效率。本文針對上述問題,建立以區塊鏈技術為核心的在線教育資源共享平臺,旨在實現優質網絡教育資源全面共享,在重組國內教育資源的基礎上,有效保障用戶信息安全,提供可信的學習資源,從而構建互信共享的在線學習體系。

1 基于區塊鏈的可信共享模型

基于區塊鏈技術的在線教育資源可信共享模型如圖1所示,模型主要利用P2P網絡技術、共識機制及加密算法建立用戶間的互信共享關系,建立智能合約,用戶行為滿足合約的觸發條件時會自動觸發合約,并執行相應操作[6]。智能合約可以有效增加用戶之間的信任以及保障平臺內數據的安全,智能合約、執行過程和執行結果公開透明,且數據不可篡改。

圖1 基于區塊鏈的在線教育資源可信共享模型

在區塊鏈在線教育資源可信共享模型中,主要有兩個角色:資源提供者和資源學習者。數據來源包括目前各大教育平臺、嗶哩嗶哩、中國大學MOOC、網易云課堂等各種主題的教育資源。在邏輯上,資源提供者和資源學習者組成了主要由聯盟鏈構成的區塊鏈網絡。可信共享模型中所有服務均圍繞區塊鏈實現,包括用戶鏈、視頻資源鏈及操作記錄鏈3種區塊鏈,相應操作會觸發相應的上鏈動作,且不同鏈上的數據互不影響。

將基于區塊鏈技術的在線教育資源可信共享模型的架構劃分為3層:網絡層、基礎設施層和業務應用層[7]。網絡層主要實現信息交互,通過P2P網絡技術為區塊鏈中各節點之間的通信提供服務,以實現點對點的有效通信。網絡層傳輸各節點的業務信息,并同步相鄰節點的區塊信息,有效提高了系統的健壯性,使得系統不會因為某一個節點的信息被攻擊而崩潰,從而實現區塊鏈網絡中的各節點共同維護系統,平等地管理系統數據。

基礎設施層是整個模型的核心層,可以為在線教育資源互信及互操作的基礎服務提供支撐,主要涵蓋3個服務支撐體系:區塊鏈目錄服務體系、認證及信任服務體系以及智能交換服務體系。

區塊鏈目錄服務體系為區塊鏈網絡上的所有教育資源提供統籌管理,并進行在線教育資源的統一登記,提供信息資源的組織、存儲以及教育資源查詢、跳轉等服務;認證及信任服務體系為區塊鏈網絡上的各個實體及教育資源提供統一信任服務,解決各節點的互信、共享等問題;智能交換服務體系提供了一套共識機制,以實現所有節點信息的一致,同時還具有以下3個功能模塊:服務交換網關、評論服務協議及安全傳輸協議。

(1)服務交換網關。當某一用戶節點發起請求時,服務交換網關驗證是用戶加密的簽名信息,驗證通過時,系統將允許用戶進行相應的操作(上傳、評論等)。

(2)評論服務協議。在線教育資源上傳后資源學習者可對資源進行評論,用戶評論有一套加密算法保護,制定本協議的目的在于為用戶提供文明、友善、理性、高質量的信息可信共享空間。協議規定,資源學習者不能對視頻資源惡意評論、評論不可逾越法律法規等,同時平臺保留對評論的管理權利。

(3)安全傳輸協議。這是一種為教育資源在上傳過程中提供安全可靠傳輸的協議[7]。在在線教育資源上傳過程中,利用區塊鏈的非對稱加密算法對教育資源進行加密,使得資源信息無法被竊取,以實現在線教育資源的高效、可靠傳達。

業務應用層封裝了在線教育資源共享平臺的應用場景,為用戶的需求提供對應的程序和接口,用戶通過應用程序內置的協議與合約完成與區塊鏈的交互。

2 在線教育資源可信共享平臺設計

2.1 平臺設計思路

以上述在線教育資源可信共享模型為核心,搭建基于區塊鏈的在線教育資源共享平臺。本平臺主要由前端網頁、區塊鏈、服務器搭建而成,前端網頁采用HTML,CSS,JavaScript,結合Query框架開發,區塊鏈基于Fabric聯盟鏈與P2P數據傳輸接口開發。平臺由鏈上的所有用戶共同參與維護,構建基于所有用戶的完整的資源鏈結構,如圖2所示。

圖2 在線教育資源共享平臺的資源鏈

區塊鏈的非對稱算法使用公鑰和私鑰解決用戶信息安全問題[8]。平臺用戶注冊后,為區塊鏈中的每個用戶分配私鑰并計算公鑰,用戶利用私鑰可以對資源信息和評論簽名,區塊鏈系統中的其他用戶利用用戶的公鑰和簽名來驗證用戶的身份和資源信息[8]。用戶在其他教育平臺觀看視頻資源后,將認為優質的視頻資源生成鏈接并上傳到該平臺,平臺會對視頻信息進行上鏈操作,并寫入數據庫。基于區塊鏈構成的在線教育資源共享平臺,可以大大減少用戶尋找資源的難度和時間成本,但是要滿足用戶需求,資源的數量還需要經過長時間的累積,平臺需要逐步推進。

2.2 平臺操作流程

平臺用戶主要有上傳視頻資源與觀看視頻資源兩個方面的功能。基于區塊鏈的在線教育資源共享平臺,首頁展示由所有平臺用戶上傳的全部資源,用戶點擊進入詳情頁可以點擊視頻的鏈接跳轉至原平臺進行學習。

用戶上傳視頻資源頁面如圖3所示。用戶上傳視頻資源時,需要錄入相應信息。用戶錄入視頻信息后,平臺會自動對比平臺內部信息,判斷是否已經存在相同視頻資源(以資源名稱及資源地址判定),如不存在相同視頻資源,則上傳成功,同時上傳者將獲得相應積分獎勵。本平臺通過重組各大教育平臺的教育資源,大大縮短了用戶查找學習資源的時間,為用戶爭取了更多的學習時間。

圖3 在線教育資源共享平臺上傳視頻資源頁面

3 結語

在線教育資源共享對于國家人才培養具有重要意義,在在線教育資源共享平臺中,用戶可分為資源提供者與資源學習者,在上傳、播放和評論資源時,都需要通過私鑰對相應資源進行用戶簽名,而其他用戶也可以訪問到之前用戶的操作。這種去中心化的閉環結構為有效解決用戶對信息安全的顧慮、資源數據龐大等問題提供了新思路,使在線教育資源可信共享模型在多主體參與的情況下具有可靠性,保障平臺用戶的信息資源安全,為用戶提供了一個安全可信的共享優質教育資源的平臺,從而促進網絡資源在在線教育平臺中發揮出真正的價值。