基于區塊鏈技術的黨建管理信息系統設計與實現

摘" 要：區塊鏈技術通過采用分布式數據治理，具有提升數據公開透明度、促進數據分級共享、提高數據開放效率、保障數據安全、可追溯和不可篡改等優勢，具備數據共享和隱私保護相融合的能力，可作為賦能傳統管理信息MIS系統的核心支撐技術。該文以融入區塊鏈技術的基層黨建信息系統設計與實現為例，以基層黨建業務信息為基礎，將各項重要信息上鏈存儲，構建一個完整的區塊鏈系統，助力基層黨建活動，提升基層治理效能。

關鍵詞：區塊鏈；賦能；基層黨建；治理效能；分布式數據治理；系統設計

中圖分類號：TP311.1" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）12-0142-04

Abstract： By adopting distributed data governance， blockchain technology can improve the transparency of data disclosure， promote data hierarchical sharing， improve data opening efficiency， ensure data security， traceability， untamperability and other advantages， and has the ability to integrate data sharing and privacy protection. It can be used as the core supporting technology of traditional management information MIS system. This paper takes the design and implementation of the grass-roots party building information system integrated with blockchain technology as an example. Based on the grass-roots party building business information， it stores all important information on the chain to build a complete blockchain system to help grass-roots party building activities and improve the effectiveness of grass-roots governance.

Keywords： blockchain; empowerment; grass-roots party building; governance efficiency; distributed data governance; system design

為提高工作效率，人們會開發各類管理信息MIS系統來適應自己的業務。但是隨著業務變化、數據共享、信息泄露等問題的出現，傳統管理信息MIS系統無法解決這一系列的問題。區塊鏈技術有著去中心化、去信任化、透明、共識、可追溯、不可篡改和保證數據安全等特點，區塊鏈+信息管理恰恰解決了各種痛點，成為一種全新的模式。

1" 相關研究現狀

1.1" 區塊鏈研究現狀

當前的區塊鏈研究主要集中在區塊鏈技術和區塊鏈技術應用2個方面。

區塊鏈核心技術，一般包括數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層中的關鍵技術。在上述方面，區塊鏈技術研究熱點有共識、分布式賬本、跨鏈技術、P2P網絡和一些應用實踐。

區塊鏈技術的必要元素是數據層、網絡層和共識層。數據層（Data Layer）相當于是區塊鏈四大核心技術中的數據結構（“區塊”+“鏈”）；網絡層（Network Layer）主要負責點對點機制、數據傳播和驗證機制，類似于四大核心技術中的分布式存儲；共識層（Consensus Layer）則是通過共識算法完成共識機制，比如PoW、Pos、DPoS、Pow和Pos結合、燃燒證明及重要性證明等十幾種共識機制。

區塊鏈技術的擴展元素是激勵層、合約層和應用層。其中激勵層是（Actuator Layer）負責完成激勵機制和分配制度；合約層（Contract Layer）負責設計和實現智能合約，通過把代碼寫到合約里，自定義約束條件，不需要第三方信任背書，到時間立即實時操作。應用層（Application Layer）是區塊鏈應用場景。

國內常見的區塊鏈算法技術演進通常集中在共識層，并在共識算法機制上進行突破。以國內區塊鏈技術領先廠商杭州趣鏈科技有限公司為例，其區塊鏈技術共識算法采用RBFT、RAFT和NoxBFT共識機制；大灣區頗有影響力的廣東中科智能區塊鏈技術有限公司，其區塊鏈底層技術采用自主研發的IOV SF共識算法。海星區塊鏈BaaS平臺是國內首個國產混合鏈架構底層平臺，技術架構采用了一種多鏈的數據組織形式及一種靈活的MDPoS（Multi-Delegated Proof of Stake）共識算法機制。

1.2" 區塊鏈+管理信息系統發展現狀

在區塊鏈+管理信息系統的技術應用領域，區塊鏈已經逐漸完成了從金融領域（數字貨幣）領域到物聯網、物流、公共管理、數字版權、保險、司法、農業和電商等各個領域的應用。顯然，區塊鏈技術的進一步成熟推動了其在各行各業的應用，而區塊鏈技術在各領域的應用也促進了其技術的進一步演化。

2" 區塊鏈技術融入基層黨建信息系統的設計

以區塊鏈技術融入基層黨建管理信息系統，首先需要建設普通的黨建管理信息系統（提供PC端+移動手機Android端），然后編寫智能合約，將該系統部署到區塊鏈聯盟鏈或BaaS平臺上。實現區塊鏈+基層黨建管理信息系統的場景應用。

2.1" 基層黨建信息系統設計

基層黨建管理信息系統采用B/S結構，有Android無線端擴展。項目環境是JDK1.8+Tomcat7.0+MySQL+HBuilderX+Eclispe，項目技術采用SSM+MyBatis+Maven+Vue等組成，B/S模式+Maven管理。系統總體設計結構圖如圖1所示。

2.1.1" 系統流程分析

基層黨建信息系統以管理員用戶功能權限下的系統業務流程來分析，系統流程主要包括用戶管理流程、個人中心管理流程和登錄流程等。

2.1.2" 數據庫設計

數據庫的功能是對基層黨建管理信息系統中的所有數據進行存取和管理。數據庫設計通過E-R關系，基于范式規范，得出對應的數據表，包括黨員信息表、黨員管理信息表、黨建評價表、黨建評價細則表、黨員評價對象表、人才服務資源表、黨建崗位信息表和相關人員表等。

2.1.3" 系統功能模塊

基層黨建管理信息系統主要包括培訓、直播、學習交流、人才服務、個人中心和后臺管理等模塊。

以培訓模塊為例，可以通過PC端網頁訪問，也可以直接通過移動端進行訪問。該模塊主要通過黨建知識培訓為主，并提供“闖關答題”環節進行黨建知識鞏固。

2.2" 基于MDPoS共識算法的智能合約平臺

智能合約的目的是提供優于傳統合約的安全方法，并減少與合約相關的其他交易成本。區塊鏈+基層黨建管理信息系統通過編寫智能合約，允許在沒有第三方的情況下進行可信交易，這些交易可追蹤且不可逆轉，從而實現基層黨建管理信息系統的安全可靠和可追溯性。

本項目借助廣東中科智能IOV Blockchain平臺MDPoS共識算法編寫智能合約，系統部署到海星區塊鏈BaaS平臺上。該算法針對單鏈，由權益人投票選舉出一定數量的代表，這些代表輪流進行區塊生成的操作。區塊的生成需要代表投入滿足要求的硬件資源與安全屬性，區塊鏈通過一定的激勵措施給予代表補償。對于具有違反規則操作的代表，系統也會對其進行處罰。

IOV Blockchain的MDPoS算法同樣由權益人投票選舉產生代表。這里，可以定制化設置權益人擁有的權益與票數之間的對應關系。比較常見的是票數與權益人擁有的權益呈線性增長關系。IOV Blockchain支持用戶可以定制多種不同的權益人擁有的權益與對應的票數之間的關系。該關系只需要滿足是非遞減的即可。幾種常見的權益與票數之間的關系，如圖2所示。

相應的函數關系式如下。

1）線性對應關系

Quotatickets=？琢·Quotastake。

2）具有閾值的對應關系

Quotatickets=0，當Quotastakelt;Threshold？琢·Quotastake，當Quotastake≥Threshold。

3）階梯型對應關系

Quotatickets=n·C，n·T≤Quotastake≤（n+1）·T，

式中：C，T為常數。

IOV Blockchain平臺鏈由各節點基于MDPoS算法的礦工節點選舉，由IOV用戶投票選出礦工節點。應用鏈可以自主選擇自己采用的共識算法與機制，并且可以自行組織應用鏈礦工的選舉。IOV用戶可以為礦工節點競選者投票，每一個IOV視為1票。當已有或超過3個競選節點被投票成功當選超級節點時，主網啟動。參與投票的IOV不會被消耗，但會被凍結，被凍結后的IOV將無法進行正常的交易轉賬等操作。

綜合了多鏈架構與MDPoS共識算法的IOV Blockchain平臺，其交易速度得到明顯提升，其平臺鏈每秒交易速度能達到900 TPS并逐步擴展至300 000 TPS。同時，應用鏈的擴展將不會影響平臺鏈的交易速度。并且只要硬件條件允許，系統整體交易支持容量將隨著應用鏈的增加而增加，體系中數萬條應用鏈交易速度將達到千萬級TPS。

IOV Blockchain通過MDPoS算法的智能合約，通過將交易數據標記分類，實現針對多行業應用的多區塊鏈數據架構，不同應用的單鏈通過高一層的記錄跨鏈交易狀態的區塊鏈進行交互，其具有鏈上層、鏈下層和跨鏈層三層協議模型，不同應用的單鏈通過可定制共識算法機制，根據自身應用場景分別采用合適的共識算法。

3" 基層黨建信息系統設計與實現

3.1" 基層黨建的技術實現

基層黨建管理信息系統分為登錄首頁、直播、培訓、人才服務、學習交流、個人中心、用戶管理、黨員信息管理和系統管理等模塊。

以登錄首頁模塊為例。

1）進行E-R分析，完成數據表的設計，并在MySQL中創建數據庫，創建數據表，注入數據。

2）完成基于Java的三層結構編寫：實體類User、數據訪問工具類DBtools、數據訪問類DAO；通過業務邏輯層BLL完成數據訪問代碼。

3）編寫前端LoginForm代碼，完成通過BLL調用DAL，對數據庫進行存取。

4）測試代碼運行，完成該模塊的代碼編寫。

3.2" 基層黨建信息系統的區塊鏈部署

基層黨建管理信息系統的區塊鏈架構分為4層：應用層、鏈上代碼層、區塊鏈服務層和存儲層。其中應用層部署可視化程序，實現用戶交互，將用戶的操作請求及私鑰發送到鏈上代碼層；鏈上代碼層對收到的私鑰進行解密和驗證，按既定規則判斷該請求是否有效，對有效請求進行既定操作處理；區塊鏈服務層依據收到的操作數據創建區塊，并為區塊加上時間戳、父哈希和Merkle根等，然后執行用戶請求的數據塊操作，并根據數據庫的實際反饋進行區塊操作。操作成功后對全網所有節點的數據庫和Merkle樹同步，并把操作結果返回給前臺，并顯示。

以培訓模塊中的積分管理為例，培訓模塊“積分管理架構”圖如圖3所示。

基層黨建管理信息系統上鏈，智能合約是核心主導部分。本系統智能合約的主要涉及方法如下。

1）概念模型構想：參考基層黨建管理信息系統作為基礎，結合問題域中的實體概念模型設計。

2）邏輯模型構造：考慮可以涵蓋各個合約及各合約之間的相互關聯，包括合約需要使用的數據結構和映射方法等。

3）智能合約的代碼編寫：使用符合基層黨建管理信息系統生態的Go語言來編寫。

4）合約的編譯和部署：將寫好的合約代碼編譯成機械語言，部署到廣東中科智能區塊鏈技術有限公司的海星區塊鏈BaaS平臺上運行。

3.3" 測試

本系統在服務部署到廣東中科智能區塊鏈技術有限公司的海星區塊鏈BaaS平臺服務器上進行測試。系統測試環境和實際使用環境相同，從而更加全面和充分地進行測試和測驗。

3.3.1" 功能性測試

在功能測試階段，按模塊將系統逐個進行測試。分別是登錄首頁、直播、培訓、人才服務、學習交流、個人中心、用戶管理、黨員信息管理和系統管理等模塊，進行核心功能的功能測試。

3.3.2" 兼容性測試

本系統前端頁面用到的框架具有良好的兼容性，在系統設計上也考慮到不同瀏覽器內核的兼容問題以保證穩定性和安全性。經測試，系統在目前的主流桌面瀏覽器上運行良好。兼容性測試結果：瀏覽器版本ChromeV100+、Microsoft Edge 102+、360安全瀏覽器等，完全兼容。

4" 結束語

本文借助區塊鏈技術優勢，以助力城市基層黨建或高校基層黨建為例，深入探究傳統基層黨建組織應用場景下難以解決的問題，助力和強化城市基層和民營企業基層黨組織的管理實效，從技術途徑幫助基層黨組織“從嚴治黨”，發揮基層黨組織的“先鋒模范帶頭作用”，助力加強基層黨組織的黨風廉政建設，激發基層黨員組織活力。通過“區塊鏈+黨建”賦能黃埔“中小企業能辦大事”創新示范區的基層黨建工作（或高校基層黨建工作），提升基層治理效能，通過黃埔創新示范區的基層黨建樣本，彰顯中國特色社會主義制度優勢。

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