基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信息資源管理體系的研究

◆崔阿悅 朱聰惠 王星皓

?

基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信息資源管理體系的研究

◆崔阿悅 朱聰惠 王星皓

（齊魯工業(yè)大學(xué) 山東 250300）

本文利用區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信息資源管理系統(tǒng)，并分析了該系統(tǒng)的框架、關(guān)鍵技術(shù)以及可以給未來教育領(lǐng)域帶來的改變。該系統(tǒng)能夠有效控制學(xué)生學(xué)歷造假等行為，實(shí)現(xiàn)學(xué)校對(duì)學(xué)生的綜合行為管理，為企業(yè)人才招聘提供一個(gè)更加可信的平臺(tái)。

區(qū)塊鏈；學(xué)生信息資源管理；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

現(xiàn)如今，由于素質(zhì)教育在我國越來越受重視,大學(xué)生綜合素質(zhì)測(cè)評(píng)體系開始朝著更遠(yuǎn)的方向發(fā)展，各高校也著手嘗試各種評(píng)價(jià)體系，針對(duì)大學(xué)生的各方面設(shè)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與具體實(shí)施方案，通過采集大學(xué)生求學(xué)期間學(xué)習(xí)、生活、活動(dòng)實(shí)踐等方面的信息來對(duì)大學(xué)生的綜合素質(zhì)作出相對(duì)合理的評(píng)定。但是，從目前來看，各大高校的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)都比較單一，大多數(shù)高校仍然是通過成績來評(píng)定學(xué)生的素質(zhì)。以往的研究數(shù)據(jù)表明，這種傳統(tǒng)的單一模式至今仍為多見的主要原因是一些其他評(píng)價(jià)指標(biāo)并不像考試成績這般便于進(jìn)行處理，例如考試作弊、違反校紀(jì)、宿舍違章等，這些信息無法僅集中于學(xué)校某一職能部門中，這就導(dǎo)致了信息錄入上的困難，況且，錄入信息的真假也難以辨別，作弊現(xiàn)象的出現(xiàn)將無可避免。近幾年來，有少數(shù)高?？吹搅松鲜鲂畔⒐芾淼亩贪?，并為此專門成立了一個(gè)部門來對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，但是數(shù)據(jù)信息管理的這單一模式并未被打破，僅以成績作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀還是沒有改善。

技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)管理創(chuàng)新的有效途徑。而目前，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，作為P2P網(wǎng)絡(luò)通信、密碼學(xué)以及共識(shí)機(jī)制融合創(chuàng)新的區(qū)塊鏈技術(shù)，以其所具有各種特點(diǎn)——信息共識(shí)性、不可篡改性，記錄的不可逆性和可追蹤等等，成為了解決這一問題的有力工具。由于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息的管理普遍采用更加方便快捷的電子信息的形式，對(duì)比區(qū)塊鏈分析后發(fā)現(xiàn)，二者之間存在以下幾點(diǎn)相似之處：（1）二者存儲(chǔ)皆為已經(jīng)刪除無用信息后的有用信息；（2）存儲(chǔ)方式皆為電子信息；（3）存儲(chǔ)種類皆為數(shù)據(jù)信息。從可行性上來看，利用區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來構(gòu)建學(xué)生信息資源管理體系是符合信息資源管理基本要求的，完全可以不用擔(dān)心操作性方面的問題。

1 區(qū)塊鏈

（1）區(qū)塊鏈技術(shù)原理

區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^密碼學(xué)算法保證其不可篡改和偽造的一串按照時(shí)間順序鏈接疊加數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)塊是區(qū)塊鏈的最小單位，是交易信息的載體，每個(gè)區(qū)塊會(huì)根據(jù)一定的時(shí)間順序?qū)^(qū)塊鏈鏈接起來，而且每個(gè)區(qū)塊上都會(huì)標(biāo)記時(shí)間戳來保證數(shù)據(jù)的安全性以及可追溯。區(qū)塊鏈中不存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，從結(jié)構(gòu)上來說，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的去中心化網(wǎng)絡(luò)，其中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可以作為用戶角色也可以作為服務(wù)器角色對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改，并且最終將參與的所有數(shù)據(jù)信息保存下來。由非對(duì)稱加密算法建立區(qū)塊鏈的信任機(jī)制，該算法同時(shí)需要公鑰以及私鑰各一個(gè)，公鑰是在全網(wǎng)范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)使用相同的加解密算法，私鑰只有自己知道。使用時(shí)將公鑰私鑰組合起來即可相互解密——用公鑰加密的數(shù)據(jù)只有用相對(duì)應(yīng)的私鑰才可解密，同樣，用私鑰加密的數(shù)據(jù)也只有對(duì)應(yīng)的公鑰能解密。用自己知道的私鑰加密節(jié)點(diǎn)，然后讓網(wǎng)上的其他用戶使用公開的秘鑰來解密，不僅可以保證數(shù)據(jù)的安全可靠，還能確保數(shù)據(jù)的可追溯。

區(qū)塊鏈的工作機(jī)制與復(fù)式記賬相似，每一個(gè)區(qū)塊都有且僅有一個(gè)對(duì)應(yīng)的哈希值，下一個(gè)區(qū)塊會(huì)指向上一個(gè)區(qū)塊的哈希值，當(dāng)你隨意更改任意一個(gè)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)時(shí)，都會(huì)因區(qū)塊中哈希值的變化而使區(qū)塊鏈的指向發(fā)生錯(cuò)誤，其他節(jié)點(diǎn)則會(huì)拒絕這種有錯(cuò)誤的交易行為，這個(gè)驗(yàn)證過程被稱為“共識(shí)機(jī)制”。區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)傳遞是以去中心化的方式實(shí)現(xiàn)，這打破了傳統(tǒng)方式下的信任中心的加密數(shù)據(jù)共享，所以該共識(shí)機(jī)制能夠充分保障區(qū)塊鏈中信息的安全可靠。

（2）區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)主要具有去中心化、信息高度透明、不可篡改、集體維護(hù)和分布式數(shù)據(jù)庫幾個(gè)特征。

首先，整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)采取分布式核算和存儲(chǔ)，并不依賴于第三方管理機(jī)構(gòu)，不存在數(shù)據(jù)中心化的管理，區(qū)塊鏈中的任何參與者都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)限對(duì)等。

其次，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)塊由整個(gè)系統(tǒng)中所有具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)來共同維護(hù)，而這些具有維護(hù)功能的節(jié)點(diǎn)是任何人都可以參與的。

其三，區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)是開源的，數(shù)據(jù)信息是公開給所有人的。

其四，區(qū)塊鏈的不可篡改性由共識(shí)機(jī)制來保證，最長的鏈條才被全網(wǎng)公認(rèn)。區(qū)塊鏈中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有著數(shù)據(jù)庫中完整的信息，這些信息一旦被記錄就無法被篡改。

最后，整個(gè)系統(tǒng)通過分布式數(shù)據(jù)庫，讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)都覆蓋數(shù)據(jù)庫的所有信息，單一區(qū)塊的損壞不影響整體安全性。并且系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)越多、系統(tǒng)計(jì)算能力越強(qiáng)，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性就越高。

（3）區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于學(xué)生信息資源管理的優(yōu)勢(shì)

相比于目前存在的學(xué)生信息管理模式，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)生信息資源管理體系能將傳統(tǒng)管理模式升級(jí)。區(qū)塊鏈系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅僅是參與數(shù)據(jù)的傳遞，同時(shí)也對(duì)其他任一節(jié)點(diǎn)的內(nèi)容變更進(jìn)行確認(rèn)。除此之外，數(shù)據(jù)信息的真實(shí)可靠也是毋庸置疑的，區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)——數(shù)據(jù)的不可篡改性，能保證非法篡改數(shù)據(jù)的這種想法以及行為沒有可乘之機(jī)。區(qū)塊鏈中，數(shù)據(jù)傳遞是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的去中心化方式實(shí)現(xiàn)的。區(qū)塊鏈的核心思想是分布式記錄，存儲(chǔ)以及傳播，屬于去中心式管理，任何人都無法控制整個(gè)區(qū)塊鏈系統(tǒng)。區(qū)塊鏈里每個(gè)節(jié)點(diǎn)中都有作為標(biāo)記的時(shí)間戳和哈希值，兩者的存在可以追溯數(shù)據(jù)的生成周期，即信息的各種變化過程在所有節(jié)點(diǎn)面前都是公開透明的，從而不用擔(dān)心傳輸過程中學(xué)生信息數(shù)據(jù)的安全性。在數(shù)據(jù)的交互傳遞過程中，存儲(chǔ)方式也同樣重要，區(qū)塊鏈所支持的分布式存儲(chǔ)，能夠有效地防止一些自然災(zāi)害、人為篡改等客觀因素給用戶帶來的損失。分布式存儲(chǔ)不同于集中存儲(chǔ)會(huì)，它會(huì)將數(shù)據(jù)分散開來存儲(chǔ)，把數(shù)據(jù)分散給多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互驗(yàn)證，相互備份，在進(jìn)行數(shù)據(jù)交流時(shí)也是將數(shù)據(jù)加密后才傳輸出去，即使存儲(chǔ)從數(shù)據(jù)的某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，也并不會(huì)造成難以估量的影響，其他的節(jié)點(diǎn)不受該節(jié)點(diǎn)的影響，仍會(huì)發(fā)揮它們各自的作用。除此之外，由于不存在單一的中心化的硬件或者管理機(jī)構(gòu)，盜取信息數(shù)據(jù)的情況也幾乎不可能出現(xiàn)，基于該區(qū)塊鏈系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息的數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)。

2 當(dāng)前教育領(lǐng)域區(qū)塊鏈應(yīng)用的案例

（1）去中心化的學(xué)習(xí)記錄和學(xué)分銀行機(jī)制

以數(shù)據(jù)為中心的大學(xué)生的信息管理體系目前正在逐步應(yīng)用，使用應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，從而在各個(gè)應(yīng)用平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。這種方式在很大程度上簡化了記錄流程、提高了工作效率。利用區(qū)塊鏈的可追溯性，不可篡改性以及出色的安全機(jī)制，來記錄跨地區(qū)、跨院校甚至跨國學(xué)習(xí)者的信息，從而實(shí)現(xiàn)高速度、低成本的學(xué)分記錄和查詢。從長遠(yuǎn)來看，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)分銀行解決了技術(shù)和信任兩個(gè)層面上的問題，配合完善的學(xué)分認(rèn)證體系，更方便學(xué)習(xí)者獲得學(xué)習(xí)認(rèn)證或?qū)W歷。

（2）“山東省互聯(lián)網(wǎng)金融工程研究中心”高校鏈項(xiàng)目

高校畢業(yè)生在應(yīng)聘時(shí)企業(yè)可能會(huì)提出需要進(jìn)行學(xué)歷驗(yàn)證等問題。然而，認(rèn)證信息的程序往往會(huì)很繁瑣，證書的真假難辨等問題更是令人頭疼，認(rèn)證這些信息需要耗費(fèi)大量的人力財(cái)、財(cái)力、精力?？紤]到這些成本的損失，國內(nèi)齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）發(fā)起了高校鏈項(xiàng)目。

高校鏈?zhǔn)遣捎锰斓聟^(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種用于記錄高校教師和學(xué)生信息的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用密碼學(xué)技術(shù)以及具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的共識(shí)機(jī)制，能夠在區(qū)塊鏈上高效、真實(shí)地記錄教師的基本信息，以及學(xué)生的學(xué)分、成績、獎(jiǎng)學(xué)金、畢業(yè)證書、實(shí)踐活動(dòng)等求學(xué)過程中的各類信息，并確保鏈上信息的不可篡改以及可追溯。與此同時(shí)，該系統(tǒng)提供了相當(dāng)完善的訪問控制機(jī)制，能夠保證鏈上的隱私信息的安全性。

高校鏈系統(tǒng)是高校教師和學(xué)生信息管理方式的一種顛覆性創(chuàng)新，能夠徹底解決篡改學(xué)生成績單、偽造求學(xué)經(jīng)歷、畢業(yè)證造假等行為，對(duì)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)也將起到有力的約束作用，促使學(xué)生回歸做學(xué)問的本職，并方便企業(yè)招聘，使企業(yè)可以用較低的招聘成本找到符合自身需求的人才，做到人盡其才。同時(shí)，高校鏈系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)我國的可信人才資源信息庫建設(shè)以及促進(jìn)人才的跨國交流與流動(dòng)具有重要的意義。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)框架

基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信息資源管理體系的服務(wù)對(duì)象包括廣大學(xué)生，各高校以及商業(yè)企業(yè)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程框架如下圖所示，該系統(tǒng)以區(qū)塊鏈系統(tǒng)為主體。采集學(xué)生的各種素質(zhì)行為并以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)給學(xué)校，再由學(xué)校職能部門將學(xué)生的數(shù)據(jù)信息錄入學(xué)生信息資源管理平臺(tái)上，不只是學(xué)?？梢凿浫霐?shù)據(jù)，學(xué)生本人也可主動(dòng)往學(xué)生信息資源管理平臺(tái)錄入信息。該平臺(tái)通過區(qū)塊鏈系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記賬，由于各部門節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)可能不盡相同，傳統(tǒng)的系統(tǒng)會(huì)存在信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不匹配的問題，就需要專門對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，浪費(fèi)人力物力資源。而采用區(qū)塊鏈技術(shù)就能夠有效解決這類問題，因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)都有數(shù)據(jù)錄入的接口，可直接將學(xué)生個(gè)人的信息數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)進(jìn)行錄入，這一過程即為數(shù)據(jù)記賬。記賬成功后，高校學(xué)生或是商業(yè)企業(yè)都可以通過應(yīng)用層（學(xué)生信息資源管理平臺(tái)）查詢學(xué)生的素質(zhì)行為信息。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由應(yīng)用交互層和區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層兩層結(jié)構(gòu)組成。其中區(qū)塊鏈系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)提交的學(xué)生信息進(jìn)行真?zhèn)伪嫖?，并在多?jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)后將學(xué)生信息掛到區(qū)塊鏈上。另外，區(qū)塊鏈提供了一套應(yīng)用接口，以便應(yīng)用層能夠在區(qū)塊鏈上實(shí)施數(shù)據(jù)的添加、查詢等操作。

圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

（1）網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的區(qū)塊鏈由三個(gè)部分組成：底層區(qū)塊鏈、節(jié)點(diǎn)管理與智能合約。底層區(qū)塊鏈層可以說是本系統(tǒng)的核心功能區(qū)，系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，對(duì)數(shù)據(jù)的查詢都是基于該層提供支持。底層設(shè)計(jì)由共識(shí)協(xié)議、分布式記賬和賬本管理三部分組成。與區(qū)塊鏈最初的應(yīng)用——比特幣，基于公有鏈技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)挖掘與交易中的技術(shù)有所不同，本文設(shè)計(jì)的學(xué)生信息資源管理體系是基于私有區(qū)塊鏈技術(shù)的。

分布式記賬是節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在參與記錄的同時(shí)也來驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄結(jié)果的正確性，得到全網(wǎng)認(rèn)可后各節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)更新并存放于所有參與記錄的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中。賬本存儲(chǔ)基于Hadoop環(huán)境下的HBase存儲(chǔ)優(yōu)化技術(shù)，HBase是基于Hadoop平臺(tái)之上的一種分布式列式高維數(shù)據(jù)庫， 可擴(kuò)展性高、吞吐量大、容錯(cuò)能力強(qiáng)、支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)容、支持高并發(fā)高速讀寫，且可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求方便地建立多級(jí)索引表，為檢索區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)提供靈活的操作方式和良好的性能。

節(jié)點(diǎn)管理目的在于節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入到私有鏈網(wǎng)絡(luò)中都必須經(jīng)過節(jié)點(diǎn)注冊(cè)、身份認(rèn)證、身份審核三個(gè)流程，這也保證了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的私有性和安全性。

智能合約是系統(tǒng)根據(jù)事件描述信息中包含的觸發(fā)條件，當(dāng)觸發(fā)條件滿足時(shí)，從智能合約自動(dòng)發(fā)出預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)資源，以及包括觸發(fā)條件的事件。對(duì)外提供接收和處理各種智能合約的接口，通過HTTP請(qǐng)求協(xié)議或者命令行的方式實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中智能合約的接收和動(dòng)作的執(zhí)行。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)底層的區(qū)塊鏈層共識(shí)協(xié)議 分布式記賬 賬本存儲(chǔ) 節(jié)點(diǎn)管理 智能合約

（2）應(yīng)用層設(shè)計(jì)

應(yīng)用層是用戶直接對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的部分，實(shí)現(xiàn)雙方的友好交互。在這一部分，所有的用戶信息數(shù)據(jù)都會(huì)安全完整的存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈上，并且用戶完全可以通過應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查詢操作，并將交易數(shù)據(jù)以一種更加直觀便捷的方式提供給用戶。能夠在區(qū)塊鏈上高效、真實(shí)地錄入學(xué)生的基本信息，以及學(xué)分、成績、畢業(yè)證、獎(jiǎng)學(xué)金、實(shí)踐活動(dòng)等求學(xué)經(jīng)歷的各類信息。同時(shí)為學(xué)生信息數(shù)據(jù)的需求方提供全文檢索功能，查詢出的信息攜帶區(qū)塊鏈特有屬性，以確保信息的真實(shí)性。應(yīng)用層系統(tǒng)設(shè)計(jì)以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，后端服務(wù)采用Java Web技術(shù)開發(fā)，以Spring MVC、Hibernate為開發(fā)框架。前端表現(xiàn)層使用Html/Javascript/CSS 等語言。

應(yīng)用層分為兩大部分——教務(wù)部門管理系統(tǒng)和學(xué)生信息登記與查詢系統(tǒng)。教務(wù)部門管理系統(tǒng)的形式并不唯一，根據(jù)不同的需求可以有相應(yīng)的變化，其中主要包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)的查詢更改和審核等。關(guān)于學(xué)生信息登記與查詢系統(tǒng)，學(xué)生與用人單位均可使用該系統(tǒng)進(jìn)行信息的查詢。

4 系統(tǒng)核心技術(shù)

（1）共識(shí)協(xié)議

共識(shí)協(xié)議是區(qū)塊鏈的核心基石，是區(qū)塊鏈系統(tǒng)安全性的重要保障。共識(shí)協(xié)議中還包括促使區(qū)塊鏈系統(tǒng)有效運(yùn)轉(zhuǎn)的激勵(lì)機(jī)制，是區(qū)塊鏈建立信任的基礎(chǔ)。在比特幣網(wǎng)絡(luò)中采用了POW工作量證明共識(shí)機(jī)制，只有同時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)中超過51%的節(jié)點(diǎn)，才能對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)數(shù)據(jù)庫的修改是無效的，也無法影響其他節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)內(nèi)容。所設(shè)計(jì)的學(xué)生信息資源管理體系與比特幣不同，是基于私有鏈的，沒有比特幣那種公有鏈網(wǎng)絡(luò)那么多的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，無法使用傳統(tǒng)應(yīng)用于比特幣中的共識(shí)協(xié)議，所以需要采用其他算法提高信任閾值。

（2）智能合約

智能合約是一種通過信息化傳播方式傳播、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的計(jì)算機(jī)協(xié)議，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的智能合約是節(jié)點(diǎn)用來與外部交互的接口。為保證智能合約可以在不同的環(huán)境下正常工作，減少讀取時(shí)的時(shí)間損耗，提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的適用性，所以本系統(tǒng)的智能合約使用HBase數(shù)據(jù)庫。對(duì)于具體選擇哪一種協(xié)議取決于諸多因素，不同的智能合約承擔(dān)不同的功能，由共識(shí)協(xié)議進(jìn)行同步。

（3）區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層接口

為了滿足學(xué)校各個(gè)部門節(jié)點(diǎn)對(duì)信息的各項(xiàng)需求，本文設(shè)計(jì)了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層接口API。在進(jìn)行學(xué)生信息錄入時(shí)，可能存在學(xué)校不同部門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各不相同的問題，而在本系統(tǒng)中，不同的部門節(jié)點(diǎn)只需調(diào)用API 即可完成學(xué)生信息錄入工作。網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用接口層要不斷進(jìn)行完善、豐富系統(tǒng)功能，從而提高區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全。綜上所述，需要設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層接口API。

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)的學(xué)生信息資源管理體系是以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)架構(gòu)，應(yīng)用交互層采用WEB應(yīng)用方式實(shí)現(xiàn)，中間通過接口通信交互的多層級(jí)的綜合體系。

其中區(qū)塊鏈底層以IBM HyperLedger fabric技術(shù)為框架核心，采用私有鏈的設(shè)計(jì)模式，使用拜占庭容錯(cuò)算法（PBFT）共識(shí)算法維護(hù)數(shù)據(jù)，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一份完整的數(shù)據(jù)備份，所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容完全一致。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基于Hadoop環(huán)境下的HBase分布式存儲(chǔ)技術(shù)，是一個(gè)高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)；應(yīng)用交互層基于JAVAWEB語言開發(fā)，應(yīng)用層包括兩個(gè)部分，服務(wù)器端和客戶端，服務(wù)器端采用了SpringMvc、hibernate技術(shù)框架開發(fā)，客戶端使用Freemarker、Bootstrap、JQuery前端框架實(shí)現(xiàn)；節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層接口以HTTP請(qǐng)求為通訊方式提供接口API，使用restful api作為標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)交互格式為JSON格式。客戶端用戶的各種請(qǐng)求會(huì)發(fā)送至服務(wù)端接口接收，接口根據(jù)不同請(qǐng)求的類型進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如果需要訪問節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，則將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層；如果需要進(jìn)行學(xué)生數(shù)據(jù)的交互，則將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至應(yīng)用層接口API。API再將節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的返回值返回至服務(wù)器端，服務(wù)器端再發(fā)送至客戶端以展示反饋結(jié)果。

私有鏈中各節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)為一臺(tái)CentOS 7操作系統(tǒng)的PC機(jī)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)登錄時(shí)均需完成節(jié)點(diǎn)的成員認(rèn)證。當(dāng)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)需要增添新節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，需要向成員管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求，管理節(jié)點(diǎn)審核并通過請(qǐng)求后，新節(jié)點(diǎn)完成注冊(cè)后即可成節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。每臺(tái)節(jié)點(diǎn)上會(huì)根據(jù)各自的需求運(yùn)行不同的一個(gè)或多個(gè)智能合約。

圖3 設(shè)計(jì)體系綜合架構(gòu)

6 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種基于區(qū)塊鏈的學(xué)生信息資源管理體系。學(xué)校各個(gè)有關(guān)部門可以便捷的利用該系統(tǒng)對(duì)學(xué)生在校的日常行為以及學(xué)業(yè)狀態(tài)和參加的各項(xiàng)活動(dòng)的獲獎(jiǎng)情況進(jìn)行記錄，從而達(dá)到對(duì)學(xué)生在校期間的信息全程記錄，極大地方便了學(xué)生、學(xué)校和企業(yè)三方對(duì)于信息的不同需求。由于采用了區(qū)塊鏈技術(shù)，由各節(jié)點(diǎn)自身進(jìn)行維護(hù)，而且已經(jīng)錄入系統(tǒng)的信息將不能被隨意篡改，任何對(duì)系統(tǒng)的操作都將留下記錄，進(jìn)一步保障了信息的安全性。

目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展尚未完善，還有很長的路要去探索，隨著研究的深入我們面臨的挑戰(zhàn)也會(huì)更多。有關(guān)深層的技術(shù)層面還需要進(jìn)一步開發(fā)，使平臺(tái)在學(xué)生信息管理與實(shí)際應(yīng)用方面更加人性化、智能化。但不可否認(rèn)的是，從傳統(tǒng)的學(xué)校等教育機(jī)構(gòu)到各大從事教育行業(yè)的商業(yè)機(jī)構(gòu)，在了解到這項(xiàng)新技術(shù)之后，都對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)未來在教育領(lǐng)域的發(fā)展寄予厚望，紛紛加大研究力度，投入大量人力物力資源開展區(qū)塊鏈的創(chuàng)新應(yīng)用，希望能帶來一場(chǎng)新的教育領(lǐng)域的變革。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)還未大范圍應(yīng)用在我們的日常生活中，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也主要是基于區(qū)塊鏈技術(shù)的成績單、證書和學(xué)歷認(rèn)證方面。本文設(shè)計(jì)的基于區(qū)塊鏈技術(shù)的學(xué)生信息資源管理體系為學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃、學(xué)校對(duì)學(xué)生的行為管理、用人單位招聘優(yōu)秀人才提供了一個(gè)更加安全高效的平臺(tái)。

[1]李青，張?chǎng)?區(qū)塊鏈:以技術(shù)推動(dòng)教育的開放和公信[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2017.

[2]韋安壘.公有鏈技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值[J].互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)，2018.

[3]蔡維德，郁蓮，袁波，鄧佑權(quán)，李琪，郭斌.面向大數(shù)據(jù)的區(qū)塊鏈在清算系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].大數(shù)據(jù)，2018.

[4]李光斗.區(qū)塊鏈:掘金數(shù)字貨幣新財(cái)富[J].現(xiàn)代商業(yè)銀行，2017.

[5]嚴(yán)曉龍.基于大數(shù)據(jù)的電氣火災(zāi)隱患治理體系探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017.