高校大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈仿真實驗室及實驗體系建設(shè)研究

摘要：立足高校區(qū)塊鏈相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)和教學(xué)建設(shè)，本著高質(zhì)量培養(yǎng)綜合性、應(yīng)用型區(qū)塊鏈緊缺人才的目標(biāo)，闡述了高校大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈實驗室建設(shè)以及實驗體系建設(shè)的必要性，系統(tǒng)的提出了區(qū)塊鏈仿真實驗體系的建設(shè)規(guī)劃，分析了區(qū)塊鏈實驗體系建設(shè)的問題，提出了解決方案，對高校區(qū)塊鏈專業(yè)建設(shè)有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;區(qū)塊鏈實驗室;區(qū)塊鏈實驗體系;仿真

引言

《2021全球區(qū)塊鏈應(yīng)用市場報告》中的數(shù)據(jù)顯示，2020-2021年的政務(wù)區(qū)塊鏈應(yīng)用分布在全球18個國家和地區(qū)，其中中國的應(yīng)用案例占比79%，說明中國的區(qū)塊鏈實踐與應(yīng)用位于世界前列。中國區(qū)塊鏈注冊企業(yè)數(shù)量持續(xù)增加，2015年至2019年區(qū)塊鏈相關(guān)注冊企業(yè)總量由2156家增加到36224家，相比其他新興企業(yè)増長量是最大的，各種區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新成果層出不窮，中國區(qū)塊鏈發(fā)展的核心技術(shù)創(chuàng)新力正在不斷提升，同時對區(qū)塊鏈人才的培養(yǎng)勢在必行。

一、高校大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈仿真實驗體系建設(shè)的必要性

1.1區(qū)塊鏈定義及其產(chǎn)業(yè)組成

區(qū)塊鏈，是一個又一個區(qū)塊組成的鏈條，每一個區(qū)塊中保存了一定的信息，它們按照各自產(chǎn)生的時間順序連接成鏈條。這個鏈條被保存在所有的服務(wù)器中，這些服務(wù)器在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中被稱為節(jié)點(diǎn)。如果要修改區(qū)塊鏈中的信息，必須征得半數(shù)以上節(jié)點(diǎn)的同意并修改所有節(jié)點(diǎn)中的信息，相比于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊鏈具有兩大核心特點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)難以篡改、二是去中心化。基于這兩個特點(diǎn)，區(qū)塊鏈所記錄的信息更加真實可靠，可以幫助解決人們互不信任的問題。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，區(qū)塊鏈行業(yè)包括上游硬件、技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施;中游區(qū)塊鏈平臺及項目開發(fā)服務(wù);下游區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)場景應(yīng)用領(lǐng)域等環(huán)節(jié)。上游硬件、技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)施主要是：提供區(qū)塊鏈應(yīng)用所必備的硬件、技術(shù)以及基礎(chǔ)設(shè)施支持;中游區(qū)塊鏈平臺及項目開發(fā)服務(wù)主要指的是基礎(chǔ)平臺建設(shè)和提供技術(shù)服務(wù)支持;下游區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)場景應(yīng)用領(lǐng)域包括：應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)場景的結(jié)合。

1.2區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展前景

典型的區(qū)塊鏈以塊-鏈結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈憑借其獨(dú)有的信任建立機(jī)制，正在改變諸多行業(yè)的應(yīng)用場景和運(yùn)行規(guī)則，是未來發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建新型信任體系不可或缺的技術(shù)之一。各類區(qū)塊鏈雖然在具體實現(xiàn)上各有不同，但在功能架構(gòu)存在共性。目前區(qū)塊鏈技術(shù)仍然處于高速發(fā)展階段，各種創(chuàng)新方案不斷涌現(xiàn)。

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)IDC發(fā)布的《全球半年度區(qū)塊鏈支出指南》最新報告顯示，區(qū)塊鏈支出將以強(qiáng)勁的速度増長，2018-2023年復(fù)合年増長率（CAGR）為65.7%。另外，市場規(guī)模將達(dá)到139.6億美元。區(qū)塊鏈將成為中國技術(shù)發(fā)展的前沿陣地，未來三年將在實體經(jīng)濟(jì)中廣泛落地，成為數(shù)字中國建設(shè)的重要支撐，推動“可信數(shù)字化”進(jìn)程，打造新型平臺經(jīng)濟(jì)，開啟共享經(jīng)濟(jì)新時代。

1.3高校將成為是區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)的主體

根據(jù)國際權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Gartner的報告分析，中國區(qū)塊鏈人才缺口達(dá)75萬，區(qū)塊鏈人才的培養(yǎng)迫在眉睫。區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)是一個系統(tǒng)性的工程，需注重基層培養(yǎng)，通過院校開設(shè)區(qū)塊鏈課程、建立區(qū)塊鏈?zhǔn)痉痘?、設(shè)置區(qū)塊鏈專業(yè)等，促進(jìn)區(qū)塊鏈人才的培養(yǎng)。區(qū)塊鏈專業(yè)的設(shè)置，源于國家戰(zhàn)略部署和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的需求，教育部將高校作為區(qū)塊鏈學(xué)術(shù)和技術(shù)攻堅基地，出臺《高等學(xué)校區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新行動計劃》，通知要求到2025年，在高校布局建設(shè)一批區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新基地，推動若干高校成為我國區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新的重要陣地，目前國內(nèi)有超過36家高校開設(shè)了區(qū)塊鏈專業(yè)或課程，首批區(qū)塊鏈工程專業(yè)學(xué)生將于2024畢業(yè)。

二、區(qū)塊鏈仿真實驗體系建設(shè)規(guī)劃

區(qū)塊鏈專業(yè)本身屬于復(fù)雜、交叉學(xué)科，要掌握必備的各類型學(xué)科技能，需要熟悉計算機(jī)工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件編程技術(shù)、密碼學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等各類知識體系。因此，區(qū)塊鏈技術(shù)人才的培養(yǎng)需要從整體上考慮人才培養(yǎng)體系的建設(shè)，既要做到課程體系所涉及的內(nèi)容全面，又要考慮如何培養(yǎng)細(xì)分領(lǐng)域和方向的實戰(zhàn)型人才。

2.1全面性構(gòu)建理論課程培養(yǎng)體系

課程是大學(xué)生掌握基本理論知識的來源，針對區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，需開設(shè)多學(xué)科、多方向的主干課程。其中主干課程應(yīng)包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫原理、區(qū)塊鏈原理、密碼學(xué)基礎(chǔ)原理、信息安全與數(shù)字身份、程序設(shè)計、共識機(jī)制與算法、區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用、分布式計算與并行存儲、智能合約、區(qū)塊鏈與數(shù)字經(jīng)濟(jì)、區(qū)塊鏈金融等。通過系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生對分布式賬本模式的理解，能夠使學(xué)生具備區(qū)塊鏈認(rèn)知的基礎(chǔ)知識，進(jìn)而具有針對特定場景進(jìn)行分析并開發(fā)分布式應(yīng)用的能力。

2.2系統(tǒng)性搭建仿真實驗室

要培養(yǎng)優(yōu)秀的區(qū)塊鏈人才，需要有實戰(zhàn)的模擬和演練，從興趣提升、技能實踐、實操訓(xùn)練、競技演練等多方面入手，培養(yǎng)具有職業(yè)能力和發(fā)展?jié)摿Φ膮^(qū)塊鏈技術(shù)人才。

區(qū)塊鏈仿真實驗室及實驗體系的建設(shè)勢在必行，目的是讓學(xué)生熟悉區(qū)塊鏈應(yīng)用場景、支撐環(huán)境，用仿真場景模擬區(qū)塊鏈在新一代信息技術(shù)中的應(yīng)用。區(qū)塊鏈仿真實驗室的建設(shè)應(yīng)包括三個環(huán)節(jié)：區(qū)塊鏈實訓(xùn)平臺、區(qū)塊鏈實訓(xùn)課程、區(qū)塊鏈交互式實驗平臺。（1）區(qū)塊鏈實訓(xùn)平臺建設(shè)，區(qū)塊鏈實訓(xùn)平臺是所有課程資源的整合平臺，也是虛擬化資源的調(diào)度平臺。在實訓(xùn)平臺中，教師根據(jù)課程設(shè)計環(huán)境，自定義虛擬機(jī)以滿足課程需要;學(xué)生通過沙盒式區(qū)塊鏈交互式實驗平臺，自行完成對區(qū)塊鏈功能的實踐。（2）區(qū)塊鏈實訓(xùn)課程建設(shè)，除系統(tǒng)的理論課程外，根據(jù)實際應(yīng)用中不同的區(qū)塊鏈平臺，設(shè)置區(qū)塊鏈實訓(xùn)課程，滿足不同應(yīng)用場景的需求。（3）區(qū)塊鏈交互式實驗平臺建設(shè)，包含區(qū)塊鏈全流程模擬平臺和若干區(qū)塊鏈中間流程模擬器，為學(xué)生提供底層技術(shù)原理的展示和體驗環(huán)境，加深學(xué)生對于技術(shù)的理解和掌握。

2.3綜合性運(yùn)用校企物聯(lián)合作平臺

充分結(jié)合區(qū)塊鏈相關(guān)企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，開展區(qū)塊鏈培訓(xùn)、應(yīng)用、實踐，多方位、綜合性地開展區(qū)塊鏈實驗體系建設(shè)，利用拓?fù)鋽U(kuò)展結(jié)構(gòu)進(jìn)行校企物聯(lián)新模式建設(shè)。校企物聯(lián)平臺以校內(nèi)建設(shè)為主企業(yè)為輔，學(xué)生、教師、企業(yè)導(dǎo)師及技術(shù)人員通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問實現(xiàn)虛擬互動。學(xué)生實驗終端、教師管理終端以及企業(yè)技術(shù)端采用終端PC機(jī)的方式，組合成實驗室局域網(wǎng)，支撐學(xué)生進(jìn)行信息安全實驗，實現(xiàn)用戶之間以及用戶與資源之間的共享。教師管理終端通過實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)對學(xué)生終端進(jìn)行統(tǒng)一管理;學(xué)生端可以通過信息安全實訓(xùn)實驗平臺進(jìn)行安全實驗的學(xué)習(xí)，企業(yè)端可以實時進(jìn)行技術(shù)跟蹤和模擬指導(dǎo)。

三、問題分析及建議

區(qū)塊鏈實驗室及實驗體系的建設(shè)是高校區(qū)塊鏈專業(yè)的必經(jīng)之路，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的有效手段，必須加大建設(shè)力度，使其承載更多的培養(yǎng)任務(wù)，但是也存在一些建設(shè)問題。主要問題有（1）投入大、建設(shè)周期長，區(qū)塊鏈實驗室及實驗體系的建設(shè)需要大量經(jīng)費(fèi)投入，因仿真模擬需要依靠已有成熟技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)成本一般是根據(jù)技術(shù)難度估算的，基本上一個區(qū)塊鏈的開發(fā)大約在數(shù)十萬至數(shù)百萬之間，高校仿真平臺需要另行付費(fèi)以滿足學(xué)生實驗實訓(xùn)的使用權(quán)。另外，網(wǎng)站的開發(fā)，人工維護(hù)，硬件消耗等都需要大量的經(jīng)費(fèi)投入。（2）安全維護(hù)難問題。虛擬仿真的實驗體系，需要模擬的區(qū)塊鏈代碼是開源的，開源的代碼讓收到攻擊，由于區(qū)塊鏈模擬的交易信息都會公開，隱私容易被泄露。實驗室的安全維護(hù)也是一個不容小覷的問題，模擬服務(wù)器一般都是24小時開通的，系統(tǒng)散熱與火警預(yù)警也是一個棘手的問題。（3）技術(shù)人才瓶頸。目前國內(nèi)區(qū)塊鏈技術(shù)專家較少，高端人才的短缺很難滿足高校技術(shù)教學(xué)的需求，對區(qū)塊鏈技術(shù)不僅要有深入的知識儲備，還要有豐富的實戰(zhàn)經(jīng)歷，所以在技術(shù)人才的儲備方面一直是制約區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)的瓶頸。

針對以上建設(shè)問題，可以從下面幾個角度出發(fā)，尋找解決方案。（1）高校區(qū)塊鏈相關(guān)專業(yè)的開始已有多年，全國不少于36家高校開設(shè)大數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈專業(yè)的人才培養(yǎng)，解決投入大的問題的一個方法就是校校聯(lián)合、校企聯(lián)合，通過拓?fù)浼軜?gòu)設(shè)計，實現(xiàn)云平臺的共享。（2）根據(jù)安全管理需求，確定安全管理目標(biāo)和安全策略，多維度聯(lián)防聯(lián)控，針對信息系統(tǒng)的各類安全問題，制定系統(tǒng)運(yùn)維管理制度，明確機(jī)房環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、惡意代碼防范、密碼保護(hù)等，形成安全管理體系。（3）形成區(qū)塊鏈技術(shù)人才聯(lián)盟，加強(qiáng)人才的流動性，建立區(qū)塊鏈骨干技術(shù)人員的管理制度，允許其在企業(yè)和多校兼職，保證技術(shù)的高效傳授。

四、總結(jié)

隨著區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和人才需求的迫切，高校逐漸承擔(dān)起區(qū)塊鏈人才培養(yǎng)的重任，為培養(yǎng)理論知識扎實，應(yīng)用能力突出的綜合性人才，區(qū)塊鏈仿真實驗室及實驗體系的建設(shè)勢在必行，本文給出了建設(shè)的具體規(guī)劃，分析了建設(shè)問題，提出了解決意見，高?？梢愿鶕?jù)區(qū)塊鏈專業(yè)設(shè)置情況及具體應(yīng)用場景建設(shè)不同功能的實驗室和實驗體系，本文的建設(shè)規(guī)劃對高校高質(zhì)量培養(yǎng)區(qū)塊鏈特色人才有指導(dǎo)作用。

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基金項目：

本文系2014年浙江科技學(xué)院項目“關(guān)于如何激發(fā)大學(xué)生科技創(chuàng)新動力的問題研究”（項目編號：F066103E04）階段性成果之一。

本文系2022年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“大數(shù)據(jù)聯(lián)合智能實驗實踐體系建設(shè)”階段性成果之一。

作者簡介：康明，（1983.7.10-），男，漢族，山東新泰人，碩士，講師，研究方向：大數(shù)據(jù)應(yīng)用、統(tǒng)計建模。