基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育資源共享框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)當(dāng)前教育資源共享模式中存在的效率低下、安全性不足和透明度不高等問(wèn)題，文章引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，基于Hy?perledgerFabric平臺(tái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高效、安全、透明的數(shù)字化教育資源共享框架。該框架結(jié)合星際文件系統(tǒng)（Inter?PlanetaryFileSystem，IPFS），解決了Fabric在處理大文件存儲(chǔ)方面的瓶頸問(wèn)題。通過(guò)編寫(xiě)鏈碼，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化資源的上鏈存儲(chǔ)、共享和下載功能，并采用JMeter對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，驗(yàn)證了框架的可行性與性能表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該區(qū)塊鏈平臺(tái)能夠有效提高資源共享效率，保障資源的安全性和透明度，為高校數(shù)字化教育資源的開(kāi)放共享提供了有力的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈；HyperledgerFabric；IPFS；鏈碼；數(shù)字化教育資源共享

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）35-0039-05開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

0引言

隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，教育信息化正在從1.0時(shí)代邁向2.0時(shí)代，推動(dòng)了數(shù)字化教育資源的建設(shè)和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教育資源共享也成為我國(guó)教育領(lǐng)域創(chuàng)新的關(guān)鍵任務(wù)。然而，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，數(shù)字化教育資源共享仍然面臨一系列挑戰(zhàn)，如資源產(chǎn)權(quán)保護(hù)困難、資源質(zhì)量低下、資源庫(kù)共建共享機(jī)制不完善以及安全性問(wèn)題等。

2019年10月24日，習(xí)近平總書(shū)記在中共中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用[1]。區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域的成功實(shí)踐，引發(fā)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其在教育領(lǐng)域應(yīng)用的廣泛關(guān)注和研究[2-5]。國(guó)內(nèi)針對(duì)區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域的研究主要集中在數(shù)字化資源的流通共享、數(shù)據(jù)安全以及版權(quán)保護(hù)等方面[6-8]。劉豐源等[9]利用區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和共識(shí)驗(yàn)證技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)包含資源存儲(chǔ)層、資源評(píng)估層、資源互連層的教育資源共享框架；許智勇等[10]以MOOC平臺(tái)為研究對(duì)象，構(gòu)建了一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)字教育資源評(píng)價(jià)機(jī)制模型，旨在促進(jìn)信息共享；李文峰等[11]則從資源發(fā)布、資源交易、運(yùn)營(yíng)管理、接口管理等多個(gè)層面出發(fā)，構(gòu)建了高校數(shù)字化教育資源開(kāi)放服務(wù)平臺(tái)，以解決傳統(tǒng)數(shù)字化資源平臺(tái)面臨的問(wèn)題。然而，區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用目前還處于探索階段，更多偏向于理論研究，缺乏具體的實(shí)踐和應(yīng)用。

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種融合了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制和加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式，為數(shù)字化教育資源的建設(shè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教育資源的分布式存儲(chǔ)和開(kāi)放共享方面展現(xiàn)出重要的實(shí)踐價(jià)值。因此，本文將區(qū)塊鏈技術(shù)與教育領(lǐng)域相結(jié)合，構(gòu)建一個(gè)基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育資源開(kāi)放和共享原型系統(tǒng)，進(jìn)一步探索區(qū)塊鏈技術(shù)在數(shù)字化教育領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

1相關(guān)知識(shí)

1.1區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈技術(shù)作為比特幣的底層技術(shù)，本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)。它依賴(lài)于一個(gè)由眾多節(jié)點(diǎn)組成的分布式網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作，共同維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和一致性。區(qū)塊鏈由一系列區(qū)塊組成，每個(gè)區(qū)塊都封裝了一定數(shù)量的交易記錄。這些區(qū)塊按照時(shí)間順序依次連接，形成一條連續(xù)的數(shù)據(jù)鏈，每個(gè)新生成的區(qū)塊都包含前一個(gè)區(qū)塊的哈希值[12]。

區(qū)塊鏈技術(shù)融合了分布式存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、密碼學(xué)和智能合約等多種技術(shù)，具有去中心化、不可篡改、安全透明等特點(diǎn)。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同參與數(shù)據(jù)維護(hù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都持有完整的賬本副本。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過(guò)共識(shí)機(jī)制來(lái)達(dá)成一致，確認(rèn)交易的有效性。常見(jiàn)的共識(shí)機(jī)制包括工作量證明（ProofofWork，PoW）、權(quán)益證明（ProofofStake，PoS）等。一旦交易被記錄在區(qū)塊鏈上，就無(wú)法被更改或刪除。區(qū)塊鏈的加密機(jī)制保障了數(shù)據(jù)的安全和隱私，所有交易被記錄到區(qū)塊鏈之前，都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的加密和驗(yàn)證過(guò)程。智能合約則使得區(qū)塊鏈能夠執(zhí)行復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯和自動(dòng)化操作，進(jìn)一步提高了操作透明度。隨著區(qū)塊鏈的不斷擴(kuò)展，能夠更加高效地記錄和驗(yàn)證大量交易信息[13]，進(jìn)而有效解決當(dāng)前資源共享網(wǎng)絡(luò)中存在的安全性問(wèn)題。

1.2超級(jí)賬本

超級(jí)賬本（HyperledgerFabric，簡(jiǎn)稱(chēng)Fabric）是一個(gè)開(kāi)源的企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈框架，致力于提供一種可擴(kuò)展、可靠且高效靈活的區(qū)塊鏈解決方案。它采用了模塊化的架構(gòu)設(shè)計(jì)，涵蓋了從節(jié)點(diǎn)管理到智能合約（鏈碼）執(zhí)行，再到可配置的共識(shí)和成員服務(wù)[14]。Fabric網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)獨(dú)立的參與方，共同維護(hù)一個(gè)共享賬本。這個(gè)賬本記錄了所有的交易記錄和當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)，其真實(shí)性和完整性則是通過(guò)共識(shí)機(jī)制和獨(dú)特的排序服務(wù)共同保障[15]。共識(shí)機(jī)制確保了所有參與方對(duì)交易的一致性認(rèn)可，而排序服務(wù)則負(fù)責(zé)交易的順序處理，保障了區(qū)塊鏈的一致性和不可篡改性。

在Fabric網(wǎng)絡(luò)中，存在記賬節(jié)點(diǎn)（PeerNodes）和排序節(jié)點(diǎn)（OrdererNodes）兩種節(jié)點(diǎn)類(lèi)型[16]。其中，記賬節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的核心節(jié)點(diǎn)，參與交易的驗(yàn)證和共識(shí)，負(fù)責(zé)處理鏈碼的執(zhí)行，并直接與賬本數(shù)據(jù)交互；排序節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)為網(wǎng)絡(luò)中的交易進(jìn)行排序，不參與交易的驗(yàn)證或執(zhí)行，而是將交易打包成區(qū)塊并廣播到網(wǎng)絡(luò)中的所有記賬節(jié)點(diǎn)，確保區(qū)塊鏈的一致性。Fabric賬本由兩部分組成：世界狀態(tài)（WorldState）和事務(wù)日志（TransactionLog）。世界狀態(tài)是一個(gè)以鍵值對(duì)形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，提供了對(duì)賬本當(dāng)前狀態(tài)的直接訪問(wèn)；而事務(wù)日志記錄了所有導(dǎo)致當(dāng)前世界狀態(tài)的事務(wù)歷史。

HyperledgerFabric為數(shù)字化教育資源的開(kāi)放共享提供了一個(gè)功能強(qiáng)大、靈活安全的區(qū)塊鏈平臺(tái)。利用Fabric的功能和特性，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教育資源的數(shù)據(jù)透明、安全共享以及可靠追溯。

1.3IPFS

星際文件系統(tǒng)（InterPlanetaryFileSystem，IPFS）是一個(gè)分布式文件系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)中心化存儲(chǔ)中成本高昂、效率低下以及安全性不足等問(wèn)題。與依賴(lài)HTTP協(xié)議的中心化存儲(chǔ)模式相比，IPFS具有去中心化、分布式、內(nèi)容尋址等特點(diǎn)。由于相同內(nèi)容的文件在IPFS網(wǎng)絡(luò)中只會(huì)生成一個(gè)唯一的哈希值，避免了數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)，從而也極大地節(jié)省了區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)資源。用戶(hù)可以根據(jù)內(nèi)容的哈希值快速檢索文件，而不需要中心化的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。IPFS通過(guò)其獨(dú)特的分布式文件系統(tǒng)和內(nèi)容尋址機(jī)制[17]，提高了數(shù)據(jù)檢索的效率，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性，為數(shù)字化教育資源的存儲(chǔ)和訪問(wèn)提供了一個(gè)高效、安全、去中心化的存儲(chǔ)方案。

2利用區(qū)塊鏈構(gòu)建數(shù)字化教育資源開(kāi)放共享平臺(tái)

2.1總體架構(gòu)

本文提出的基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育資源開(kāi)放共享平臺(tái)的總體架構(gòu)如圖1所示，自下而上分為三個(gè)層次：數(shù)據(jù)管理層、智能合約層和Web應(yīng)用層。

2.1.1數(shù)據(jù)管理層

數(shù)據(jù)管理層是平臺(tái)的基礎(chǔ)，通過(guò)區(qū)塊鏈和IPFS共同實(shí)現(xiàn)教育資源的存儲(chǔ)操作。區(qū)塊鏈分為聯(lián)盟鏈和私有鏈：聯(lián)盟鏈由各高校節(jié)點(diǎn)組成，利用共識(shí)算法達(dá)成一致；私有鏈則用于處理數(shù)字化資源數(shù)據(jù)。IPFS負(fù)責(zé)存儲(chǔ)視頻、音頻、文檔、圖片等各種格式的數(shù)字化教育資源，并將資源的唯一哈希值存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈上，確保數(shù)據(jù)的不可篡改性和安全性。此外，數(shù)據(jù)管理層還負(fù)責(zé)記錄教育資源的元數(shù)據(jù)和交易信息，為上層應(yīng)用提供必要的數(shù)據(jù)支持。

2.1.2智能合約層

智能合約層定義了教育資源共享的具體規(guī)則和條件，該層包括資源上傳、共享、下載以及狀態(tài)更新等多個(gè)合約。智能合約一旦部署到區(qū)塊鏈上，便能夠在滿(mǎn)足特定條件時(shí)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)資源交易的可追溯性，顯著提升資源共享的效率和透明度。

2.1.3Web應(yīng)用層

Web應(yīng)用層是平臺(tái)與用戶(hù)交互的界面，由用戶(hù)管理和資源管理兩部分組成。該層根據(jù)用戶(hù)角色分配相應(yīng)的權(quán)限，并通過(guò)Web頁(yè)面為用戶(hù)提供一個(gè)直觀的操作界面，方便用戶(hù)檢索、查閱和購(gòu)買(mǎi)教育資源。同時(shí)，Web應(yīng)用層還負(fù)責(zé)記錄和管理資源的交易信息，并將用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)請(qǐng)求通過(guò)智能合約以交易的形式記錄在底層區(qū)塊鏈上。

2.2工作流程設(shè)計(jì)

利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可以促進(jìn)高校間數(shù)字化教育資源的共享和流通，系統(tǒng)工作流程如圖2所示。

首先，高校管理員負(fù)責(zé)對(duì)教師和學(xué)生進(jìn)行身份認(rèn)證，并根據(jù)其角色分配相應(yīng)的操作權(quán)限。教師用戶(hù)被賦予資源上傳、查詢(xún)和共享等權(quán)限，學(xué)生用戶(hù)則擁有資源檢索、查閱和下載等權(quán)限。身份認(rèn)證通過(guò)后，教師將自行創(chuàng)作的教學(xué)資源上傳至IPFS，并將返回的資源哈希值和其他屬性信息上傳至區(qū)塊鏈進(jìn)行存儲(chǔ)。

教師可以在資源上傳并存儲(chǔ)至區(qū)塊鏈后，選擇將其發(fā)布共享并設(shè)置相應(yīng)的資源幣。學(xué)生隨后可通過(guò)區(qū)塊鏈平臺(tái)檢索并下載所需資源，使用資源幣完成支付。交易完成后，交易信息將被打包成區(qū)塊，并存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)記錄所有交易數(shù)據(jù)和用戶(hù)行為，確保信息的真實(shí)性和完整性。通過(guò)共識(shí)機(jī)制，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)確保所有高校節(jié)點(diǎn)能夠同步數(shù)字化資源，實(shí)現(xiàn)去中心化的數(shù)據(jù)管理。此外，通過(guò)時(shí)間戳的方式記錄用戶(hù)行為，確保資源交易的不可篡改性和可追溯性，從而為交易雙方提供安全保障。

2.3智能合約設(shè)計(jì)

智能合約（鏈碼）是數(shù)字化教育資源開(kāi)放共享平臺(tái)的核心部分。智能合約一旦部署成功，便可自動(dòng)執(zhí)行預(yù)定的操作，如教師上傳資源、學(xué)生檢索和下載資源等，這些操作均需觸發(fā)智能合約的執(zhí)行。執(zhí)行結(jié)果也會(huì)被記錄在區(qū)塊鏈上，供所有參與節(jié)點(diǎn)查閱和驗(yàn)證，從而確保了平臺(tái)操作的透明性和可追溯性。

本文采用Go語(yǔ)言編寫(xiě)鏈碼，以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯。資源的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是鏈碼實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的基礎(chǔ)，通過(guò)定義Resource結(jié)構(gòu)體來(lái)存儲(chǔ)數(shù)字化教育資源的基本信息，包括資源ID、資源名稱(chēng)、創(chuàng)作者ID、資源類(lèi)型、資源簡(jiǎn)介、資源價(jià)格、資源哈希值以及資源創(chuàng)建時(shí)間等，Resource結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)如表1所示。

鏈碼定義了在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行的操作，主要包括資源的上傳、共享、檢索以及下載等核心功能。

2.3.1資源上傳合約

資源上傳合約負(fù)責(zé)處理用戶(hù)的資源上傳請(qǐng)求。在鏈碼調(diào)用之前，資源文件先被上傳到IPFS并返回一個(gè)唯一的哈希值。鏈碼通過(guò)uploadResource函數(shù)實(shí)現(xiàn)資源上傳的功能，同時(shí)進(jìn)行用戶(hù)身份驗(yàn)證。之后，資源信息被封裝成JSON字符串，并通過(guò)調(diào)用writeLedger函數(shù)將這些信息存儲(chǔ)到鏈碼的狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.3.2資源共享合約

資源共享合約處理用戶(hù)的資源共享請(qǐng)求，允許用戶(hù)設(shè)定資源的訪問(wèn)權(quán)限，如是否共享可見(jiàn)。鏈碼通過(guò)shareResource函數(shù)實(shí)現(xiàn)資源共享的功能，驗(yàn)證資源所有權(quán)并檢查該資源是否已處于共享狀態(tài)。若未共享，則獲取當(dāng)前時(shí)間戳，調(diào)用writeLedger函數(shù)將資源價(jià)格以及時(shí)間戳等信息寫(xiě)入賬本，并將資源狀態(tài)更新為共享狀態(tài)。

2.3.3資源檢索合約

資源檢索合約負(fù)責(zé)處理用戶(hù)的資源檢索請(qǐng)求。鏈碼通過(guò)queryResource函數(shù)實(shí)現(xiàn)資源檢索功能，該函數(shù)接收資源ID作為參數(shù)，然后調(diào)用GetState函數(shù)從鏈碼的狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相關(guān)資源信息，并將其轉(zhuǎn)換為JSON格式返回，以便在頁(yè)面上展示。

2.3.4資源下載合約

資源下載合約處理用戶(hù)對(duì)資源的下載請(qǐng)求以及相關(guān)的資源交易邏輯，確保用戶(hù)在支付相應(yīng)價(jià)格后才能獲取資源。鏈碼通過(guò)downloadResource函數(shù)實(shí)現(xiàn)資源下載的功能，驗(yàn)證下載者的身份，并檢查該用戶(hù)的余額是否足以支付所請(qǐng)求資源的價(jià)格。之后，更新當(dāng)前交易狀態(tài)，調(diào)用writeLedger函數(shù)將購(gòu)買(mǎi)的交易信息記錄到賬本中，扣除用戶(hù)的余額并在賬本中更新。最后，用戶(hù)可以根據(jù)唯一的哈希值下載并查閱所需資源。

3基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化教育資源共享原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試

3.1系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置

本文的硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境為Windows10操作系統(tǒng)，搭載16GB內(nèi)存、1TB硬盤(pán)以及Intel（R）Core（TM）i7-10750H處理器，并在CentOS7上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

數(shù)字化教育資源開(kāi)放共享平臺(tái)采用HyperledgerFabric搭建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合IPFS技術(shù)，利用Gin框架和fabric-sdk-go編寫(xiě)RESTfulAPI服務(wù)，采用Vue.js和ElementUI庫(kù)快速構(gòu)建前端頁(yè)面。平臺(tái)開(kāi)發(fā)流程如圖3所示。

平臺(tái)應(yīng)用層通過(guò)Gin框架構(gòu)建Web應(yīng)用和API服務(wù)。InitRouter函數(shù)負(fù)責(zé)初始化路由信息并創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的Gin引擎實(shí)例。該實(shí)例通過(guò)調(diào)用不同的函數(shù)處理路由請(qǐng)求，并啟動(dòng)HTTP服務(wù)器以監(jiān)聽(tīng)和響應(yīng)客戶(hù)端的請(qǐng)求，具體如算法1所示。

算法1初始化路由信息

funcInitRouter（）*gin.Engine{

router：=gin.Default（）

apiV1：=router.Group（\"/api/v1\"）

{

apiV1.GET（\"/index\"，v1.Index）

apiV1.POST（\"/uploadResource\"，v1.UploadRe?source）

apiV1.POST（\"/queryResourceList\"，v1.QueryRe?sourceList）

apiV1.POST（\"/shareResource\"，v1.ShareResource）

apiV1.POST（\"/downloadResource\"，v1.Download?Resource）

apiV1.POST（\"/queryDownloadList\"，v1.QueryDown?loadList）

}

//靜態(tài)文件路由

router.StaticFS（\"/web\"，http.Dir（\"./dist/\"））

returnrouter

}

3.2系統(tǒng)功能測(cè)試

平臺(tái)通過(guò)一系列功能測(cè)試，驗(yàn)證了數(shù)字化教育資源在高校師生間的共享流程，具體如下。

3.2.1資源上傳測(cè)試

教師用戶(hù)成功登錄平臺(tái)后，選擇并上傳原始資源文件到IPFS，同時(shí)將資源信息（包括類(lèi)型、標(biāo)題、簡(jiǎn)介以及返回的哈希值等）上鏈存儲(chǔ)。資源上傳頁(yè)面如圖4所示。

3.2.2資源共享測(cè)試

資源列表頁(yè)面如圖5所示。教師用戶(hù)通過(guò)鏈碼發(fā)布資源的共享狀態(tài)并設(shè)置資源價(jià)格，使學(xué)生用戶(hù)可以訪問(wèn)和查看。之后將資源的共享狀態(tài)更新至區(qū)塊鏈，經(jīng)高校節(jié)點(diǎn)審核后，資源即可在鏈上流通。

3.2.3資源檢索測(cè)試

學(xué)生用戶(hù)通過(guò)平臺(tái)瀏覽資源列表，包含已共享資源的ID、創(chuàng)作者ID、標(biāo)題和類(lèi)型等信息。通過(guò)關(guān)鍵詞搜索或篩選資源類(lèi)型，可檢索所需的資源文件。例如，篩選“文檔”選項(xiàng)后，頁(yè)面將僅顯示文檔資源，如圖6所示。

3.2.4資源下載測(cè)試

當(dāng)學(xué)生用戶(hù)檢索到所需資源并支付資源價(jià)格后，鏈碼自動(dòng)更新資源的訪問(wèn)權(quán)限。學(xué)生用戶(hù)可根據(jù)資源的哈希值查看或使用資源（如圖7所示），從而確保資源交易的透明性和可信度。

3.3系統(tǒng)性能測(cè)試

本文采用JMeter對(duì)數(shù)字化資源的上鏈存儲(chǔ)和下載性能進(jìn)行測(cè)試。JMeter是一個(gè)功能強(qiáng)大的開(kāi)源性能測(cè)試工具，支持多種協(xié)議[18]。通過(guò)配置HTTP請(qǐng)求的POST和GET方法及參數(shù)，可模擬數(shù)據(jù)的上傳和下載操作。測(cè)試中設(shè)置不同并發(fā)用戶(hù)數(shù)以模擬真實(shí)用戶(hù)場(chǎng)景，確保平臺(tái)的性能滿(mǎn)足預(yù)期需求。

系統(tǒng)測(cè)試中使用JMeter聚合報(bào)告對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，將吞吐量作為衡量的關(guān)鍵指標(biāo)。以測(cè)試系統(tǒng)在不同并發(fā)用戶(hù)數(shù)下處理1MB文件的性能表現(xiàn)為例，圖8展示了不同并發(fā)用戶(hù)數(shù)下的系統(tǒng)負(fù)載性能測(cè)試結(jié)果。

圖8的測(cè)試結(jié)果表明，隨著并發(fā)用戶(hù)數(shù)的不斷增加，資源上傳和下載的TPS均呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后降低再逐漸穩(wěn)定的趨勢(shì)。在4000并發(fā)用戶(hù)數(shù)的情況下，系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的負(fù)載能力，資源上傳和下載的TPS分別達(dá)到267條/s和381條/s。在低負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)可處理較高數(shù)量的請(qǐng)求，但隨著用戶(hù)數(shù)增加，系統(tǒng)可能出現(xiàn)資源瓶頸，導(dǎo)致TPS下降?？赏ㄟ^(guò)增加服務(wù)器資源或優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置等方式進(jìn)一步提高系統(tǒng)的處理能力，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

本文進(jìn)一步評(píng)估了在并發(fā)用戶(hù)數(shù)為4000的條件下，不同大小的資源文件（1MB、5MB、20MB、50MB和100MB）在上傳和下載過(guò)程中的性能表現(xiàn)，以驗(yàn)證區(qū)塊鏈結(jié)合IPFS技術(shù)在教育資源共享方面的適用性。測(cè)試重點(diǎn)分析了IPFS網(wǎng)絡(luò)中文件的上傳和下載延遲以及區(qū)塊鏈交易確認(rèn)的時(shí)間。圖9展示了不同文件大小對(duì)資源共享性能的影響。

圖9（a）所示為IPFS網(wǎng)絡(luò)中不同大小的文件上傳和下載時(shí)延對(duì)比。結(jié)果表明，隨著文件大小的增加，IPFS時(shí)延也隨之增長(zhǎng)，且下載時(shí)延普遍高于上傳時(shí)延。這是因?yàn)镮PFS將文件分成多個(gè)小塊進(jìn)行分布式存儲(chǔ)和傳輸，因此從IPFS下載大文件時(shí)，需要從多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢索并重組成完整文件，從而導(dǎo)致下載時(shí)延增加。

圖9（b）所示為不同文件大小對(duì)應(yīng)的區(qū)塊鏈交易時(shí)延?？梢钥闯?，資源上傳和下載的區(qū)塊鏈交易時(shí)延相對(duì)穩(wěn)定。上傳過(guò)程中，需要將資源的相關(guān)信息寫(xiě)入?yún)^(qū)塊鏈賬本，因此交易時(shí)延相對(duì)較高；而下載過(guò)程主要涉及與區(qū)塊鏈的交互查詢(xún)操作，因此具有更低的時(shí)延。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化教育資源共享已成為推動(dòng)教育公平和提高教育質(zhì)量的重要手段。本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和IPFS，為高校師生提供了一個(gè)安全、高效、去中心化的數(shù)字化教育資源開(kāi)放和共享平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)資源共享模式存在的“資源孤島”問(wèn)題，有效提升了資源共享的效率和安全性。平臺(tái)利用HyperledgerFabric構(gòu)建了一個(gè)原型系統(tǒng)，并對(duì)資源上傳、共享、檢索和下載等核心功能進(jìn)行了測(cè)試，此外還對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了評(píng)估。測(cè)試結(jié)果表明平臺(tái)運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，但在高并發(fā)的場(chǎng)景下也存在性能瓶頸。未來(lái)的工作將繼續(xù)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，如區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)配置優(yōu)化、智能合約性能提升等，建立一個(gè)更加完善的數(shù)字化教育資源共享區(qū)塊鏈平臺(tái)，為高校師生提供更高效、更安全、更便捷的教育資源服務(wù)。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：62106176）