（吉林建筑科技學院計算機科學與工程學院，吉林 長春 130114）

0 引言

區(qū)塊鏈起源于中本聰的比特幣，它其實是比特幣應用的底層技術之一，隨著其不斷發(fā)展，人們總結其本質上是一個無中心化的數據庫，即通過無中心化和無中介的方式集體去維護一個可靠數據庫的技術方案。隨著區(qū)塊鏈技術的日益完善，使它的應用價值在不同行業(yè)逐漸顯現出來，同時受到了各個國家政府的高度關注。例如美國、澳大利亞、英國、加拿大等政府推出扶持區(qū)塊鏈技術的若干政策主張，比較有代表性的麻省理工學院的實驗室應用區(qū)塊鏈技術研發(fā)了學習證書平臺，世界開源Linux 基金會聯合30家企業(yè)建立Hyperledger項目。我國也相繼發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務管理規(guī)定》，中央集體學習時也多次強調，“把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口”“加快推動區(qū)塊鏈技術和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”[1]。在我國“區(qū)塊鏈”已開始走進各行各業(yè)，成為社會關注的大眾焦點。同時大們也開始發(fā)掘區(qū)塊鏈的價值，并把它和教育行業(yè)緊密結合起來?；诿艽a學技術原理的區(qū)塊鏈通過時間戳、哈希函數等具體技術可以打擊學術造假，能夠保證學歷證書和文憑的真實性。

1 學歷造假的現狀

近年來媒體報道的學歷造假事件層出不窮，如論文造假，偽造應屆畢業(yè)生身份參加高考，被學校開除或者考試不過的學生采取辦理假學歷的手段等等。傳統的人力資源證書檢測機構檢測證書真?zhèn)蔚姆椒?，就是通過學信網上的學生證書編號及相關信息來查詢。另外,從技術方面來講，大量分散的數據增加了學信網的設備成本，同時學信網中心處理的發(fā)布、更新、備份及恢復等業(yè)務量巨增[3]。

2 區(qū)塊鏈特點

由于區(qū)塊鏈技術具有去中心化、不可篡改性、開放性和獨立性等特點，基于此技術建立的學信系統即學歷證書防偽檢驗，可以保證教育學歷證書的真實，可以在特定的環(huán)節(jié)上規(guī)避學歷造假，讓崗位競爭更加公平[4]。（1）去中心化。寫入區(qū)塊鏈的數據是以相同結構體的鏈式存儲形式存在的，數據存儲采用分布式的方式，不需要其他管理機構代替管理，也不需要具體的數據存儲或服務中心，各個節(jié)點進行信息的自我驗證、傳遞和管理。沒有中心是區(qū)塊鏈技術最突出最本質的特征。（2）開放性。區(qū)塊鏈底層技術是開源的，任何人都可以據此開發(fā)相關應用；區(qū)塊鏈中的數據只加密交易雙方認為必要的重要數據，其余信息都是可以公開的，每個人可以通過查詢接口查詢區(qū)塊鏈中的數據，從技術和應用兩個方面來講基于區(qū)塊鏈的系統都是透明的。（3）獨立性。基于協商一致的規(guī)范和協議(類似比特幣采用的哈希算法等各種數學算法)，整個區(qū)塊鏈系統不依賴其他第三方，所有節(jié)點能夠在系統內自動安全地驗證、交換數據，不需要任何人為的干預。（4）不可篡改性。要想惡意篡改數據，必須要掌握系統全部節(jié)點的50%以上，其龐大的代價遠遠超過篡改的目的，這也是使其相對安全的主要原因，避免了主觀人為的對數據的修改。（5）匿名性。各區(qū)塊節(jié)點身份的相關信息如果排除法律法規(guī)要求外不需要公開或實名驗證，區(qū)塊鏈可以進行匿名的信息傳遞。

3 區(qū)塊鏈核心技術

（1）使用何種共識機制（consensus process):目前公有鏈采用的共識算法以POW居多，也就常聽說的挖礦，這并不是一個特別滿意的方案，后來又有了POS（權益性證明）的方案，以及改進版的DPOS方案，而POS&DPOS還并沒有經歷工業(yè)化的考驗，尚待驗證[5]。

（2）基礎賬本和賬戶模型是如何設計的：目前有兩種模型：①以比特幣為代表的UTXO賬戶模型，同時也是基礎賬本的基礎模型。②以以太坊為代表的Balance賬戶模型，balance的變化取決于合約狀態(tài)的變遷以及數據寫入。

（3）代幣分發(fā)的經濟模型是如何設計的：比特幣是最簡單的出塊獎勵線性遞減的設計。這里主要涉及的問題是如何將代幣公平的分發(fā)的問題。

4 區(qū)塊鏈技術如何確保學歷的真實性

4.1 具體驗證的工作原理

首先，使用區(qū)塊鏈和強加密的方式，定義一個區(qū)塊結構體，具體的區(qū)塊應包括塊頭和塊身兩部分內容，塊頭主要包括父區(qū)塊哈希值，子區(qū)塊哈希值，時間戳等信息。塊身信息為數字文件，主要包含證書基本信息的姓名、專業(yè)、學號、證書號，照片等內容；其次，在加密算法中，使用秘藥對中的私鑰加密證書數據，再對證書進行簽名操作；然后按照某種規(guī)則創(chuàng)建一個哈希值，加密整個證書數據，一旦數據信息被改動，就可通過哈希值進行判斷；最后，再次使用加密算法中秘藥對中的私鑰將創(chuàng)建的新記錄記錄在比特幣區(qū)塊鏈上，該記錄可以證明對應學歷證書的頒發(fā)時間和被頒發(fā)人。

4.2 學信系統的設計方案

（1）底層由區(qū)塊鏈技術支撐構建的應用平臺的研究與選擇。在最開始寫區(qū)塊鏈應用程序的時候，要拷貝一份比特幣的原始代碼，然后去修改底層代碼，包括網絡協議，共識機制和加密算法等等。這種方法不僅費時費力，還要求使用者要精通比特幣技術，后來人們試著封裝底層代碼，出現了區(qū)塊鏈2.0時代的代表技術以太坊平臺，它是一個封裝了比特幣底層技術，無中心化的應用平臺，區(qū)塊鏈應用開發(fā)者可以免去研究比特幣底層代碼的苦惱，直接基于以太坊平臺進行相關開發(fā)，使得開發(fā)者只要專注于應用本身即可，這樣大大降低了應用區(qū)塊鏈的難度。

（2）在以太坊平臺上，如何實現學信系統的設計。編寫智能合約，在本地搭建的以太坊私有鏈節(jié)點上部署我們的智能合約（智能合約作為運行在以太坊虛擬機（Ethereum Virtual Machine，EVM）中的應用，智能合約就是程序，具體在接受外部的交易請求和事件時，自動執(zhí)行預先定義好的規(guī)則和程序，還可以進一步生成新的交易和事件，然后調用其它智能合約。智能合約的執(zhí)行結果會對學信系統上的數據進行更新操作。更新的數據經過以太坊網絡中的共識算法并確認后就無法被偽造和篡改）。還要設計與學信系統交互的前端界面，通過以太坊提供的Web3.js庫的JavaScript API接口調用部署在區(qū)塊鏈上智能合約的相應方法，實現整個學信系統的流程[6-7]。主要技術路線圖詳見圖1。

（3）系統具體設計過程包括兩部分。教育機構管理者界面：包括部署智能合約、認證個人學習者、認證個人學習記錄和結果、查看學習記錄和結果等。學習者界面：包括登錄注冊、添加學習記錄和結果、查看學習記錄和結果。

5 結語

區(qū)塊鏈技術是一種新的架構思想或者是一種新的設計方案，它所用到的密碼學，數據結構學、協議等理論基礎已經非常扎實。全國乃至全球所有教育機構，都可以利用分布式記錄與存儲的區(qū)塊鏈技術特征，將其機構的學歷證書上，還可以包括學習行為和學習結果記錄。利用區(qū)塊鏈防篡改、可驗證的及無中心化的特征，將學歷證書信息存放在基于區(qū)塊鏈技術構建的數據庫中，能夠更有效的保證學歷的真實性，同時也節(jié)省了制作證書及頒發(fā)證書的人力成本和時間成本，用區(qū)塊鏈技術解決學歷文憑和證書造假是區(qū)塊鏈在教育領域應用的更佳方案。