涂偉滬

摘要：隨著線上教育不斷發(fā)展，教育平臺在教育者和受教育者之間搭建橋梁，但是這種模式存在教育成果剽竊、泄露等問題。區(qū)塊鏈技術(shù)為這些問題的解決提供了可能，利用分布式存儲、加密算法等技術(shù)為其提供保護(hù)，彌補(bǔ)線上教育的不足。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;教育;保護(hù)

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）12-0061-03

隨著人們對教育的需求不斷增加，而新技術(shù)的使用不斷推動了中國在線教育的發(fā)展。從需求的角度來看，在線教育今后將進(jìn)一步增加，無論是以考試為基礎(chǔ)的教育、以興趣為基礎(chǔ)的教育還是以愛好為基礎(chǔ)的教育。從供應(yīng)的角度來看，目前最常見的做法是將教育工作者作為第三方從網(wǎng)上教育機(jī)構(gòu)或平臺輸出教育盈余[1]。即使自媒體現(xiàn)在已經(jīng)足夠受歡迎，第三方教育平臺的技術(shù)、業(yè)務(wù)和宣傳能力也吸引了許多我們自媒體教育工作者，將自己的教育成果投放其中。

電子教育平臺在整個電子教育系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，但在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的問題。在實(shí)踐中，教師在線教學(xué)和研究的結(jié)果很容易被剽竊，知識產(chǎn)權(quán)得不到保護(hù)。大部分平臺僅支付給老師部分報酬，而對學(xué)員收取較高的費(fèi)用，這樣平臺就可以獲得較高的中間差價。教師對其課程的受歡迎程度缺乏透明度，而教師的工資又不充足，這嚴(yán)重影響了教師從事研究和創(chuàng)新的積極性，這是一個在線教育平臺集中化的問題[2]。此外，一些犯罪分子利用偽造網(wǎng)站和大型網(wǎng)絡(luò)以低價和難以管制的方式出售盜版資源。教育工作者，特別是教師創(chuàng)造的教學(xué)材料等資源，無法在平臺上得到有效保護(hù)和傳播。雖然新的數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)字水印技術(shù)可以解決版權(quán)的歸屬問題，但在大規(guī)模的教育系統(tǒng)中應(yīng)用這些系統(tǒng)的費(fèi)用可能很高，而相關(guān)問題仍然存在。

1 區(qū)塊鏈與教育系統(tǒng)的結(jié)合

（1） 區(qū)塊鏈在教育系統(tǒng)中的應(yīng)用

鑒于區(qū)塊鏈的公開和透明性質(zhì)，任何有關(guān)資源創(chuàng)造的信息都可以通過消費(fèi)者查詢、追蹤、獲取，并且更加可靠和真實(shí)。通過教育來培養(yǎng)的平臺教師，他們的工作、活動和過程中的交易鏈，每一個信息節(jié)點(diǎn)都是透明的，錯誤的記錄反饋給學(xué)生，老師和學(xué)生之間的透明交易。改變了師生之間信息不透明的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)使最有能力的人工作得更多、并根據(jù)他們的工作量來分配他們的報酬，有效提高了教師從事教學(xué)和研究工作的積極性。一旦每個教師都在教育網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)表了自己的所有原始教學(xué)資料，包括教學(xué)材料、教學(xué)課程等，學(xué)生們每下載一次就會收取一定的費(fèi)用。在資源的傳播和使用過程中，每個節(jié)點(diǎn)的使用數(shù)據(jù)都可以追蹤，共享的教育資源也可以追蹤。一旦發(fā)現(xiàn)剽竊行為，就可以迅速追查和獲得證據(jù)。

與此同時，區(qū)塊鏈技術(shù)提供了教育成果數(shù)字化的不可更改的證據(jù)，而且易于追蹤的來源也為版權(quán)糾紛提供了真實(shí)和有效的證據(jù)。同時，可以將這一數(shù)字化測試與現(xiàn)有的應(yīng)用程序完全結(jié)合起來，對每一個文本、圖像、音頻和視頻進(jìn)行獨(dú)特的時間標(biāo)記，將交叉核對與其他方法結(jié)合起來，主要確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

此外，客觀教育平臺鏈和雙方的學(xué)生，即教育需求平臺陣列中的教育系統(tǒng)，可以讓學(xué)生了解他們的學(xué)習(xí)需求，因為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)組鏈條，無論是教師、學(xué)生還是教師的個人評估信息，都是客觀和公正的，即教師信息是絕對真實(shí)的，授課評價不能通過刷單改變。

（2） 區(qū)塊鏈教育系統(tǒng)的設(shè)計思路

首先，建立了教育系統(tǒng)，采用區(qū)塊鏈技術(shù)作為數(shù)據(jù)儲存工具，并與教育平臺進(jìn)行互動。

此外，該系統(tǒng)還通過微信方案與用戶互動，微信方案作為小規(guī)模應(yīng)用程序，在教育系統(tǒng)中發(fā)揮學(xué)員作用的用戶提供學(xué)習(xí)和服務(wù)。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

（1） 節(jié)點(diǎn)的加入

在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中成為節(jié)點(diǎn)的用戶首先進(jìn)行登記，選擇學(xué)生或教師的角色進(jìn)行認(rèn)證，特別是確認(rèn)教師的身份。該系統(tǒng)有獨(dú)立的認(rèn)證要求，符合法律規(guī)定和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。用戶驗證后，在當(dāng)?shù)厣梢粚﹁€匙，這是橢圓曲線加密算法生成的一個公用鑰匙和一個私人鑰匙，發(fā)送到供簽字處理的驗證模塊，私人鑰匙需要由用戶安全保管[3]。

除了驗證用戶的作用外，驗證模塊還具有簽發(fā)數(shù)字證書的功能，即與作為驗證中心的節(jié)點(diǎn)建立信任關(guān)系，以解決通信保密和節(jié)點(diǎn)身份確認(rèn)的問題。該單元用其私人鑰匙數(shù)字簽名用戶發(fā)送的公用鑰匙，并將公用鑰匙作為數(shù)字證書交付用戶。收到數(shù)字證書后，用戶正式成為區(qū)塊鏈系統(tǒng)的法定節(jié)點(diǎn)。圖1顯示了用戶成為節(jié)點(diǎn)的過程。

（2） 數(shù)據(jù)的生成

學(xué)生和教師在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中是對等的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，但他們在教育平臺上發(fā)揮不同的作用，因此兩種角色產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄不同。

這一區(qū)塊鏈系統(tǒng)中儲存的數(shù)據(jù)記錄分為兩類：一類是教師課程的記錄，在教學(xué)過程中，教師需要加載教學(xué)材料、教學(xué)錄像和其他教育成果，這些記錄在區(qū)塊鏈中書寫。為了確保教師知識產(chǎn)權(quán)的可追溯性，另一個是對學(xué)生購買情況進(jìn)行登記，目的是在一系列不可更改的數(shù)據(jù)中形成真正的交易[4]。不同類型的記錄被定義為在區(qū)塊鏈上書寫之前的一種記錄。

除了類型識別外，由節(jié)點(diǎn)生成的記錄還要經(jīng)過一段時間內(nèi)生成的活躍內(nèi)容的簽名處理。首先，對教師來說，加載的教學(xué)成果，如課堂軟件和錄像，是通過該系統(tǒng)的MD5算法處理的，以形成128位的數(shù)字摘要;其次是學(xué)生采購記錄。隨后對課程的評估將列入一份數(shù)字摘要;最后，該系統(tǒng)生成一份完整的區(qū)塊登記冊，附有數(shù)字證書、節(jié)點(diǎn)信息、登記類型以及詳細(xì)內(nèi)容和簽署的記錄。

（3） 區(qū)塊的結(jié)構(gòu)

在教育平臺中，用于進(jìn)行存儲交易的區(qū)塊鏈由在鏈結(jié)構(gòu)中的不同時間段形成的塊組成，每個塊包括區(qū)塊頭和區(qū)塊體，如圖3所示。區(qū)塊頭包括HASH值、塊號、塊根和前一塊的時間編碼。塊軸是從下到上計算的樹木結(jié)構(gòu)，即每個父節(jié)點(diǎn)是根據(jù)兩個孩子節(jié)點(diǎn)的組合計算的，而根節(jié)點(diǎn)是根據(jù)二級兩個節(jié)點(diǎn)的組合計算的，因此葉片節(jié)點(diǎn)是基底[5]。工作表節(jié)點(diǎn)存儲教師和學(xué)生在教育系統(tǒng)中制作的每一個記錄。這些記錄被表示為葉片節(jié)點(diǎn)，所有組合都是哈希計算，使得任何記錄的內(nèi)容被修改，葉片節(jié)點(diǎn)的哈希計算值被修改，并且，最后，改變根節(jié)點(diǎn)的哈希計算值，由此確定的根節(jié)點(diǎn)的哈希計算值在塊中準(zhǔn)確地作為記錄集的唯一摘要。因此，家長塊的四個哈希值、塊號、塊根和時間戳形成下一個塊的父哈希值，接收在新周期內(nèi)生成的記錄，并且再生以形成可靠和不可偽的塊鏈。

（4） 簽名和驗證

數(shù)字簽名的作用是確認(rèn)節(jié)點(diǎn)的身份。該系統(tǒng)中使用的數(shù)字簽字主要有兩種類型：一種是在記錄生成后一對節(jié)點(diǎn)的簽字。另一個是注冊過程中，認(rèn)證模塊用自己的私鑰對用戶的公鑰簽名;

當(dāng)加入節(jié)點(diǎn)塊鏈系統(tǒng)時，在數(shù)字證書上持有用于正式成為節(jié)點(diǎn)塊鏈的節(jié)點(diǎn)塊鏈時，用于由表達(dá)式發(fā)送的數(shù)字證書模塊的用戶的公開密鑰認(rèn)證，然后記錄節(jié)點(diǎn)塊鏈。通過驗證數(shù)字證書，所有合法或非合法節(jié)點(diǎn)的廣播需要驗證，防止偽造數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)。

為了確保教師的教學(xué)成果不被盜竊，不被竄改，并確認(rèn)原始作者的歸屬，更需要數(shù)字簽名。數(shù)字簽字使用散列函數(shù)功能來確保數(shù)據(jù)在傳播期間的完整性，同時結(jié)合加密技術(shù)以確保數(shù)據(jù)的保密性和可追蹤性。每個節(jié)點(diǎn)在私人密鑰和數(shù)字簽名摘要之后合法地生成用于活動的內(nèi)容，導(dǎo)致整個廣播鏈到塊，使用的驗證系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)在同一個節(jié)點(diǎn)和由權(quán)利主體驗證的情況下將新的密鑰節(jié)點(diǎn)摘要[6]。

（5） 錄入權(quán)的歸屬

當(dāng)記錄被傳送到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)時，一旦所有節(jié)點(diǎn)都驗證了這些記錄，擁有進(jìn)入權(quán)的節(jié)點(diǎn)最終會在塊上輸入記錄。界定進(jìn)入權(quán)的歸屬基本上是重新設(shè)計協(xié)商一致機(jī)制，在這一機(jī)制中，區(qū)塊鏈的傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)以計算力為代價爭奪進(jìn)入賬戶的權(quán)利，并為賬戶的一輪運(yùn)作規(guī)定一個固定的期限。

考慮到傳統(tǒng)的協(xié)商一致機(jī)制提出的問題，這一教育制度規(guī)定將一輪的交易分為一定數(shù)量的登記操作，即所產(chǎn)生的每128個登記操作都由獲得進(jìn)入權(quán)的節(jié)點(diǎn)輸入和生成一塊。這就取消了固定時間限制新的一輪進(jìn)入權(quán)是在這一回合最活躍的節(jié)點(diǎn)獲得的，繞過了傳統(tǒng)的進(jìn)入權(quán)方法。

（6） 記錄的上鏈過程

經(jīng)過注冊的教師或?qū)W生在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中創(chuàng)建了所有節(jié)點(diǎn)，首先從收到文件開始，作為驗證被遺棄的非法節(jié)點(diǎn)數(shù)字證書的節(jié)點(diǎn)，然后由MD5處理內(nèi)容驗證，與原始端口形成對比，而同一記錄和驗證。在編號的掩蓋下，使該系統(tǒng)在通過第1條之后從零開始新的輸入、記錄和核實(shí)周期，重點(diǎn)是與所有節(jié)點(diǎn)有關(guān)的活動，如果第128條在該周期由活動點(diǎn)進(jìn)行登記和核實(shí)的話。在輸入塊和生成零計數(shù)器之后更長時間，準(zhǔn)備下一個計數(shù)周期。

（7） 查詢記錄

在這一教育平臺中，使用塊鏈作為存儲系統(tǒng)的主要目的不僅在于安全存儲用戶產(chǎn)生的文件，而且還在于為用戶提供真實(shí)和可靠的查詢功能。

教師和學(xué)生的每一個賬戶中心默認(rèn)地顯示自己的生產(chǎn)歷史，系統(tǒng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符索引記錄的生產(chǎn)時間，最后，列表的頭，包含重要信息，例如記錄類型。除了默認(rèn)歷史之外，還可以根據(jù)條件查看節(jié)點(diǎn)[7]。每個節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的交易記錄被存儲在數(shù)據(jù)庫中，作為與外國密鑰相關(guān)聯(lián)的表格。老師詢問哪些學(xué)生購買了自己的課程，或者是否有其他課程老師的名下是否還有其他課程。通過鏈接操作返回請求結(jié)果。圖2顯示了查詢流程。

該系統(tǒng)保留了超級管理員的身份，該超級管理員在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的操作中只享有查詢權(quán)，并負(fù)責(zé)存檔和檢查完整的記錄。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)的前端部主要是一個小型方案，其對象是選擇和購買課程的學(xué)生。學(xué)生可在個人中心查閱相關(guān)檔案，學(xué)生購買的課程檔案可在訂單中查閱，學(xué)習(xí)和評價檔案按時間順序列在歷史檔案中。

面向教師的后臺管理設(shè)計的功能相對復(fù)雜，如圖3所示;賬戶中心顯示教師記錄。

4 結(jié)語

本文將教育系統(tǒng)與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，完成了教育平臺自身的去中心化，并通過密鑰確保的知識產(chǎn)權(quán)權(quán)及隱私的保護(hù)。在本系統(tǒng)中區(qū)塊鏈技術(shù)維護(hù)了真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，交易雙方的數(shù)據(jù)得到高級存儲解決了信任問題。

參考文獻(xiàn)：

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[6] 黃達(dá)明.區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2019，11（5）：541-550.

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【通聯(lián)編輯：梁書】