区块链技术在高校教育领域中的应用研究

冯曦

【摘要】区块链技术被视为继云计算、物联网、大数据后，又一项颠覆性技术，是互联网TCP/IP比特的升级版。它具有去中心化、高度信任、集体维护数据库可靠性及分布式技术解决方案的特点，已经在金融、审计、物联网及智能合约等对数据准确度有高度依赖的领域发挥了重要作用，并有望在联网教育生态、自组织学习社区及去中心化模块化教学的开发中有更多应用。

【关键词】区块链 高校教育 教育新生态

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）20-0010-02

一、引言

2016年美国、英国、日本等发达国家纷纷将区块链技术上升至国家战略层面，相继成立区块链发展联盟。同年，国务院印发的《“十三五”国家信息化规划》首次将区块链列入我国的国家信息化规划，并将其定为战略性前沿技术之一。当前各行各业都开始关注区块链技术，积极探索利用该技术破解行业难题，促进行业创新发展。2016年11月麻省理工的媒体实验室宣布，他们正在尝试使用区块链技术研发软件，用于发行学历学位数字证书；Holberton学校已经和区块链公证系统Bitproof建立合作，证明学历资料的真实性；在Open Badges社区，BadgeChain小组在研究如何使用区块链技术发行数字徽章；索尼全球教育集团也采用了区块链技术实现了学生成绩的安全共享，把数据领域扩散到中小学教育系统，形成分支链产业，教育资源的整合，数据的整合完成。

二、区块链概念与核心技术

1.区块链的概念

区块链（Blockchain）的概念源于数字货币—比特币，是一种把区块以链的方式组合在一起的数据结构。它不依赖中心机构的管理，而在网络中分布式记录与存储。区块按照时间顺序生成并记录待处理的交易信息，由区块头和区块主体两部分组成，区块头负责通过主链连接到下一个区块，区块主体负责存储数据信息。当区块和链形成时系统会自动生成时间戳并为数据信息打上时间标签，这是区块链数据库的一大创新点[1]。区块链就是把加密数据（区块）按照时间顺序进行叠加（链）生成的永久、不可逆向修改的记录。它的运作机理是将传统由中心机构统一记录和管理的“账单”变为全网公开并由各个节点共同维护的“账单”，每笔交易信息都可以通知到全网的用户，“账本”中的信息可以由所有用户共同核对，这样交易在缺少第三方信用主体时一样可以得到信用担保，从而保障信息的真实性与可信度。

区块链技术是通过去中心化和去信任过程的方式集体地维护一个可靠数据库的技术解决方案。该技术方案主要让参与系统中的任意多个节点，通过一串使用密码学方法相关联产生的数据块（block），每个数据块中包含了一定时间内的系统全部信息交流数据，并且生成数据指纹用于验证其信息的有效性和链接（chain）下一个数据库块。本质上是一个去中心化的分布式数据。其本身是一串使用密码学相关联所产生的数据块，每一个数据块中包含了多次比特币网络交易有效确认的信息。区块链技术是互联网TCP/IP比特的升级版，是未来网络空间技术设施的新高地。区块链技术用共识机制确保信息的真实，将推动共享经济的普及，形成与资产连接的全球开放包容体系。未来无论是物联网金融智能设备、医疗教学档案版权都将依赖于区块链技术的发展。

2.区块链的核心技术

（1）分布式账本，就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案，没有任何一个节点可以单独记录账目，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。另一方面，由于记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。

（2）对称加密和授权技术，存储在区块链上的交易信息是公开的（公开密钥），但是账户身份信息是高度加密（私有密钥）的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到。公钥和私钥同时产生，从而保证了数据的安全和个人的隐私。

（3）共识机制，就是所有记账节点之间怎么达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。区块链提出了四种不同的共识机制，适用于不同的应用场景，在效率和安全性之间取得平衡。以比特币为例，采用的是工作量证明，只有在控制了全网超过51%的记账节点的情况下，才有可能伪造出一条不存在的记录。当加入区块链的节点足够多的时候，这基本上不可能，从而杜绝了造假的可能。

（4）智能合约，智能合约是基于这些可信的不可篡改的数据，可以自动化的执行一些预先定义好的类似于规则的数字化合约。具体体现为，如果每个节点的信息都是真实可信的，智能合约的透明脚本代码在其他节点监督下，符合条件时会自动执行，而且无法篡改干预或者操纵，很容易地在可信数据基础上，运行一些标准化的预先定义好的规则和程序。

三、区块链在高校教育中的应用

2016年10月，工信部颁布《中国区块链技术和应用发展白皮书》，指出“区块链系统的透明化、数据不可篡改等特征，完全适用于学生征信管理、升学就业、学术、资质证明、产学合作等方面，对教育就业的健康发展具有重要的价值”。调研发现，当前国内外区块链技术的教育应用正处于萌芽状态，少数教育机构开展了积极的探索。互联网+教育是全球教育发展与变革的大趋势，其宗旨是应用互联网思维、技术和模式改造传统教育生态，实现教育系统的结构性变革。区块链技术有望在互联网+教育生态的构建上发挥重要作用，其教育应用价值与思路主要体现在六大方面：建立个体学信大数据、打造智能化教育淘宝平台、开发学位证书系统、构建开放教育资源新生态、实现网络学习社区的“自组织”运行以及开发去中心化的教育系统[2]。区块链技术有助于推动教育体系变革，加速教育系统进化发展。

区块链技术的去中心化，开放性，信息不可篡改性，时间戳，匿名性都是有效解决教育问题的方法。一个事物的产生有三个阶段”起始“——”生成过程“——”结果“，区块链所谓的去中心化实际上就是一个生成过程的去中心化，而在起始结果两个点并不是所谓的去中心化结果。比如教育资源的问题，在区块链的结构中可以进行分布式数据的存储。每个作为节点的结構，教师个人可以发布自己的相关教学应用课件，多媒体课程于其上，发布的同时分布纯处于多个节点中，可以保证信息的共享，资料的查询。每条信息有独立的时间戳证明验证，保证了发布者的权益不为侵犯。原创的教师即享受到丰富的教育资源来进行相关的教学工作，也可以发布自己的原创作品来获得相应的知名度和收益。

考研出国方面的应用：这个方面最缺乏的也是最需要改善的就是信息的不对成型，在国内很少有渠道可以获知国外教育机构的任何资料包括：师资力量，学校环境，教学水平等。如果在区块链的基础上构造一个不可造假，不可篡改的公共信息平台，完全可以做到信息的整合查询功能。任何时间，任何个人，任何机构都不可能对上面的信息进行篡改和毁坏，完全的去中心化的运行链条，完整的时间戳记录，保证了信息的公开透明度。

学术领域问题：如今学术造假，论文造假屡见不鲜。各种实验数据的真伪性都无从考证，就如前阶段某科技大学生物时间不可逆的争论一直也是喋喋不休的，试想一下如果采用区块链技术记录下每个实现过程和步骤，发布时间是否就可以杜绝这个问题。任何的过程，每个过程产生的时间，最后结果得出的时间都在区块链上存储。匿名性的保密措施，不可篡改的加密基础都可以来保证所发布信息的真实性，不受任何人所控制。

四、区块链技术的具体应用模式

建立一个开源的去中心化内容分发平台，利用区块链技术确保可信度和安全性，目的是克服因特网数据的分发模的缺点。允许每个人在该平台协议之上构建应用，用区块链的技术实现数据的存储，保存，验证。平台顶层技术来提供应用的操作，处理等工作。针对以上的内容进行界面的开发和布置工作。

平台开发初期：吸引知名学府、学院、教育机构、实验室的加入，完善基本数据库的建设工作，保证网络的基础运行和稳定。从完善学籍信息管理作为突破口，形成人才信息库。中期：增加大量的学院信息、人才信息、实验室、论文、公开课等相关信息，形成一个联盟体系，以高校教育机构联盟的团体形式来主导。教育部门计划使用区块链技术来记录和验证学习成绩、考勤记录和学位证书。区块链因其透明性、安全性和不可更改性而知名。通过使用该技术，教育機构想要让维护记录的整个过程更高效、透明和安全。除了效率和安全性以外，在区块链上存储学习成绩也能让学生在世界任何地方都能访问他们的文凭和学位证书，而无需担心丢失证书或重新从学校颁发。

区块链自身存在的安全问题在各个领域都引起了广泛的关注与讨论，结合区块链技术在教育领域面临的安全挑战提出如下应对策略：第一，对教师、学生以及教育管理部门产生的数据信息进行权限管理，利用非对称加密算法对各类数据进行加密处理，只有拥有对应私钥的用户才可以访问用户的数据信息，保证师生的个人信息不被泄漏。第二，采用算法技术与现实约束相结合的方式，在提高系统算法水平的同时通过法律保障、部门监管或者信用抵押等方式进行联合管控，防止黑客入侵事件的发生。第三，利用大数据技术应对高级可持续攻击，通过对黑客攻击模式、时间、空间等特征进行处理分析，搭建应对黑客攻击的防御系统，与区块链自身安全体系形成协同效应，全面升级师生隐私保护系统。

参考文献：

[1]2013开放教育资源质量报称准则—TIPS框架[J].中国远程教育，（10）：11-21

[2]袁勇，王飞跃.2016.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报，940：481-494