區(qū)塊鏈技術(shù)在高校教育領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

馮曦

【摘要】區(qū)塊鏈技術(shù)被視為繼云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)后，又一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP比特的升級(jí)版。它具有去中心化、高度信任、集體維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)可靠性及分布式技術(shù)解決方案的特點(diǎn)，已經(jīng)在金融、審計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)及智能合約等對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度有高度依賴(lài)的領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，并有望在聯(lián)網(wǎng)教育生態(tài)、自組織學(xué)習(xí)社區(qū)及去中心化模塊化教學(xué)的開(kāi)發(fā)中有更多應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】區(qū)塊鏈 高校教育 教育新生態(tài)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）20-0010-02

一、引言

2016年美國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛將區(qū)塊鏈技術(shù)上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面，相繼成立區(qū)塊鏈發(fā)展聯(lián)盟。同年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》首次將區(qū)塊鏈列入我國(guó)的國(guó)家信息化規(guī)劃，并將其定為戰(zhàn)略性前沿技術(shù)之一。當(dāng)前各行各業(yè)都開(kāi)始關(guān)注區(qū)塊鏈技術(shù)，積極探索利用該技術(shù)破解行業(yè)難題，促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。2016年11月麻省理工的媒體實(shí)驗(yàn)室宣布，他們正在嘗試使用區(qū)塊鏈技術(shù)研發(fā)軟件，用于發(fā)行學(xué)歷學(xué)位數(shù)字證書(shū)；Holberton學(xué)校已經(jīng)和區(qū)塊鏈公證系統(tǒng)Bitproof建立合作，證明學(xué)歷資料的真實(shí)性；在Open Badges社區(qū)，BadgeChain小組在研究如何使用區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)行數(shù)字徽章；索尼全球教育集團(tuán)也采用了區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了學(xué)生成績(jī)的安全共享，把數(shù)據(jù)領(lǐng)域擴(kuò)散到中小學(xué)教育系統(tǒng)，形成分支鏈產(chǎn)業(yè)，教育資源的整合，數(shù)據(jù)的整合完成。

二、區(qū)塊鏈概念與核心技術(shù)

1.區(qū)塊鏈的概念

區(qū)塊鏈（Blockchain）的概念源于數(shù)字貨幣—比特幣，是一種把區(qū)塊以鏈的方式組合在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它不依賴(lài)中心機(jī)構(gòu)的管理，而在網(wǎng)絡(luò)中分布式記錄與存儲(chǔ)。區(qū)塊按照時(shí)間順序生成并記錄待處理的交易信息，由區(qū)塊頭和區(qū)塊主體兩部分組成，區(qū)塊頭負(fù)責(zé)通過(guò)主鏈連接到下一個(gè)區(qū)塊，區(qū)塊主體負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。當(dāng)區(qū)塊和鏈形成時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成時(shí)間戳并為數(shù)據(jù)信息打上時(shí)間標(biāo)簽，這是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)的一大創(chuàng)新點(diǎn)[1]。區(qū)塊鏈就是把加密數(shù)據(jù)（區(qū)塊）按照時(shí)間順序進(jìn)行疊加（鏈）生成的永久、不可逆向修改的記錄。它的運(yùn)作機(jī)理是將傳統(tǒng)由中心機(jī)構(gòu)統(tǒng)一記錄和管理的“賬單”變?yōu)槿W(wǎng)公開(kāi)并由各個(gè)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的“賬單”，每筆交易信息都可以通知到全網(wǎng)的用戶，“賬本”中的信息可以由所有用戶共同核對(duì)，這樣交易在缺少第三方信用主體時(shí)一樣可以得到信用擔(dān)保，從而保障信息的真實(shí)性與可信度。

區(qū)塊鏈技術(shù)是通過(guò)去中心化和去信任過(guò)程的方式集體地維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)解決方案。該技術(shù)方案主要讓參與系統(tǒng)中的任意多個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)一串使用密碼學(xué)方法相關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊（block），每個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含了一定時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)全部信息交流數(shù)據(jù)，并且生成數(shù)據(jù)指紋用于驗(yàn)證其信息的有效性和鏈接（chain）下一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)塊。本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的分布式數(shù)據(jù)。其本身是一串使用密碼學(xué)相關(guān)聯(lián)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊，每一個(gè)數(shù)據(jù)塊中包含了多次比特幣網(wǎng)絡(luò)交易有效確認(rèn)的信息。區(qū)塊鏈技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP比特的升級(jí)版，是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)設(shè)施的新高地。區(qū)塊鏈技術(shù)用共識(shí)機(jī)制確保信息的真實(shí)，將推動(dòng)共享經(jīng)濟(jì)的普及，形成與資產(chǎn)連接的全球開(kāi)放包容體系。未來(lái)無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)金融智能設(shè)備、醫(yī)療教學(xué)檔案版權(quán)都將依賴(lài)于區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。

2.區(qū)塊鏈的核心技術(shù)

（1）分布式賬本，就是交易記賬由分布在不同地方的多個(gè)節(jié)點(diǎn)共同完成，而且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都記錄的是完整的賬目，因此它們都可以參與監(jiān)督交易合法性，同時(shí)也可以共同為其作證。不同于傳統(tǒng)的中心化記賬方案，沒(méi)有任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以單獨(dú)記錄賬目，從而避免了單一記賬人被控制或者被賄賂而記假賬的可能性。另一方面，由于記賬節(jié)點(diǎn)足夠多，理論上講除非所有的節(jié)點(diǎn)被破壞，否則賬目就不會(huì)丟失，從而保證了賬目數(shù)據(jù)的安全性。

（2）對(duì)稱(chēng)加密和授權(quán)技術(shù)，存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的交易信息是公開(kāi)的（公開(kāi)密鑰），但是賬戶身份信息是高度加密（私有密鑰）的，只有在數(shù)據(jù)擁有者授權(quán)的情況下才能訪問(wèn)到。公鑰和私鑰同時(shí)產(chǎn)生，從而保證了數(shù)據(jù)的安全和個(gè)人的隱私。

（3）共識(shí)機(jī)制，就是所有記賬節(jié)點(diǎn)之間怎么達(dá)成共識(shí)，去認(rèn)定一個(gè)記錄的有效性，這既是認(rèn)定的手段，也是防止篡改的手段。區(qū)塊鏈提出了四種不同的共識(shí)機(jī)制，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，在效率和安全性之間取得平衡。以比特幣為例，采用的是工作量證明，只有在控制了全網(wǎng)超過(guò)51%的記賬節(jié)點(diǎn)的情況下，才有可能偽造出一條不存在的記錄。當(dāng)加入?yún)^(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)足夠多的時(shí)候，這基本上不可能，從而杜絕了造假的可能。

（4）智能合約，智能合約是基于這些可信的不可篡改的數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)化的執(zhí)行一些預(yù)先定義好的類(lèi)似于規(guī)則的數(shù)字化合約。具體體現(xiàn)為，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息都是真實(shí)可信的，智能合約的透明腳本代碼在其他節(jié)點(diǎn)監(jiān)督下，符合條件時(shí)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行，而且無(wú)法篡改干預(yù)或者操縱，很容易地在可信數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，運(yùn)行一些標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)先定義好的規(guī)則和程序。

三、區(qū)塊鏈在高校教育中的應(yīng)用

2016年10月，工信部頒布《中國(guó)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書(shū)》，指出“區(qū)塊鏈系統(tǒng)的透明化、數(shù)據(jù)不可篡改等特征，完全適用于學(xué)生征信管理、升學(xué)就業(yè)、學(xué)術(shù)、資質(zhì)證明、產(chǎn)學(xué)合作等方面，對(duì)教育就業(yè)的健康發(fā)展具有重要的價(jià)值”。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外區(qū)塊鏈技術(shù)的教育應(yīng)用正處于萌芽狀態(tài)，少數(shù)教育機(jī)構(gòu)開(kāi)展了積極的探索。互聯(lián)網(wǎng)+教育是全球教育發(fā)展與變革的大趨勢(shì)，其宗旨是應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)思維、技術(shù)和模式改造傳統(tǒng)教育生態(tài)，實(shí)現(xiàn)教育系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性變革。區(qū)塊鏈技術(shù)有望在互聯(lián)網(wǎng)+教育生態(tài)的構(gòu)建上發(fā)揮重要作用，其教育應(yīng)用價(jià)值與思路主要體現(xiàn)在六大方面：建立個(gè)體學(xué)信大數(shù)據(jù)、打造智能化教育淘寶平臺(tái)、開(kāi)發(fā)學(xué)位證書(shū)系統(tǒng)、構(gòu)建開(kāi)放教育資源新生態(tài)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)的“自組織”運(yùn)行以及開(kāi)發(fā)去中心化的教育系統(tǒng)[2]。區(qū)塊鏈技術(shù)有助于推動(dòng)教育體系變革，加速教育系統(tǒng)進(jìn)化發(fā)展。

區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化，開(kāi)放性，信息不可篡改性，時(shí)間戳，匿名性都是有效解決教育問(wèn)題的方法。一個(gè)事物的產(chǎn)生有三個(gè)階段”起始“——”生成過(guò)程“——”結(jié)果“，區(qū)塊鏈所謂的去中心化實(shí)際上就是一個(gè)生成過(guò)程的去中心化，而在起始結(jié)果兩個(gè)點(diǎn)并不是所謂的去中心化結(jié)果。比如教育資源的問(wèn)題，在區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)中可以進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。每個(gè)作為節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，教師個(gè)人可以發(fā)布自己的相關(guān)教學(xué)應(yīng)用課件，多媒體課程于其上，發(fā)布的同時(shí)分布純處于多個(gè)節(jié)點(diǎn)中，可以保證信息的共享，資料的查詢。每條信息有獨(dú)立的時(shí)間戳證明驗(yàn)證，保證了發(fā)布者的權(quán)益不為侵犯。原創(chuàng)的教師即享受到豐富的教育資源來(lái)進(jìn)行相關(guān)的教學(xué)工作，也可以發(fā)布自己的原創(chuàng)作品來(lái)獲得相應(yīng)的知名度和收益。

考研出國(guó)方面的應(yīng)用：這個(gè)方面最缺乏的也是最需要改善的就是信息的不對(duì)成型，在國(guó)內(nèi)很少有渠道可以獲知國(guó)外教育機(jī)構(gòu)的任何資料包括：師資力量，學(xué)校環(huán)境，教學(xué)水平等。如果在區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)上構(gòu)造一個(gè)不可造假，不可篡改的公共信息平臺(tái)，完全可以做到信息的整合查詢功能。任何時(shí)間，任何個(gè)人，任何機(jī)構(gòu)都不可能對(duì)上面的信息進(jìn)行篡改和毀壞，完全的去中心化的運(yùn)行鏈條，完整的時(shí)間戳記錄，保證了信息的公開(kāi)透明度。

學(xué)術(shù)領(lǐng)域問(wèn)題：如今學(xué)術(shù)造假，論文造假屢見(jiàn)不鮮。各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真?zhèn)涡远紵o(wú)從考證，就如前階段某科技大學(xué)生物時(shí)間不可逆的爭(zhēng)論一直也是喋喋不休的，試想一下如果采用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄下每個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程和步驟，發(fā)布時(shí)間是否就可以杜絕這個(gè)問(wèn)題。任何的過(guò)程，每個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的時(shí)間，最后結(jié)果得出的時(shí)間都在區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)。匿名性的保密措施，不可篡改的加密基礎(chǔ)都可以來(lái)保證所發(fā)布信息的真實(shí)性，不受任何人所控制。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)的具體應(yīng)用模式

建立一個(gè)開(kāi)源的去中心化內(nèi)容分發(fā)平臺(tái)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)確?？尚哦群桶踩?，目的是克服因特網(wǎng)數(shù)據(jù)的分發(fā)模的缺點(diǎn)。允許每個(gè)人在該平臺(tái)協(xié)議之上構(gòu)建應(yīng)用，用區(qū)塊鏈的技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保存，驗(yàn)證。平臺(tái)頂層技術(shù)來(lái)提供應(yīng)用的操作，處理等工作。針對(duì)以上的內(nèi)容進(jìn)行界面的開(kāi)發(fā)和布置工作。

平臺(tái)開(kāi)發(fā)初期：吸引知名學(xué)府、學(xué)院、教育機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室的加入，完善基本數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)工作，保證網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)運(yùn)行和穩(wěn)定。從完善學(xué)籍信息管理作為突破口，形成人才信息庫(kù)。中期：增加大量的學(xué)院信息、人才信息、實(shí)驗(yàn)室、論文、公開(kāi)課等相關(guān)信息，形成一個(gè)聯(lián)盟體系，以高校教育機(jī)構(gòu)聯(lián)盟的團(tuán)體形式來(lái)主導(dǎo)。教育部門(mén)計(jì)劃使用區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)記錄和驗(yàn)證學(xué)習(xí)成績(jī)、考勤記錄和學(xué)位證書(shū)。區(qū)塊鏈因其透明性、安全性和不可更改性而知名。通過(guò)使用該技術(shù)，教育機(jī)構(gòu)想要讓維護(hù)記錄的整個(gè)過(guò)程更高效、透明和安全。除了效率和安全性以外，在區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)學(xué)習(xí)成績(jī)也能讓學(xué)生在世界任何地方都能訪問(wèn)他們的文憑和學(xué)位證書(shū)，而無(wú)需擔(dān)心丟失證書(shū)或重新從學(xué)校頒發(fā)。

區(qū)塊鏈自身存在的安全問(wèn)題在各個(gè)領(lǐng)域都引起了廣泛的關(guān)注與討論，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域面臨的安全挑戰(zhàn)提出如下應(yīng)對(duì)策略：第一，對(duì)教師、學(xué)生以及教育管理部門(mén)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行權(quán)限管理，利用非對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，只有擁有對(duì)應(yīng)私鑰的用戶才可以訪問(wèn)用戶的數(shù)據(jù)信息，保證師生的個(gè)人信息不被泄漏。第二，采用算法技術(shù)與現(xiàn)實(shí)約束相結(jié)合的方式，在提高系統(tǒng)算法水平的同時(shí)通過(guò)法律保障、部門(mén)監(jiān)管或者信用抵押等方式進(jìn)行聯(lián)合管控，防止黑客入侵事件的發(fā)生。第三，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)對(duì)高級(jí)可持續(xù)攻擊，通過(guò)對(duì)黑客攻擊模式、時(shí)間、空間等特征進(jìn)行處理分析，搭建應(yīng)對(duì)黑客攻擊的防御系統(tǒng)，與區(qū)塊鏈自身安全體系形成協(xié)同效應(yīng)，全面升級(jí)師生隱私保護(hù)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]2013開(kāi)放教育資源質(zhì)量報(bào)稱(chēng)準(zhǔn)則—TIPS框架[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，（10）：11-21

[2]袁勇，王飛躍.2016.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，940：481-494