基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高校本科畢業(yè)生成績(jī)單檔案查詢(xún)驗(yàn)證方式的研究與實(shí)踐

張 晉，安 洋，李志強(qiáng)

(1.西安理工大學(xué) 信息化管理處，陜西 西安 710048；2.西安理工大學(xué) 檔案館，陜西 西安 710048)

0 引言

區(qū)塊鏈基于密碼學(xué)算法、分布式數(shù)據(jù)賬本、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、共識(shí)算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有分布式存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)不可偽造、防篡改、透明可信、高可靠性等關(guān)鍵特征[1]。作為一項(xiàng)新技術(shù)，區(qū)塊鏈近年來(lái)的高速發(fā)展，不但在底層技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施方面越來(lái)越完善，并且在上層應(yīng)用方面得到越來(lái)越廣闊的應(yīng)用。

教育部在2020年4月30日印發(fā)的《高等學(xué)校區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》中指出，區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭，在新的技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用，將在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)、助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面發(fā)揮更大作用，并重點(diǎn)提出了在教育治理領(lǐng)域利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)真實(shí)可信的數(shù)字檔案存證與追蹤的工作要求[2]。

西安理工大學(xué)近年來(lái)逐步將區(qū)塊鏈技術(shù)融入學(xué)校信息化基礎(chǔ)平臺(tái)，在成績(jī)驗(yàn)證、證書(shū)認(rèn)證、數(shù)據(jù)治理等應(yīng)用場(chǎng)景分布推進(jìn)，并率先實(shí)現(xiàn)了首個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的本科畢業(yè)生成績(jī)單檔案驗(yàn)證平臺(tái)，響應(yīng)了國(guó)家區(qū)塊鏈應(yīng)用戰(zhàn)略，達(dá)成示范效應(yīng)。

1 傳統(tǒng)畢業(yè)生成績(jī)檔案查詢(xún)驗(yàn)證方式的問(wèn)題

在本平臺(tái)應(yīng)用之前，往屆學(xué)生的畢業(yè)成績(jī)單由學(xué)校檔案館保存，畢業(yè)學(xué)生可憑身份證明前往檔案館查閱自己的成績(jī)檔案，利用仍以紙質(zhì)件復(fù)印并蓋公章為準(zhǔn)。該種傳統(tǒng)的查詢(xún)驗(yàn)證方式存在如下問(wèn)題：(1)查詢(xún)途徑單一，離校畢業(yè)生常常需要委托他人前往學(xué)校調(diào)取檔案。(2)查閱人的身份核驗(yàn)問(wèn)題，管理太松容易造成數(shù)據(jù)泄露，管理太嚴(yán)會(huì)提高辦理難度。(3)未數(shù)字化的成績(jī)檔案調(diào)取過(guò)程煩瑣，效率較低。(4)成績(jī)單檔案容易被第三方造假，且接收檔案的使用單位無(wú)法高效查證，往往僅通過(guò)蓋章驗(yàn)證或者進(jìn)行二次復(fù)核。(5)紙質(zhì)檔案保存持久性、保存成本的問(wèn)題。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)畢業(yè)生成績(jī)檔案查詢(xún)驗(yàn)證方式的優(yōu)化

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的畢業(yè)生成績(jī)單檔案查詢(xún)驗(yàn)證平臺(tái)的架構(gòu)中，存證服務(wù)是進(jìn)行證書(shū)管理、密鑰管理、數(shù)據(jù)授權(quán)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)的本地服務(wù)，定期探測(cè)檔案系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)與數(shù)據(jù)變更情況，并通過(guò)智能合約自動(dòng)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)交換，將存證的行為記錄存入聯(lián)盟鏈，具體如圖1所示。該驗(yàn)證方式的原理示意如圖2所示，具體實(shí)現(xiàn)如下。

2.1 成績(jī)單檔案的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及接口開(kāi)發(fā)

將學(xué)生畢業(yè)后經(jīng)過(guò)數(shù)字化的成績(jī)單檔案數(shù)據(jù)，提取有效的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)發(fā)接口應(yīng)用程序，形成與區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的互通接口，實(shí)現(xiàn)上鏈的前提條件。

2.2 基于區(qū)塊鏈的哈希數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

畢業(yè)生成績(jī)簽發(fā)上鏈過(guò)程：基于成績(jī)單檔案，通過(guò)單向散列函數(shù)，生成固定長(zhǎng)度的哈希值，存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈賬本中，并與存于數(shù)據(jù)庫(kù)中的檔案數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。如成績(jī)單檔案數(shù)據(jù)有任何非法更改，計(jì)算出的哈希值將出現(xiàn)不一致的情況，無(wú)法通過(guò)校驗(yàn)。對(duì)于合法更改，可追溯更改過(guò)程，記錄更改原因，具體如圖3所示。

圖1 畢業(yè)生成績(jī)單檔案查詢(xún)驗(yàn)證平臺(tái)架構(gòu)

圖2 畢業(yè)生成績(jī)單檔案查詢(xún)驗(yàn)證平臺(tái)的原理示意

圖3 畢業(yè)生成績(jī)單檔案簽發(fā)上鏈過(guò)程

2.3 基于智能合約的身份驗(yàn)證、通過(guò)區(qū)塊鏈瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)

畢業(yè)生成績(jī)檔案查詢(xún)過(guò)程：運(yùn)行于區(qū)塊鏈之上的智能合約程序，驗(yàn)證查詢(xún)者身份(學(xué)生本人通過(guò)分配的ID、密碼登錄)，成功后，可通過(guò)區(qū)塊鏈瀏覽器，查詢(xún)鏈上存儲(chǔ)的成績(jī)單檔案哈希值，校驗(yàn)與成績(jī)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并返回該學(xué)生成績(jī)，具體如圖4所示。查詢(xún)結(jié)果的示例如圖5所示。

圖4 畢業(yè)生成績(jī)單檔案查詢(xún)驗(yàn)證過(guò)程

圖5 上鏈畢業(yè)生成績(jī)單信息查詢(xún)結(jié)果示例

2.4 部署于區(qū)塊鏈BaaS云平臺(tái)，底層由聯(lián)盟鏈支撐

考慮到部署經(jīng)濟(jì)性和便捷性，本平臺(tái)的區(qū)塊鏈模塊部署于后端即服務(wù)(Blockchain as a Service，BaaS)區(qū)塊鏈云平臺(tái)Z-BaaS上，由多個(gè)區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和智能合約運(yùn)行。

Z-BaaS的底層Z-Ledger，是基于Hyperledger Fabric開(kāi)源項(xiàng)目的商用聯(lián)盟鏈系統(tǒng)。包括區(qū)塊鏈底層系統(tǒng)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)SDK、區(qū)塊鏈瀏覽器、運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將區(qū)塊鏈與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，將本科畢業(yè)生成績(jī)單檔案同步登記到區(qū)塊鏈進(jìn)行存儲(chǔ)，不僅授權(quán)方(學(xué)生本人或用人單位)經(jīng)驗(yàn)證后可隨時(shí)在線查詢(xún)成績(jī)檔案，且有唯一區(qū)塊高度和時(shí)間戳，充分利用區(qū)塊鏈技術(shù)的特性，實(shí)現(xiàn)了成績(jī)單的可追溯、可驗(yàn)證，讓成績(jī)單信息難以篡改、偽造，同時(shí)解決用戶查詢(xún)驗(yàn)證與校方管理的問(wèn)題。