一种基于联盟链技术的学术积分管理方法

1.本发明涉及物联网、信息工程领域，尤其涉及一种基于联盟链技术的学术积分管理方法。

背景技术：

2.在大数据时代，数据已逐渐成为信息时代社会发展最重要的资产，各种网络及信息终端所生成的海量数据，表现出无序生成与泛滥的特征：体量浩大，非结构化，价值大密度低，人们期望能够到一种更加“智慧”的方式来处理这些数据从而获取有用信息。而作为其在高职教育领域的延伸，“智慧教育”也同样成为了教育信息化领域发展的重要分支。其本意也是利用新一代信息技术，变革今天依然停留在工业时代的“教学工厂”式的学校教育，提升教育系统的效率和智能化程度，为信息社会培养适应时代发展的人才。
3.目前，针对大数据时代下智慧教育在高职教育中的应用研究在国内尚处在概念定义的阶段，如何利用信息技术来进行高校学术积分管理已经成为一大研究的热门话题，传统的管理系统是用密码账号登入系统，存在被人盗用的风险；集中式的数据保存会有数据丢失和黑客入侵的危险，可能会被篡改数据；传统的管理系统信息相对闭塞，只有高权限用户才能查看系统内的信息，不符合公开公正的使用方针。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种大大减低盗号风险、有效保护系统数据不被篡改，从而提高使用安全性，且保证系统信息公开透明的一种基于联盟链技术的学术积分管理办法。
5.本发明所采用的技术方案是：它包括一下步骤：
6.a.需要上传学术成果数据的师生通过智能合约演算创建私有链并生成与自己的私钥相对应的公钥；
7.b.师生把公钥和数据上传到校内局域网中，并在校内局域网上创建联盟链，生成没经过审核的学术积分数据库；
8.c.学院领导通过高权限秘钥进入学术积分数据库内对学术积分进行审核，并根据审核结构给予数字印章；
9.d.如果审核通过，拥有高权限秘钥的学院领导对该数据加上代表审核通过的数字印章，并进行公示；
10.e.如果审核不通过，将加上代表审核不通过的数字印章并将数据退回给对应的师生整改，同时进行公示。
11.进一步地，步骤b中，上传至校内局域网中的公钥数据通过哈希算法加密生成公钥口令杂凑字串，并储存起来形成区块链数据库；用户可根据自己的需要和私钥的权限在区块链数据库中查看对应的数据。
12.又进一步地，用户需要查看区块链数据库中的数据时，使用私钥数据，通过哈希算
法进行解密生成私钥口令杂凑字串，并与区块链数据库中储存的公钥口令杂凑字串进行对比验证，验证相同的允许上链查看数据；验证不同的拒绝上链查看数据，由此区分用户的权限。
13.再进一步地，该管理方法基于联盟链技术基础，具备开放性，除了交易各方的私有信息被加密外，任何人都可以通过公开的借口查询联盟链数据和开发相关应用，信息高度透明。
14.还进一步地，该管理方法基于协商一致的规范和协议，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要认为干预，拥有高权限秘钥的学院领导通过算力篡改联盟链上的数据时会留下痕迹，杜绝学术的可能性。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.每位师生的数字账户使用私钥，它的安全性足够强大，大大减低了账号被盗用的风险；2.联盟链上的交易信息公开透明，每个节点都可以追溯记录在联盟链上的交易过程，违约行为发生的几率极低，所以几乎不存在学术成果的数据篡改的风险；3.联盟链技术的学术积分管理系统的链上信息是公开的，可以随时炫耀自己的学术成果，提升了师生投身科研工作的积极性。
附图说明
16.图1是本发明的示意图；
17.图2是本发明的流程图；
18.图3是哈希算法加密示意图；
19.图4是本发明区块链数据保护的流程图；
20.图5是本发明公钥和私钥的输出效果图。
具体实施方式
21.如图1、图2、图3和图4所示，本发明包括一下步骤：
22.a.需要上传学术成果数据的师生通过智能合约演算创建私有链并生成与
23.自己的私钥相对应的公钥；
24.b.师生把公钥和数据上传到校内局域网中，并在校内局域网上创建联盟链，生成没经过审核的学术积分数据库；
25.c.学院领导通过高权限秘钥进入学术积分数据库内对学术积分进行审核，并根据审核结构给予数字印章；
26.d.如果审核通过，拥有高权限秘钥的学院领导对该数据加上代表审核通过的数字印章，并进行公示；
27.e.如果审核不通过，将加上代表审核不通过的数字印章并将数据退回给对应的师生整改，同时进行公示。
28.在本实施例中，步骤b中，上传至校内局域网中的公钥数据通过哈希算法加密生成公钥口令杂凑字串，并储存起来形成区块链数据库；用户可根据自己的需要和私钥的权限在区块链数据库中查看对应的数据。用户需要查看区块链数据库中的数据时，使用私钥数据，通过哈希算法进行解密生成私钥口令杂凑字串，并与区块链数据库中储存的公钥口令杂凑字串进行对比验证，验证相同的允许上链查看数据；验证不同的拒绝上链查看数据，由
此区分用户的权限。
29.局域网内的数据具有被黑客入侵和篡改的风险，而本发明就不存在这种风险。因为本发明的数据是直接记录在区块链上面，通过哈希算法来对密钥进行加密，如果密钥被黑客破解，也可以通过共识机制(consensus mechanisms)来判定该区块链的数据有没有被盗取或者篡改，这是很容易实现的事情，因为每一个区块链都包含一个索引、一个时间戳、一个交易列表、一个证明列表和前一个区块的哈希值。哈希算法(hash算法)是一种能将将任意长度的二进制明文映射为较短的二进制串的算法，并且不同的明文很难映射为相同的hash值。也可以理解为空间映射函数，是从一个非常大的取值空间映射到一个非常小的取值空间，由于不是一对一的映射，hash函数转换后不可逆，意思是不可能通过逆操作和hash值还原出原始的值。这意味在区块链构成的数据具有不易修改性，一旦被破坏就会修改整个链条的哈希值(这会让黑客无功而返)。
30.为激励师生潜心科研、勇于创新、投身实践、积极进取，提高师生培养质量，加强师生科研与实践成果管理，结合师生教育综合改革和学校实际，需要一种可以有效管理师生的学术积分的方法。研究生参与各类科研实践活动和项目中，并取得相关的学术成果之后，可以通过智能合约，在科研院校的内网上创建一个联盟链，用于记录自己的学术成果，并自动记录学术积分。智能合约是一种计算机协议，是以数字方式促进、验证或执行合同的谈判或履行。智能合同允许在没有第三方的情况下进行可信的交易。“智能合约”是区块链的核心技术之一。如果是传统的合同依靠法律进行背书，当产生违约时，需要依靠法院等行政力量进行处理。而对于智能合约演算算法，不仅仅是将传统的合同电子化，它的真正意义是将传统合同的背书执行由法律换成了代码。一旦满足外部条件，智能合约将自动执行，无法人为干预，具有强制性。就例如对联盟链秘钥进行解密并拆分出公钥。
31.在本实施例中，该管理方法基于联盟链技术基础，具备开放性，除了交易各方的私有信息被加密外，联盟链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的借口查询联盟链数据和开发相关应用，整个管理体系的信息高度透明，师生们可以通过数据库分享自己和查看别人的学术成果和积分。
32.在本实施例中，该管理方法基于协商一致的规范和协议，整个联盟链的数据库不依赖第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要认为干预，由于联盟链具有私密链的特性，拥有高权限秘钥的学院领导通过算力篡改联盟链上的数据时会留下痕迹，杜绝学术的可能性。
33.在本实施例中，该管理方法只要不被掌控全部数据节点的51％就无法肆意操控修改网络数据，保证师生的学术成果和积分数据不会丢失或被认为变更，使得联盟链数据库更加安全。
34.本发明提及的一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，通过联盟链网络框架连接科研院校内的各个地点的设备(如个人计算机等)，实现学术成果数据的上传和公开等。上传学术成果的师生通过自己的计算机等电子设备，通过联盟链的自能合约演算创建私有链并上传到联盟链网络框架中，生成一条线上的没审核状态的学术积分数据。然后，拥有高权限秘钥的学院领导，可以管理这些学术积分数据，而且他们对这些数据的修改是完全公开的。他们会一一审核新上传的学术成果积分记录，并给审核通过的学术积分数据加上意味通过的数字印章。而审核不通过的学术积分数据将被退回。查看学术积分的师生可以查
看每个人的学术积分数据，并可以查看校内的学术积分排行榜，由于学术积分的公开性，学校内的师生可以随时查看任何人的学术积分和成果，对师生有很好的警示和激励作用。
35.以下为本发明的实施案例：
36.现在，为了编织一个简单的区块链来记录交易数据，这些数据将被记录成为区块。区块可以包含交易、文件等任何数据，它们之间通过哈希值来链接在一起。
37.下面是创建这样的区块链的部分源代码，使用的语言是python，运行ide为pycharm的社区版本。
38.创建一个blockchain类，这个构造函数初始化一个控列表来存储区块链，和其他的交易，这是类的构造：
[0039][0040][0041]
每一个区块链有一个索引、一个时间戳、一个交易列表、一个证明列表和前一个区块的哈希值。每一个新的区块包含先前区块的哈希值。这保证了区块链的不易改变性，如果一个攻击者破坏先前的区块，那么包含这个区块后面所有的区块都会被破坏。
[0042]
一个区块链的表示：
[0043][0044][0045]
需要一个方式来往区块里面添加交易，本发明的实施例中的new_transaction()负责这个，它的示例如下：
[0046]
[0047][0048]
通常来说，公钥密码学或称非对称密码学是指任何使用成对钥匙的密码系统。可能是指被广泛传播的公钥，以及只有所有者知道的私钥。对于公钥和私钥的转换过程如下：
[0049]
认证就是即公钥验证成对的私钥持有人发送的信息；
[0050]
加密就是只有成对的私钥持有人可以解密用公钥加密的信息。
[0051]
两者均为为智能合约的一部分，但是本发明并不讲究认证和加密的算法，所以在实例的程序中为区块链编写了一个简单的可用算法，规则是类似上面提及的智能合约的认证和加密。当做哈希运算的时候，寻到一个p来让该区块的哈希值有4个前导0，就是以0000开头。示范的实施例代码如下：
[0052]
[0053]
[0054][0055]
在这种区块链上进行交易的方法是在局域网上创建一次交易，并根据交易结果来修改区块链上的数据，生成新的链：
[0056]
[0057][0058]
挖矿端是指让整个区块链添加新的链空间的一种特别的用户，通过开采新的块来增加节点地址，挖矿端需要做下面三个事情：
[0059]
1.计算工作证明
[0060]
2.给添加交易的矿工一个新的哈希值
[0061]
3.将区块加入到链里面
[0062]
这听起来非常拗口，大概就是通过哈希运算来增加这个区块链的节点数量的意思，并把这个运算的用户和时间戳等信息都记录在链上面的意思吧。本发明的实施例：
[0063]
[0064][0065]
[0066]
需要让别的节点知道有一个新的节点到达这个区块链网络上了。区块链网络中每一个节点应该有这个网络中全部注册是节点，因此，需要一种路由函数来实现(endpoints)
[0067][0068]
如图5所示，public key是公钥，是区块链中公开的数据，本发明中包含学术积分等信息。private key是私钥，是根据智能合约计算出来的数据，用于加密或者解密，加密或者解密方法对应的算法会生成一个哈希函数(一种密码学的对应方法)，本发明中私钥是由持有者保管的数据，一旦使用了一次就会被销毁。hash是哈希值，是指将哈希表中元素的关键键值映射为元素存储位置的函数，实施例中代表加密成功并在区块链上匹配好的链。
[0069]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，其特征包括一下步骤：a.需要上传学术成果数据的师生通过智能合约演算创建私有链并生成与自己的私钥相对应的公钥；b.师生把公钥数据上传到校内局域网中，并在校内局域网上创建联盟链，生成没经过审核的学术积分数据库；c.学院领导通过高权限秘钥进入学术积分数据库内对学术积分进行审核，并根据审核结构给予数字印章；d.如果审核通过，拥有高权限秘钥的学院领导对该数据加上代表审核通过的数字印章，并进行公示；e.如果审核不通过，将加上代表审核不通过的数字印章并将数据退回给对应的师生整改，同时进行公示。2.根据权利要求1所述的一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，其特征在于：步骤b中，上传至校内局域网中的公钥数据通过哈希算法加密生成公钥口令杂凑字串，并储存起来形成区块链数据库；用户可根据自己的需要和私钥的权限在区块链数据库中查看对应的数据。3.根据权利要求2所述的一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，其特征在于：用户需要查看区块链数据库中的数据时，使用私钥数据，通过哈希算法进行解密生成私钥口令杂凑字串，并与区块链数据库中储存的公钥口令杂凑字串进行对比验证，验证相同的允许上链查看数据；验证不同的拒绝上链查看数据，由此区分用户的权限。4.根据权利要求1所述的一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，其特征在于：该管理方法基于联盟链技术基础，具备开放性，除了交易各方的私有信息被加密外，任何人都可以通过公开的借口查询联盟链数据和开发相关应用，信息高度透明。5.根据权利要求1所述的一种基于联盟链技术的学术积分管理方法，其特征在于：该管理方法基于协商一致的规范和协议，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要认为干预，拥有高权限秘钥的学院领导通过算力篡改联盟链上的数据时会留下痕迹，杜绝学术的可能性。

技术总结

本发明提供一种大大减低盗号风险、有效保护系统数据不被篡改，从而提高使用安全性，且保证系统信息公开透明的一种基于联盟链技术的学术积分管理办法。通过联盟链网络框架连接科研院校内的各个地点的设备(如个人计算机等)，实现学术成果数据的上传和公开等，通过联盟链的自能合约演算创建私有链并上传到联盟链网络框架中，生成一条线上的没审核状态的学术积分数据，审核通过的学术积分数据加上意味通过的数字印章；而审核不通过的学术积分数据将被退回，师生可以查看每个人的学术积分数据和学术积分排行榜，由于学术积分的公开性，对师生有很好的警示和激励作用。本发明用于物联网、信息工程领域。信息工程领域。信息工程领域。