CN107257341A - 一种基于区块链的学籍追溯认证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其实现过程为，首先配置学校区块链，包括若干区域区块链，每个区域区块链中均由若干学校节点组成独立的P2P网络；配置监管区块链，由若干与学校区块链对应的监管节点、至少一个准入节点组成独立的P2P网络；配置第三方CA认证中心，连接监管区块链，用于向通过认证确定的学校节点办法证书；配置查询节点，通过查询学校区块链、监管区块链实现学籍文件的验证及追溯。本发明的一种基于区块链的学籍追溯认证方法与现有技术相比，按照区域进行划分，能够更加高效的完成区块链的生成，提高计算效率；每个区域存在多个监管机构，严格控制节点的准入，这样有利于增加监管，并且有效的解决了单节点失效问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机应用技术领域，具体地说是一种基于区块链的学籍追溯认证方法。
背景技术
近年来，区块链（Blockchain）技术得到广泛关注和发展。区块链技术，又称为“分布式账本技术”，是一种去中心化、集体维护分布式账本的技术方案，其本质是由多个节点集体参与的分布式数据库***。区块链不是一种单一的技术，而是多种技术整合的结果，利用区块链技术维护一个可靠的、难以篡改的账本记录，可以降低信任的风险，并能有效的降低众参与方协作的维护成本。
随着就业压力的增大，用人单位对于受聘人员的学籍学历更加看重，这也使得部分人通过学籍学历造假来谋取利益。传统的解决方案是将学籍信息通过公信网站统一发布出来，供用人单位和受聘人员进行查询。然而，这种集中存储方式容易被攻破，只需要攻破中心数据库，就能伪造学籍信息。特别是对于内部人员，可以直接接触到中心数据库，通过修改数据库内容很容易实现造假学籍信息。在这种情况下，如何有效的利用区块链技术解决学籍追溯认证问题，并且有效的保护受聘人员的学籍学历隐私成为亟需解决的问题。
基于此，本专利提供一种可解决上述问题的基于区块链的学籍追溯认证方法。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种基于区块链的学籍追溯认证方法。
一种基于区块链的学籍追溯认证方法，基于两级区块链，其具体实现过程为，
首先配置第一级区块链：学校区块链，包括若干区域区块链，每个区域区块链中均由若干学校节点组成独立的P2P网络，学校节点用于维护学生的学籍信息；
配置第二级区块链：监管区块链，由若干与学校区块链对应的监管节点、至少一个准入节点组成独立的P2P网络，监管节点维护该监管区块链中所有学校区块链的信息并负责确定学校节点的准入，准入节点负责确定监管节点的准入；
配置第三方CA认证中心，连接监管区块链，用于向通过认证确定的学校节点办法证书；
配置查询节点，通过查询学校区块链、监管区块链实现学籍文件的验证以及学籍信息的追溯。
所述学校区块链中的每个区域区块链均配置一份账本记录，该账本记录是区块链技术的记录链，账本中记录本区域所有学籍信息文件的摘要值，学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中；相对应的，监管区块链中配置一份账本记录，该账本记录同样是区块链技术的记录链，账本中记录各个监管节点所在区域的区块链共识信息。
所述学校区块链中的每个区域区块链的结构均包括区块、交易，其中，区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：学校节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
学籍文件摘要：学籍文件的摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：学生标识，学籍所有者的公钥摘要值。
所述监管区块链的结构包括区块、交易，其中区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：区域监管节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
所在区域区块链摘要：区域区块链的区块摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：准入监管节点的公钥摘要值。
所述监管节点对学校节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
待确定学校节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定学校节点的相关材料，向区域区块链对应的监管节点提出加入区域区块链请求；
所述监管节点审核待确定学校节点的身份，审核通过后，颁发数字证书，允许学校节点加入所在区域的区域区块链。
所述准入节点对监管节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
首先待确定监管节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定监管节点的相关材料，向准入节点提出加入监管区块链请求；
准入节点审核待确定监管节点的身份，审核通过后颁发数字证书，允许准入监管区块链。
所述学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中的具体实现过程为：
学校节点获取学生的公钥作为学生标识，如果学生公钥不存在，则为该学生产生公私钥对，用于以后区块链操作的身份标识；
学校节点根据学生学籍情况产生学籍文件，并使用学校节点的私钥对其进行签名保存；其中包含学生在校学习的基本信息以及学生的公钥标识；
学校节点生成交易信息，发布到其对应的区域区块链；
参与学校节点所在区域的所有学校节点达成共识，更新各自本地账本记录。
区域区块链中生成学籍文件后，监管区块链中完成以下步骤：
监管节点将所在区域一段时间内的区块信息作为交易数据，生成交易记录，发布到监管区块链中；
该监管区块链中所有监管节点达成共识，均更新各自本地账本记录；
学校节点将两级区块链中所在区块的标识写入到学籍文件中，作为扩展信息进行保存；
学校节点将签名后的学籍文件保存到本地；
学校节点将签名后的学籍文件上传到对应区域区块链的监管节点进行保存。
所述查询节点用于学籍的追溯验证，其具体实现过程为：
首先通过查询节点对学生提供的学籍文件，即学生公钥标识进行签名验证；
查询节点根据学籍文件查询区块链，获取该学生所有的学籍记录；
查询节点根据学籍文件，查询学籍文件所在区域区块链，验证交易信息的合法性，验证通过后显示追溯信息，完成追溯过程。
所述区域区块链中的账本通过摘要算法获取摘要指，该摘要算法采用SM3国密算法，签名值则采用SM3、SM2国密算法作为签名算法获取，数字证书采用X509格式。
本发明的一种基于区块链的学籍追溯认证方法和现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，通过建立区块链将学生学籍、学校和监管机构结合起来，相对于传统的集中式存储方式，提供了去中心化的追溯认证解决方案，实现学籍信息的追溯认证，有效的防止学籍学历伪造；本发明针对学籍追溯认证提出的方法使用两级区块链，按照区域进行划分，能够更加高效的完成区块链的生成，提高计算效率；每个区域存在多个监管机构，严格控制节点的准入，这样有利于增加监管，并且有效的解决了单节点失效问题；另外，学籍文件是由学校节点进行数字签名，通过获取相应CA证书直接进行离线验证，再通过外部查询节点实现区块链认证，采用了双重认证保证其安全性；学籍文件只保存在学校节点和监管节点，其他参与节点只有摘要信息，这样也有效的保护了学生的学籍隐私，实用性强，适用范围广泛，易于推广。
附图说明
附图1是两级区块链整体示意图。
附图2是学校区域区块链结构示意图。
附图3是监管区块链结构示意图。
附图4是参与节点的准入流程图。
附图5发布学籍记录流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如附图1-图5所示，一种基于区块链的学籍追溯认证方法，采用两级模式，将所有学校划分成多个区域，每个区域会存在多个监管机构，学校负责维护学生的学籍信息，监管机构负责学校节点的准入。各个区域独立形成一个P2P网络并建立区块链，共同维护一份账本记录，账本中将记录本区域所有学籍信息文件的摘要值。所有作为监管机构的监管节点会参与形成另一个P2P网络并建立区块链，共同维护一份账本记录，账本中将会记录各个监管机构节点所在区域的区块链共识信息。另外，查询节点可以通过查询区块链实现学籍文件的验证以及学籍信息的追溯。
所述的账本记录是基于区块链技术的记录链；所述的学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中；所述的监管机构配置准入节点，决定本区域的学校节点是否可以加入，认证通过后通过第三方CA认证中心颁发数字证书，并且所有的监管机构节点组成一个独立的P2P网络，每个区域都有一个节点用来发布监管机构所在区的区块链共识信息，所述的监管机构参与的监管机构区块链也存在一级监管节点，负责节点准入；所有的参与节点达成共识，共同维护账本记录；所述的查询节点可以进行查询验证。
基于上述两级区块链，其具体实现过程为，
首先配置第一级区块链：学校区块链，包括若干区域区块链，每个区域区块链中均由若干学校节点组成独立的P2P网络，学校节点用于维护学生的学籍信息；
配置第二级区块链：监管区块链，由若干与学校区块链对应的监管节点、至少一个准入节点组成独立的P2P网络，监管节点维护该监管区块链中所有学校区块链的信息并负责确定学校节点的准入，准入节点负责确定监管节点的准入；
配置第三方CA认证中心，连接监管区块链，用于向通过认证确定的学校节点办法证书；
配置查询节点，通过查询学校区块链、监管区块链实现学籍文件的验证以及学籍信息的追溯。
所述学校区块链中的每个区域区块链均配置一份账本记录，该账本记录是区块链技术的记录链，账本中记录本区域所有学籍信息文件的摘要值，学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中；相对应的，监管区块链中配置一份账本记录，该账本记录同样是区块链技术的记录链，账本中记录各个监管节点所在区域的区块链共识信息。
所述学校区块链中的每个区域区块链的结构均包括区块、交易，其中，区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：学校节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
学籍文件摘要：学籍文件的摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：学生标识，学籍所有者的公钥摘要值。
所述监管区块链的结构包括区块、交易，其中区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：区域监管节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
所在区域区块链摘要：区域区块链的区块摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：准入监管节点的公钥摘要值。
所述监管节点对学校节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
待确定学校节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定学校节点的相关材料，向区域区块链对应的监管节点提出加入区域区块链请求；
所述监管节点审核待确定学校节点的身份，审核通过后，颁发数字证书，允许学校节点加入所在区域的区域区块链。
所述准入节点对监管节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
首先待确定监管节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定监管节点的相关材料，向准入节点提出加入监管区块链请求；
准入节点审核待确定监管节点的身份，审核通过后颁发数字证书，允许准入监管区块链。
所述学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中的具体实现过程为：
学校节点获取学生的公钥作为学生标识，如果学生公钥不存在，则为该学生产生公私钥对，用于以后区块链操作的身份标识；
学校节点根据学生学籍情况产生学籍文件，并使用学校节点的私钥对其进行签名保存；其中包含学生在校学习的基本信息以及学生的公钥标识；
学校节点生成交易信息，发布到其对应的区域区块链；
参与学校节点所在区域的所有学校节点达成共识，更新各自本地账本记录。
区域区块链中生成学籍文件后，监管区块链中完成以下步骤：
监管节点将所在区域一段时间内的区块信息作为交易数据，生成交易记录，发布到监管区块链中；
该监管区块链中所有监管节点达成共识，均更新各自本地账本记录；
学校节点将两级区块链中所在区块的标识写入到学籍文件中，作为扩展信息进行保存；
学校节点将签名后的学籍文件保存到本地；
学校节点将签名后的学籍文件上传到对应区域区块链的监管节点进行保存。
所述查询节点用于学籍的追溯验证，其具体实现过程为：
首先通过查询节点对学生提供的学籍文件，即学生公钥标识进行签名验证；
查询节点根据学籍文件查询区块链，获取该学生所有的学籍记录；
查询节点根据学籍文件，查询学籍文件所在区域区块链，验证交易信息的合法性，验证通过后显示追溯信息，完成追溯过程。
所述区域区块链中的账本通过摘要算法获取摘要指，该摘要算法采用SM3国密算法，签名值则采用SM3、SM2国密算法作为签名算法获取，数字证书采用X509格式。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (10)
1.一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，基于两级区块链，其具体实现过程为，
首先配置第一级区块链：学校区块链，包括若干区域区块链，每个区域区块链中均由若干学校节点组成独立的P2P网络，学校节点用于维护学生的学籍信息；
配置第二级区块链：监管区块链，由若干与学校区块链对应的监管节点、至少一个准入节点组成独立的P2P网络，监管节点维护该监管区块链中所有学校区块链的信息并负责确定学校节点的准入，准入节点负责确定监管节点的准入；
配置第三方CA认证中心，连接监管区块链，用于向通过认证确定的学校节点办法证书；
配置查询节点，通过查询学校区块链、监管区块链实现学籍文件的验证以及学籍信息的追溯。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述学校区块链中的每个区域区块链均配置一份账本记录，该账本记录是区块链技术的记录链，账本中记录本区域所有学籍信息文件的摘要值，学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中；相对应的，监管区块链中配置一份账本记录，该账本记录同样是区块链技术的记录链，账本中记录各个监管节点所在区域的区块链共识信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述学校区块链中的每个区域区块链的结构均包括区块、交易，其中，区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：学校节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
学籍文件摘要：学籍文件的摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：学生标识，学籍所有者的公钥摘要值。
4.根据权利要求2所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述监管区块链的结构包括区块、交易，其中区块结构包括：
版本号：描述区块链的版本；
时间戳：本次区块生成的时间；
交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；
交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；
前区块摘要值：上一区块链的摘要值；
本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；
交易结构包括：
ID号：交易唯一标识号；
发起方：区域监管节点的公钥摘要值；
Nonce：唯一码；
所在区域区块链摘要：区域区块链的区块摘要值；
签名值：使用交易发起方私钥进行签名；
账联代码：对应所在区块的标识；
接收方标识：准入监管节点的公钥摘要值。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述监管节点对学校节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
待确定学校节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定学校节点的相关材料，向区域区块链对应的监管节点提出加入区域区块链请求；
监管节点审核待确定学校节点的身份，审核通过后，颁发数字证书，允许学校节点加入所在区域的区域区块链。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述准入节点对监管节点准入进行确认时，其具体确认步骤为：
首先待确定监管节点生成密钥对并产生证书请求，提交该待确定监管节点的相关材料，向准入节点提出加入监管区块链请求；
准入节点审核待确定监管节点的身份，审核通过后颁发数字证书，允许准入监管区块链。
7.根据权利要求3或4所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述学校节点负责生成学籍文件并发布到区域区块链中的具体实现过程为：
学校节点获取学生的公钥作为学生标识，如果学生公钥不存在，则为该学生产生公私钥对，用于以后区块链操作的身份标识；
学校节点根据学生学籍情况产生学籍文件，并使用学校节点的私钥对其进行签名保存；其中包含学生在校学习的基本信息以及学生的公钥标识；
学校节点生成交易信息，发布到其对应的区域区块链；
参与学校节点所在区域的所有学校节点达成共识，更新各自本地账本记录。
8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，区域区块链中生成学籍文件后，监管区块链中完成以下步骤：
监管节点将所在区域一段时间内的区块信息作为交易数据，生成交易记录，发布到监管区块链中；
该监管区块链中所有监管节点达成共识，均更新各自本地账本记录；
学校节点将两级区块链中所在区块的标识写入到学籍文件中，作为扩展信息进行保存；
学校节点将签名后的学籍文件保存到本地；
学校节点将签名后的学籍文件上传到对应区域区块链的监管节点进行保存。
9.根据权利要求3或4所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述查询节点用于学籍的追溯验证，其具体实现过程为：
首先通过查询节点对学生提供的学籍文件，即学生公钥标识进行签名验证；
查询节点根据学籍文件查询区块链，获取该学生所有的学籍记录；
查询节点根据学籍文件，查询学籍文件所在区域区块链，验证交易信息的合法性，验证通过后显示追溯信息，完成追溯过程。
10.根据权利要求3或4所述的一种基于区块链的学籍追溯认证方法，其特征在于，所述区域区块链中的账本通过摘要算法获取摘要指，该摘要算法采用SM3国密算法，签名值则采用SM3、SM2国密算法作为签名算法获取，数字证书采用X509格式。
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Publications (2)
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| CN107257341B CN107257341B (zh) | 2019-08-16 |
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Legal Events
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Effective date of registration: 20190718 Address after: 250100 Ji'nan high tech Zone, Shandong, No. 1036 wave road Applicant after: INSPUR GROUP Co.,Ltd. Address before: 250100, Ji'nan province high tech Zone, Sun Village Branch Road, No. 2877, building, floor, building, on the first floor Applicant before: JINAN INSPUR HIGH-TECH TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20230420 Address after: 250000 building S02, No. 1036, Langchao Road, high tech Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Shandong Inspur Scientific Research Institute Co.,Ltd. Address before: No. 1036, Shandong high tech Zone wave road, Ji'nan, Shandong Patentee before: INSPUR GROUP Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20231208 Address after: No. 666 Fifth Ring Road, Lingang Economic and Technological Development Zone, Dongxihu District, Wuhan City, Hubei Province, 430040 Patentee after: Inspur Smart Technology (Wuhan) Co.,Ltd. Address before: 250000 building S02, No. 1036, Langchao Road, high tech Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Shandong Inspur Scientific Research Institute Co.,Ltd. |