CN107832907A - 基于区块链技术的学生行为信息验证*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链技术的学生行为信息验证***，利用其分布式结构、信任自动建立、防篡改、防伪造、可追溯等特点，解决学生行为信息支撑材料损毁或遗失所带来的信息验证成本高、效率低以及安全性无法保证等问题。本***由区块链技术模块、注册/登录模块、信息发布模块、信息审核模块、信息发送模块、查询验证模块组成，能够形成较为完整的学生表现行为信息链，并且对外提供统一的接口服务。本***在保证学生行为信息验证的有效性和可靠性基础上，极大地提高了学生、学校管理部门、企事业机构等繁琐自证和核实等工作效率，降低了学生行为信息维护的人力资源成本。
Description
技术领域
本发明属于教育存证领域，具体涉及一种基于区块链技术的学生行为信息验证***。本发明可应用于学生档案信息管理中，实现高效、权威、可靠的学生行为信息验证。
背景技术
随着我国教育事业的发展，对大学生进行综合素质测评的方法逐渐向更深、更广层次发展，各高校正在逐渐形成采用科学、合理、适用的方法对学生的德、智、体、美、能等方面制定一系列量化指标与实施细则。同时企事业机构在招聘应届大学生时，不仅关注学生在校成绩排名，更加关注其在校的行为表现，例如是否有违规行为，是否参与过与工作内容相关的活动，是否获得奖学金等。
现阶段考试成绩仍然是评价学生的主要指标，而对学生在校表现行为进行认定更多地是通过权威机构开具证明的方式完成。部分高校在关于学生行为信息验证问题上进行了不同程度的探索，主要方式是通过建立一个集中式***储存学生的在校表现行为。该***完全依赖于管理者的可信性，一般只提供内网使用，缺少对外提供服务的接口。
在此情况下，用人单位无法快捷、可信、低成本的获得学生的在校表现，从而无法准确的判断学生的综合素质和能力，最终可能出现企事业机构错失优秀人才，优秀学生得不到与之能力相匹配的服务和机会。区块链技术的出现使这一难题能够高效率、低成本的解决。
发明内容
参考附图1，本发明设计出基于区块链技术的学生行为信息验证***，包括区块链技术模块、注册/登录模块、信息审核模块、信息发布模块、信息发送模块和查询验证模块。利用区块链技术的分布式结构、建立信任、不易篡改、可追溯等特性，在保证学生行为信息验证的有效性和可靠性基础上，极大地提高了学生、学校管理部门、企事业机构等繁琐自证和核实等工作效率，降低了学生行为信息维护的人力资源成本。
参考附图2，本发明***整体流程图包括如下步骤：
1.学生将行为表现信息发给学校管理部门，由其审核信息的真实性。
2.若该信息不真实，则拒绝学生请求；若该信息真实，则写入到本地数据库，返回学生ID给学生。
3.学校管理部门将该信息进行哈希、椭圆曲线处理后生成op_return_data1，并将其写入到区块链中。
4.区块链返回交易编号tx_id给学校管理部门。
5.区块链返回交易编号tx_id给学生。
6.学生将交易编号tx_id和学生ID发给需要对学生在校行为表现验证的企事业机构。
7.企事业机构使用交易编号tx_id从区块链中查询对应的记录信息。
8.若区块链中有交易编号tx_id的记录信息，则返回op_return_data1；否则说明不存在该记录，则返回错误。
9.企事业机构使用学生ID从学校数据库中读出具体行为信息，且利用相同的哈希、椭圆曲线对行为信息进行处理生成op_return_data2。
10.比较op_return_data1和op_return_data2；若完全相同，则证明学生在校表现行为信息可信；若不同，则不可信。
本发明的有益效果如下：
1.基于区块链技术的学生行为信息验证协议不依赖于管理者的信用背书，而利用区块链技术所构建信用关系，从而提高验证权威性及可靠性。
2.学生给企事业机构提供在校行为表现证明，仅需要提供自己的学生ID和交易编号tx_id。无需通过开证明的方式进行在校表现行为证明，从而节省学生和学校管理部门的人力资源消耗。
3.由于篡改写入区块链中的成本远高于篡改后的收益，理性攻击者都会放弃攻击，进而通过***对学生进行行为表现信息验证的结果具有可靠性。
4.区块链技术的分布式结构使得学校管理部门不需要集中维护学生在校行为表现信息；而由区块链中部署节点来管理和维护。节点之间通过共识机制保证学生行为表现信息的一致性，防止恶意篡改或作弊行为的发生。
5.基于区块链技术的学生行为信息验证协议具有统一的验证接口，从而简化了验证流程，提升了验证效率。
附图说明
图1为本申请***组件模块；
图2为本申请***整体流程图；
图3为本申请***整体架构图；
图4为本申请***功能模块图；
图5为本申请信息审核模块流程图；
图6为本申请信息发布模块流程图；
图7为本申请信息发送模块流程图；
图8为本申请查询验证模块流程图；
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的技术方案，具体如下。
参照附图3，本发明***的整体架构图可分为三个层次，具体如下：
1.视图层：用户的界面元件主要采用HTML、CSS3、JS、JQuery和Bootstrap来进行开发，采用AJAX和JS来开发输入和输出逻辑。
2.控制层：控制层是本***的主要层次，多个子***组成本***，且不同角色之间的权限不同，所以本***的业务逻辑非常复杂，同时有些功能需要多个子***协调实现。
3.数据层：关于数据的存储方式，本***使用了两个服务器来保证***能够正常实现应有的功能，分别是本地服务器和Gcoin服务器。其中与区块链相关的操作都通过Gcoin服务器来完成。
参照附图4，本发明***的功能模块图可分为：
Gcoin区块链模块
1.产生密钥：Gcoin区块链中通过SHA256处理伪随机数发生器产生根种子生产私钥，通过椭圆曲线生成该私钥所对应的公钥。每个私钥对应一个公钥，私钥用来签名发送者交易信息，公钥用来产生交易地址。
2.产生地址：利用Base58Check编码所生成的公钥即产生交易地址。
3.进行交易：交易过程分为交易创建以及共识达成两个阶段。在交易创建阶段，通过Gcoin区块链提供的接口进行创建。交易格式主要包括发起交易地址、接受交易地址、color_id值、交易金额和op_return_data等5个参数，其中op_return_data用来存储在区块链中的学生行为信息。在Gcoin中规定op_return_data值最大为128KB，即64个汉字。为了更加高效地利用op_return_data的空间大小同时增强安全性，本发明将学生行为信息先进行哈希，然后通过椭圆曲线加密后得到的字符串存入。若交易创建成功，则返回交易raw_tx；否则返回空值。Gcoin区块链中提供了签名函数signall(x,y)对发送者交易签名，其中x为raw_tx值，y指发起交易者的私钥。在共识阶段，Gcoin区块链提供了广播交易接口，Gcoin中节点验证签名有效性，并采用工作量证明机制进行挖矿。当交易达成共识及打包生成区块后，Gcoin区块链返回交易编号tx_id，通过tx_id值可以查询到Gcoin区块链中对应交易内容，即通过tx_id值可获取到op_return_data值。
4.接口服务：Gcoin区块链以JSON格式存储交易信息，在Python语言下可用：['vout'][-1]['scriptPubKey']['asm'].split()[-1]函数获得op_return_data。
注册/登录模块
1.注册：整个***使用Python语言实现，使用Flask框架。实现注册需要使用Flask中的SQLAlchemy扩展类。通过SQLAlchemy可实现通过调用方法来操作数据库，其可以支持多种类型数据库后台运行。为保证数据库安全，本发明***使用Pythonwerkzeug.security库中的generate_password_hash和check_password_hash方法实现产生密文和验证密文。
2.登录：通过使用Flask_Login库可以很容易管理用户会话过程，实现登录相关功能，具体包括：在一个会话中存储当下使用***的用户ID，这样用户实现随时地登入和退出；通过会话管理控制用户在登录之前不能够访问的视图；处理让人棘手的“记住我”功能。Flask_Login中的登录管理能够完善用户应用和协同工作的相关功能，例如可以实现从一个用户ID加载用户；当用户登录后控制用户的跳转页面等。Flask-Login中user_loader函数根据会话中存储的用户ID加载用户对象。一个用户对象类继承了UserMixin的属性和方法，包括is_authenticated、is_active、is_anonymous、get_id()等。Flask-Login中只需要把remember＝True传递给login_user即可实现“记住我”的功能。
参照附图5，信息审核模块工作流程说明如下：
提交行为信息：学生经过认证登录后进入到行为信息提交界面，按照要求将编辑好的行为表现信息提交给本地服务器。
管理部门审核：学校管理部门***管理员经过认证登录后即可查看学生提交的行为表现信息。然后根据实际情况审核提交的行为表现信息。若与实际情况相符，则审核通过并将该行为信息写入到Gcoin区块链上，否则审核不通过并给学生发送与实际情况不符的提示。
查看审核结果：学生通过刷新页面来查看审核结果。当***管理员审核后，会在本地服务器中***新的数据。每刷新一次页面，就会从本地服务器中重读一次相应数据。
参照附图6，信息发布模块工作流程如下：
写入区块链：***管理员在审核学生行为信息通过后，将学生行为信息写入到Gcoin区块链中。具体流程：首先按照Gcoin交易格式创建一笔交易，然后调用Gcoin区块链模块接口函数实现交易广播及确认，最后将达成共识的交易打到某个区块并链接到Gcoin区块链。
获取交易编号：当学生行为信息被成功写入到区块链后，会产生交易编号tx_id。通过调用Gcoin区块链模块接口即可获得交易编号。
结果可视化：将获得的交易编号写入到本地服务器中，并显示在学生行为信息提交界面和学校管理部门***管理员审核界面。
参照附图7，信息发送模块工作流程如下：
发送/接收功能：实现将交易编号、学生ID发送给企事业机构。具体流程：学生经过验证登录到发送页面，输入企事业机构IP地址、端口号、企事业机构名称、交易编号tx_id和学生ID等信息。然后调用WebSocket协议实现持续、双向、长连接的通信模式，满足消息发送/接收的高实时性需求，即首先通过握手方式建立学生端和企事业端的WebSocket连接，然后调用WebSocket里的onMessage和postMessage方法以双通道模式实现消息发送和接收。在企事业机构经过验证登录即可查看发送过来的交易编号和学生ID等信息。
参照附图8，查询验证模块工作流程如下：
区块链交易记录查询：企事业机构根据发来的交易编号tx_id，调用Gcoin区块链模块提供的接口查询区块链中的op_return_data1。
学生行为信息查询：企事业机构根据发来的学生ID，调用本地服务器接口查询学生行为信息，并且利用相同的哈希函数、椭圆曲线加密对行为信息进行处理生成op_return_data2。
学生行为信息校验：比较op_return_data1与op_return_data2是否一致完成学生行为信息校验过程。
以上描述仅是本方面的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制。熟悉本领域技术人员在了解本发明内容和原理后，都可能进行形式和细节上修改和改变。因此，本发明不限于上述实施例，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于区块链技术的学生行为信息验证***特征在于：区块链存储学生的在校行为表现，其中学生的在校行为表现，既包括学生的优异表现，也包括学生的违规表现，包括：
(1)区块链技术模块：产生密钥、产生地址、交易、提供接口服务。
(2)注册/登录模块：实现学生、学校管理员和企事业机构的注册/登录功能。
(3)信息审核模块：学生提交行为信息、学生查看审核结果、学校管理部门审核。
(4)信息发布模块：写入区块链、获取交易编号(tx_id)。
(5)信息发送模块：学生发送功能、企事业机构接收功能。
(6)查询验证模块：学生行为信息查询、区块链交易记录查询、学生行为信息校验。
2.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述区块链技术模块中，采用Gcoin区块链为底层技术平台，即通过SHA256产生密钥；通过Base58Check编码椭圆曲线产生的公钥得到交易地址；通过JSON格式存储由发起交易地址、接收交易地址、color_id值、交易金额和op_return_data值5个字段构造一笔交易，其中op_return_data大小为128KB，即64个汉字，存放经过哈希、椭圆曲线加密处理后的字符，充分利用了op_return_data的大小同时加强保密性；通过提供接口服务与其他功能模块交互。
3.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述注册/登录模块中，通过Flask框架中的SQLAlchemy扩展类，支持多种类型数据库后台运行；通过Python werkzeug.security库中的generate_password_hash和check_password_hash方法实现产生密文和验证密文；通过Flask_Login库管理用户会话过程。
4.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述信息审核模块中，提供学生和***管理员两种操作角色。学生在登录后，将编辑好的行为表现信息提交给学校管理部门；在***管理员审核后可以查看到审核结果。***管理员登录后，根据实际情况审核学生发布信息的真实性。若与实际情况相符，则调用权利要求5所述的信息发布模块；否则给学生发送与实际情况不符的提示字样。
5.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述信息发布模块中，通过调用权利要求2所述的区块链技术模块中的交易功能，将审核通过的学生行为表现信息写入Gcoin区块链中。通过调用权利要求2所述的区块链技术模块中的提供接口服务获取交易编号tx_id，并呈现在管理员审核界面和学生登录后界面上。
6.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述信息发送模块中，将权利要求5所述获取得到的交易编号tx_id、学生ID发送给企事业机构。企事业机构在登录后，呈现的页面即是给该企事业机构发送信息的学生信息和对应的交易编号tx_id。
7.根据权利要求1所述的基于区块链技术的学生行为信息验证***，其特征在于：所述查询验证模块中，通过输入学生ID和交易编号tx_id进行学生行为信息查询，根据学生ID在本地数据库中读取相应的学生行为信息；根据交易编号tx_id调用权利要求2所述的区块链技术模块中提供接口服务读取区块信息。将本地数据库中学生行为信息经过相同的哈希、椭圆曲线加密处理后与所读取区块信息进行比较。若一致，则对学生行为信息的验证通过；否则，则验证不通过。
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