CN108924167A - 一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法，属于互联网技术领域。该方法包括步骤：考试前，进行答题者登记，答题者的终端利用椭圆曲线算法自动生成一对公私密钥和，终端保留私钥，公钥广播给网络中的其他终端和服务器；当作答时，出题服务器读取题库表，随机获取题目，组成考题消息；终端收到验证通过的题目消息后，进行作答，答题后，为避免在传输中泄露答案，答题者将答案用服务器的私钥加密并hash形成答案密文；服务器将有效的答案获取出来，用自己的私钥对加密的答案进行解码，获取最终的答案并处理，出题和答题流程的消息都将以区块链的方式进行存储。本发明能记录从出题到答题的所有流程，保证作答过程能回溯但不会篡改。

Description

一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法
技术领域
本发明涉及一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法，属于互联网技术领域。
背景技术
目前的信息化考试***都是基于中心化的处理器来进行考试流程管理的，无法有效杜绝考试内容的保密与***信息有效性和完整性的保护，在考试分数利益的驱动下，很容易引诱利益相关人在考试期间通过截取网络间消息并修改的方式，或考试后修改中心数据库的方式恶意篡改数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法，其特征在于：该方法为利用区块链的数据加密算法，保证考试数据真实有效，且不被篡改，具体包括以下几个步骤：
S1：考试开始前，进行答题者登记，答题者的终端利用椭圆曲线算法自动生成一对公私密钥Puki和Prki，终端保留私钥Prki，公钥Puki广播给网络中的其他终端和服务器，其中i表示不同的终端；
出题服务器也生成一套秘钥对Puk服务器与Prk服务器，并将Puk服务器广播发给所有答题终端；
作答前，服务器和所有终端都将收到的公钥进行hash映射，形成一个与之对应的短地址，并存储到自己的数据库中，形成字典：DICT{SAi→Puki}；
以Cnt表示原文内容，将公私钥的公钥加密私钥解密、私钥加密公钥解密的性质表示为：
根据该性质后期验证某一条操作的合法性；
S2：当作答开始时，出题服务器读取题库表，随机获取其中的题目，并组成考题消息，消息包含{题目Exm，服务器短地址SA服务器和服务器签名Sig}；其中，
Sig＝Prk服务器(hash(Exm))
向全部节点广播，所有终端通过服务器短地址SA服务器找到服务器公钥Puk服务器后，用公钥验证题目内容是否有效，验证等式Puk服务器(Sig)＝hash(Exm)是否成立，若成立，则通过区块链进行共识运算，将考题消息出块记录到区块链中；
S3：终端收到验证通过的题目消息后，开始进行作答，答题完毕后，为避免在传输中将自己的答案泄露，答题者将答案用服务器的私钥加密并hash形成答案密文，如式所示：
Ct＝Puk服务器(Ans)
再组成答题消息{答案密文Ct，终端短地址SAi，终端签名Sigi}，其中Sigi＝Prki(hash(Ct))向全网其他终端广播；其他终端收到广播后，对答案的有效性进行验证，首先根据终端短地址SAi找答题终端公钥Puki，然后通过区块链网络共识验证终端签名是否一致，即
Puki(Sigi)＝hash(Ct)
验证成功则说明确实是该答题者进行的作答，最后将消息记录到区块链中；
S4：最后服务器将有效的答案获取出来，用自己的私钥对加密的答案进行解码，根据公式Ans＝Prk服务器(Ct)解出最后的答案内容，获取最终的答案并进行处理；
每个出题和答题所有终端都参与区块链的共识，记录从出题到答题的所有流程，单独的终端难以越过共识修改某一条出题或答题记录，保证作答过程能回溯但不会篡改。
进一步，在步骤S2中，所述共识运算根据需求选取POS(ProofofWork，工作证明)、POW(ProofofStake，股权证明)、PBFT(Practical Byzantine FaultTolerance，实用拜占庭容错算法)或DPOS(DelegatedProofofStake，委任权益证明)。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用区块链、公私秘钥对、操作终端实现无法篡改的出题和答题记录；
(2)本发明的出题服务器通过对题目的签名，保证题目完整无误，不会被他人修改；
(3)本发明的答题终端通过使用服务器的公钥加密，并对消息签名，保证答案不在传输中被泄露，且不会被他人修改；
(4)本发明的服务器和终端组成区块链网络，将题目和答题信息上链，形成防篡改，可追溯的历史凭证。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明答题者登记中答题终端工作流程示意图；
图2为本发明答题者登记中出题服务器工作流程示意图；
图3为本发明作答前字典形成流程示意图；
图4为本发明作答开始时各个节点的验证过程；
图5为本发明作答开始时题目信息写入区块链过程；
图6为本发明进行作答时各个节点的验证过程；
图7为本发明进行作答时题目信息写入区块链过程；
图8为本发明获取答案流程示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明利用区块链的数据加密算法，保证考试数据真实有效，且不被篡改，总体包括以下几个步骤：
S1：考试开始前，进行答题者登记，答题者的终端利用椭圆曲线算法自动生成一对公私密钥Puki和Prki，终端保留私钥Prki，公钥Puki广播给网络中的其他终端和服务器，其中i表示不同的终端，如图1所示。
出题服务器也生成一套秘钥对Puk服务器与Prk服务器，并将Puk服务器广播发给所有答题终端，如图2所示。
作答前，服务器和所有终端都将收到的公钥进行hash映射，形成一个与之对应的短地址，并存储到自己的数据库中，形成字典：DICT{SAi→Puki}，如图3所示。
若以Cnt表示原文内容，可以将公私钥的公钥加密私钥解密、私钥加密公钥解密的性质简单的表示为：
根据此性质后期可以方便的验证某一条操作的合法性。
S2：当作答开始时，出题服务器读取题库表，随机获取其中的题目，并组成考题消息，消息内主要包含{题目Exm，服务器短地址SA服务器，服务器签名Sig}，
其中
Sig＝Prk服务器(hash(Exm))
向全部节点广播，所有终端通过服务器短地址SA服务器找到服务器公钥Puk服务器后，用公钥验证题目内容是否有效，验证等式：
Puk服务器(Sig)＝hash(Exm)
是否成立，如果成立，则通过区块链进行共识运算，将考题消息出块记录到区块链中。(共识的机制可以根据需求自行选取POS(ProofofWork，工作证明)、POW(ProofofStake，股权证明)、PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)或DPOS(DelegatedProofofStake，委任权益证明))，如图4、图5所示。
S3：终端收到验证通过的题目消息后，开始进行作答，答题完毕后，为避免在传输中将自己的答案泄露，答题者将答案用服务器的私钥加密并hash形成答案密文，如式所示：
Ct＝Puk服务器(Ans)
再组成答题消息{答案密文Ct，终端短地址SAi，终端签名Sigi}，其中Sigi＝Prki(hash(Ct))向全网其他终端广播；其他终端收到广播后，对答案的有效性进行验证，首先根据终端短地址SAi找答题终端公钥Puki，然后通过区块链网络共识验证终端签名是否一致，即
Puki(Sigi)＝hash(Ct)
验证成功则说明确实是该答题者进行的作答，最后将消息记录到区块链中，如图6、图7所示。
S4：最后服务器将有效的答案获取出来，用自己的私钥对加密的答案进行解码，根据公式
Ans＝Prk服务器(Ct)
解出最后的答案内容，获取最终的答案并进行处理，如图8所示。
由于每个出题和答题所有终端都参与区块链的共识，记录了从出题，到答题的所有流程，单独的终端难以越过共识，修改某一条出题或答题记录，保证作答过程可以回溯且不会篡改。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法，其特征在于：该方法为利用区块链的数据加密算法，保证考试数据真实有效，且不被篡改，具体包括以下几个步骤：
S1：考试开始前，进行答题者登记，答题者的终端利用椭圆曲线算法自动生成一对公私密钥Puki和Prki，终端保留私钥Prki，公钥Puki广播给网络中的其他终端和服务器，其中i表示不同的终端；
出题服务器也生成一套秘钥对Puk服务器与Prk服务器，并将Puk服务器广播发给所有答题终端；
作答前，服务器和所有终端都将收到的公钥进行hash映射，形成一个与之对应的短地址，并存储到自己的数据库中，形成字典：DICT{SAi→Puki}；
以Cnt表示原文内容，将公私钥的公钥加密私钥解密、私钥加密公钥解密的性质表示为：
根据该性质后期验证某一条操作的合法性；
S2：当作答开始时，出题服务器读取题库表，随机获取其中的题目，并组成考题消息，消息包含{题目Exm，服务器短地址SA服务器和服务器签名Sig}；其中，
Sig＝Prk服务器(hash(Exm))
向全部节点广播，所有终端通过服务器短地址SA服务器找到服务器公钥Puk服务器后，用公钥验证题目内容是否有效，验证等式Puk服务器(Sig)＝hash(Exm)是否成立，若成立，则通过区块链进行共识运算，将考题消息出块记录到区块链中；
S3：终端收到验证通过的题目消息后，开始进行作答，答题完毕后，为避免在传输中将自己的答案泄露，答题者将答案用服务器的私钥加密并hash形成答案密文，如式所示：
Ct＝Puk服务器(Ans)
再组成答题消息{答案密文Ct，终端短地址SAi，终端签名Sigi}，其中Sigi＝Prki(hash(Ct))向全网其他终端广播；其他终端收到广播后，对答案的有效性进行验证，首先根据终端短地址SAi找答题终端公钥Puki，然后通过区块链网络共识验证终端签名是否一致，即
Puki(Sigi)＝hash(Ct)
验证成功则说明确实是该答题者进行的作答，最后将消息记录到区块链中；
S4：最后服务器将有效的答案获取出来，用自己的私钥对加密的答案进行解码，根据公式Ans＝Prk服务器(Ct)解出最后的答案内容，获取最终的答案并进行处理；
每个出题和答题所有终端都参与区块链的共识，记录从出题到答题的所有流程，单独的终端难以越过共识修改某一条出题或答题记录，保证作答过程能回溯但不会篡改。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的无法篡改的网络出题和答题方法，其特征在于：在步骤S2中，所述共识运算根据需求选取POS(Proof of Work，工作证明)、POW(Proofof Stake，股权证明)、PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)或DPOS(Delegated Proof of Stake，委任权益证明)。
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