基于区块链的教育数据管理系统的制作方法

1.本发明属于教育数据管理技术领域，具体涉及一种基于区块链的教育数据管理系统。


背景技术：

2.学生在就业或升学的过程中，通常会有查询学生学业信息的需求，比如学籍信息、大型考试成绩信息等，具体详细地来说，可以有比如四六级成绩、高考成绩、课程成绩、体育测试成绩、学分信息、竞赛信息等等，只要有需求，可以将各式各样的信息都做备份。这些学生在学业上的信息，可以用来作为升学时的凭证，以供入学学校进行访问查询及验证，同时也可以作为就职公司进行调查验证的凭证。在这种场景下，一个数字化的教育数据系统可以有效地对教育数据进行管理。与此同时，我国也提出要推动教育信息化、教育数据开放与共享的研究与发展。
3.目前，教育数据管理系统多为一种中心化的模式。这种中心化架构的模式是一种传统的系统方案，采用用户与服务中心相互独立，客户端与服务端连接通信的方案进行数据系统管理。然而，这种教育数据系统模型存在一些不可忽略的问题和缺陷，比如教育数据的安全性问题、教育数据的隐私保护、教育数据访问的效率不高、教育数据共享难以溯源等。
4.区块链是随着比特币的发布而被提出的一种分布式账本系统技术。区块链技术采用的是一种去中心化的架构模式，数据区块一旦完成共识加入到链上，该数据便不可以再被篡改和删除，因此区块链数据具有不可篡改的特性。同时，区块链的参与节点是平等的，每个全节点都保留了完整的、具有一致性的区块链账本，通过对账本的检索，可以完成对链上数据的溯源，同时使得数据的共享与访问更加高效。区块链的种种属性，使得其是一种解决传统教育数据系统问题和缺陷的有效技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种数据安全性好、访问效率高的基于区块链的教育数据管理系统。
6.本发明提供的基于区块链的教育数据管理系统，包括：学生用户、学校管理员、数据访问者、应用平行链、中继链；其中：所述学生用户，是学生教育数据的拥有者，其拥有对自身数据的管理权，同时对自身的隐私数据进行访问控制管理；所述学校管理员，是对教育数据的校验者，被发布的教育数据需要经过其签名背书才被认作有效；所述数据访问者，是对教育数据的访问者，与系统交互进行教育数据的访问；所述应用平行链，关注于自身链的功能业务逻辑的管理，平行链之间的交互可以通过中继链转接的方式来提供。常见的应用平行链可以是：学校区块链、企业人事管理区块
链等接入教育数据系统的区块链。
7.所述中继链，是不同平行链之间连接的“中心”区块链，负责完成不同平行链之间的信息交互。
8.上述的基于区块链的教育数据管理系统的工作流程为：（1）学生用户发布教育数据。学生用户对自身的教育数据进行发布，比如自身课程成绩、学位信息、英语四六级考试成绩信息等。
9.（2）学校管理员对学生用户发布的数据进行校验。如果学生用户发布的教育数据真实有效，那么学校数据管理员对该数据进行签名背书。否则该数据被认为无效，抛弃不用，不作签名背书。
10.（3）其他用户（即数据访问者）对某学生数据进行访问。对于学生的公开数据，用户直接从区块链上获取数据信息，然后校验该数据是否由可靠的学校管理方进行了签名背书，如果该数据签名背书有效则进行访问，否则该数据无效。对于学生的隐私数据，用户从区块链上获取加密后的隐私数据，然后发送权限申请的请求。学生用户收到权限申请的请求后，如果同意查看，那么返回给该用户权限凭证，否则返回拒绝访问的消息。
11.本发明中，所述系统是基于区块链技术、跨链技术进行实现；教育数据通过管理者签名背书提供可靠性；隐私数据通过基于身份的访问控制方案进行控制管理。
12.本发明可以解决传统教育数据管理的信任问题，并基于去中心化的方式保护教育数据免受中心化方式攻击，同时对教育数据的管理公开透明，可以有效监管、溯源，并且基于数字签名的方法保证了数据的可靠性、真实性，同时采用基于身份的访问控制方案，使得数据访问者只能访问授权的隐私数据，最大程度上避免了隐私数据的泄露和滥用，极大的降低了用户的疑虑。
附图说明
13.图1为公开数据访问流程图示。
14.图2为隐私数据访问流程图示。
15.图3为教育数据系统架构图示。
16.图4为数据发布流程图示。
17.图5为数据签名流程图示。
18.图6为数据访问流程图示。
19.图7为权限授予流程图示。
具体实施方式
20.如图1为一次成功的公开数据访问流程，图2为一次成功的隐私数据访问流程。教育数据访问的描述如下：（1）学生用户发布教育数据。学生用户对自身的教育数据进行发布，比如自身课程成绩、学位信息、英语四六级考试成绩信息等。
21.（2）学校管理员对学生用户发布的数据进行校验。如果学生用户发布的教育数据真实有效，那么学校数据管理用户对该数据进行签名背书。否则该数据被认为无效，抛弃不用，不作签名背书。
22.（3）其他用户对某学生数据进行访问。对于学生的公开数据，用户直接从区块链上获取数据信息，然后校验该数据是否由可靠的学校管理方进行了签名背书，如果该数据签名背书有效则进行访问，否则该数据无效。对于学生的隐私数据，用户从区块链上获取加密后的隐私数据，然后发送权限申请的请求。学生用户收到权限申请的请求后，如果同意查看，那么返回给该用户权限凭证，否则返回拒绝访问的消息。
23.图3为教育数据系统的架构图，主要基于四层结构进行设计。第一层为应用层，包括了提供图形界面的前端页面模块以及后端程序交互模块，其中前端的实现主要是基于react前端架构，实现了简单的ui界面进行数据交互。第二层为业务层，主要包括数据访问模块、教育数据发布模块、数据签名模块以及进行权限管理的访问控制模块。第三层为区块链层，主要包括substrate平行链的各个功能模块以及提供平行链安全性、跨链数据传输的polkadot中继链模块。第四层为数据层，主要负责对教育数据进行处理，如加密解密、签名背书及验证等。
24.图4为学生用户发布教育数据流程图，其流程如下：（1）学生用户输入要发布的教育数据，包括标识字段，并选择数据是否隐私。
25.（2）教育数据提交到后台。
26.（3）对数据进行处理，判断数据是否隐私，不是则进入流程（5）。
27.（4）数据加密处理。
28.（5）将处理后的数据打包成交易。
29.（6）将交易提交给收集人节点。
30.（7）收集人节点将验证后的交易打包成区块，提交给验证人进行后续验证处理，等待区块确认。
31.其中，所述收集人节点是指负责协助验证人生成有效的平行链区块的角色，其维护平行链的全部区块信息数据，对交易进行收集和验证，将有效交易打包成候选区块提交给验证人；所述验证人是指负责接收、验证和重新发布候选区块的节点角色，验证人将通过验证的候选区块信息添加到中继链区块中，发布成功后获取代币奖励。
32.图5为学校管理员数据签名流程图，具体流程如下：（1）管理员从链上检索新发布的教育数据交易。
33.（2）如果该数据交易的背书者指定为本管理员，则继续，否则返回流程（1）。
34.（3）管理员对数据真实性进行验证，如果数据有效则继续，否则返回流程（1）。
35.（4）对该数据进行数字签名，填写背书字段。
36.（5）将处理后的数据打包成交易。
37.（6）将交易提交给收集人节点。
38.（7）收集人节点将验证后的交易打包成区块，提交给验证人进行后续验证处理，等待区块确认。
39.图6为数据访问者访问数据流程图，其流程如下：（1）数据访问者输入访问数据的标识和拥有者等信息并提交。
40.（2）根据信息检索链上数据。
41.（3）如果数据存在则继续，否则输出提示，流程结束。
42.（4）对数据的背书字段进行校验，数字签名有效则继续，否则输出提示，流程结束。
43.（5）判断数据是否隐私，如果不是隐私数据，那么进入流程（8）。
44.（6）判断是否拥有权限，如果没有，输出提示，流程结束。
45.（7）数据解密。
46.（8）输出教育数据内容。
47.图7为隐私数据访问者权限授予流程图，具体流程如下：（1）学生用户从链上获取申请请求。
48.（2）学生用户对申请者的身份进行校验。
49.（3）如果同意授权，则继续，否则流程结束。
50.（4）生成数据访问权限凭证。
51.（5）将凭证打包成交易。
52.（6）将交易提交给收集人节点。
53.（7）收集人节点将验证后的交易打包成区块，提交给验证人进行后续验证处理，等待区块确认。