SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：目前，数字化学习平台主要采用传统的中心数据管理方式，存在数据容易被剽窃、薪酬支付不够透明、无法监督学习进度及学习资源共享程度低等问题。区块链本质上是一种分布式数据存储数据库，可以综合利用P2P网络、非对称加密和共识机制等技术构建一个去中心化、分布式存储、公开透明、不可窜改的数据库，提供共享、互信、协作的网络空间。本文主要探讨区块链技术与数字化学习的融合，以及探索区块链在数字化学习平台中的应用。文中首先分析数字化学习平台的需求，再给出学习平台的总体技术架构，呈现用户管理和学习资源管理这两个主要功能，为全民学习提供相应支持。
关键词：区块链；数字化学习；系统设计；信息系统
Design of digital learning platform based on blockchain Technology
Huang Shaonian
(Beihai Vocational College,Beihai Guangxi,536000)
Abstract:At present,the digital learning platform mainly adopts the traditional central data management method,which has some problems,such as data easy to be plagiarized,salary payment is not transparent enough,learning progress can not be monitored,and learning resource sharing is low.In essence,blockchain is a distributed data storage database,which can comprehensively use P2P network,asymmetric encryption,consensus mechanism and other technical means to build a decentralized,distributed storage,open,transparent and tamper proof database to provide a shared,mutual trust and collaborative network space.This paper combines blockchain technology with digital learning to explore the application of blockchain in digital learning platform.Firstly,this paper analyzes the requirements of the digital learning platform,including decentralization,distributed storage,information disclosure,transparent consensus mechanism,and data tampering.After that,the overall technical architecture of the learning platform is given to realize the two main functions of user management and learning resource management,so as to provide strong support for national learning.
Key words:blockchain;digital learning;system design;information system
一、引言
随着新一代信息技术在各领域的推广应用，“互联网+学习”成为新的学习形式[1]。目前，数字化学习平台大部分采用传统的中心数据管理方式，由认证的教师用户将数字化学习资源上传到第三方架设的中心服务器中[2]。该类型的数字化学习平台存在以下几个问题：一是教师的学习资源容易被不法分子剽窃；二是大部分学习平台为第三方建立的平台，教师薪酬采用固定工资和提成方式支付，薪酬支付不够透明；三是学校无法监督学生的学习进度，信息共享不够顺畅；四是学习资源共享程度相对较低，中心化的存储方式易导致资源过度集中，而学习资源共享、信息共享不畅通，则容易形成信息孤岛[3-5]。
区块链技术具有分布式存储、公开透明、不可窜改和信任共享等特点，基于此，本文将重点探讨如何利用区块链技术构建数字化学习平台，希望为区块链接技术在数字化学习平台设计方面的应用提供参考。
二、区块链原理
区块链本质上是一种分布式数据存储数据库，它利用哈希算法加密序列化数据，并分割为多个区块，每一个区块存储上一个区块的ID值、时间戳及交易记录，区块与区块之间互相连接，形成一条链，这就是区块链[6]。当一个区块的内容发生改变时，其ID值会随之改变，指向该区块ID的区块值也会改变，形成连锁效应，进而加大窜改数据的难度。在区块链网络中，每台访问的主机为一个节点，它们在网络中具有同等地位，主机之间可以通信，也可以综合利用P2P网络、非对称加密和共识机制等技术手段构建一个去中心化、分布式存储、公开透明、不可窜改的数据库[7]。
三、数字化学习平台的需求
(一)去中心化
在传统网络中，节点与节点之间不能直接传输信息，需要借助第三方服务器的认证才能实现节点与节点之间的信息传递。在利用区块链技术建立的数字化学习平台上，区块链网络中的各个节点地位是平等的，能直接实现节点间的信息传递，而不需要借助第三方服务器，以此实现去中心化。
(二)分布式存储
为保证数据的完整性和安全性，数字化学习平台上的数据不再存储于中心服务器中，而是按照划分的多个区块分散存储于各个网络节点服务器中。当需要提取数据时，需从各个网络节点服务器中获取区块，再将其组合为完整的数据。
(三)信息公开透明
在数字化学习平台中，任何加入的节点都拥有整个区块链网络中的信息，并可根据自身需求去查看区块链中的网络信息。若要在节点之间进行交易，则需要经过签名确认，记录在区块中。交易信息一旦完成，信息即被写入，且不可窜改。
(四)共识机制
共识机制是数字化学习平台的一个重要机制，共识机制不是由单一节点制定的，而是所有网络节点集体决策的结果。由于区块链去中心化的原因，没有中心机构进行认证和管理，网络中各节点在互相没有任何信任的基础上，需遵循区块链网络预测的共识机制，通过共识机制来承认另一节点的合法性，进而实现节点之间的信息传输[8]。
(五)数据不可窜改
在数字化学习平台中，数据可采用非对称加密算法对任意长度的信息进行加密，数据的任何变化都会引起信息散列值的变化，因此，数据无法被逆向破解和窜改。同时，数据以分布式的方式存储于各节点中，可以局部恢复全体信息，保证数据的安全性。
四、基于区块链技术的数字化学习平台设计
(一)总体技术架构
在数字化学习平台中，为减轻区块链网络频繁操作带来的存储负担，可采用“Fabric区块链+数据库”的硬件架构来搭建数字化学习平台管理系统，并将数字学习资源与具体执行操作相互区分。如此，一方面，可以保证学习资源不会被轻易删除，能提高数据的安全性；另一方面，可以采用模块化设计，增强学习平台功能的灵活性。
技术架构如图1所示，共分为五个层次，包括用户层、应用层、服务层、数据层及基础层。其中，用户层是数字化学习平台的客户端，面向的用户包括提供学习资源的资源提供者、使用学习资源的资源使用者及平台的管理员，平台应按照不同用户的身份设置不同的操作权限；应用层是指数字化学习平台的各项具体功能，通过需求分析，数字化学习平台的应用层主要包括学习品平台的用户管理及资源管理两个功能模块；服务层是指学习平台提供的各种服务，能为应用层与数据层提供信息交互的条件与空间；数据层是学习平台的底层技术，主要作用是存储数字学习资源及交易数据；基础层包括服务器与操作系统等。在数字化学习平台中，存储数字学习资源主要采用基础数据库和区块链网络相结合的方法，由基础数据库存储各项执行操作及反馈结果，而区块链网络则负责资源的分布式存储。对于交易数据，该数字化学习平台使用的是非对称密码的方式，目的是保证交易数据的私密性。
图1学习平台技术架构
(二)用户管理模块
用户管理模块主要用来管理数字化学习平台的用户账户及基本信息，可以根据用户登录和使用数字化学习平台的情况生成不可窜改且可以追溯的记录。
用户管理模块主要有用户注册、用户登录、用户信息管理和用户钱包管理四个基本功能。其中，用户注册是指用户填写用户名、密码和个人信息，注册成为平台的用户；用户登录是指用户填写用户名及密码，进入数字化学习平台，登录后将根据用户的权限不同显示不同的信息；用户信息管理主要是用户管理个人填写的各类信息，包括账户名、姓名、登录密码、性别、手机号及地址等，用户可以进行更改，提交到平台管理员处进行审核，审核完成后，节点会修改信息，并以广播形式发送到整个区块链网络，通知所有节点完成数据更新；用户钱包管理主要是管理用户在数字化学习平台内的资金，在数字化学习平台中，学习币即系统内的资金，可用于交易支付，就学习币的使用来说，数字化学习平台采用区块链技术可直接进行划扣，避免引入第三方交易产生额外费用。
(三)学习资源管理
学习资源管理模块是本数字化学习平台的主要功能模块，用于实现平台内的学习资源管理操作。平台根据登录用户账户权限的不同，会呈现不同的操作页面，如平台管理员可以对平台内所有资源进行管理，而普通用户只有两种操作权限，即管理本人上传的资源和查询其他人上传的学习资源的权限。
学习资源管理模块具有资源上传、资源下载、资源维护和资源检索四个基本功能。资源上传如图2所示，是指平台内的用户按照添加资源的提示进行的相关操作，用户需填写学习资源所属的学科、名称和关键字等信息，发起学习资源上传操作。根据资源填写的学科，后台将按照背书策略，向区块链管理员、相关学科管理员及学科内成员发送背书交易，当获得区块链管理员、相关学科管理员及学科内1/3成员的有效签名后，会将背书交易结果发送给用户。排序服务节点会将收集的背书结果及上传的资源，按照上传时间顺序生成交易信息，交易信息排序后将按照不同通道生成区块，可将其发送到同一通道的主节点中，让主节点对区块进行验证，以此判断该上传的数据是否有效。验证通过后，主节点将更新区块信息，并将信息同步到本区块链网络下的所有节点中，然后更新区块信息，实现信息同步，区块信息更新的结果将保存到状态节点中。另外，主节点将通知用户上传资源是否已加入区块链中，以及通知用户是否已经完成操作。
图2资源上传区块链数据流程图
资源下载就是当用户想要下载所需的学习资源时，应按照学习资源预设的学习币进行支付，支付成功后，平台会扣除用户钱包内的学习币，开启资源下载的进程。在用户提出下载资源的请求后，平台会首先检查用户钱包是否有足够余额划扣本次下载所需的学习币，同时，增加资源上传方相应的学习币，通知所有节点更新买家和卖家的用户钱包信息。最后，平台会调用相应的链码，执行下载操作。
资源维护是用户或管理员对数字学习资源内发布的学习资源进行发布、更新和删除的操作。资源发布是指用户将上传的资源向网络内用户公开，用户需要设置下载该学习资源所需的学习币，并将这些信息发送到状态节点中，更新学习资源的支付信息及公开情况。资源删除是指平台内的用户对自己上传的学习资源进行删除的行为。由于用户不能直接删除区块链上的信息，资源删除只能对区块链中存储该学习资源的区块进行信息更新，并将其标记为新区块，记录在状态节点中。最后，区块链管理员将自动删除资源列表中对应的学习资源。
资源检索是平台用户对学习平台内资源进行检索的行为，平台提供三个检索渠道：第一种是数据库检索，即浏览整个学习资源数据库，寻找自己感兴趣的资源；第二种是关键字检索，用户输入学习资源的关键字，平台按照关键字给用户反馈检索结果；第三种是类别检索，用户选择学习资源的类别，平台按一定顺序列出该类别的所有学习资源。
五、结语
通过文献收集和整理，可详细分析现有数字化学习平台存在的中心化和共享程度低的问题。据此，本文先对用户数字化学习平台的需求进行分析，再设计了基于区块链的数字学习资源平台，该平台以区块链技术为技术基础，具备用户管理和学习资源管理两个功能。
【参考文献】
[1]周杰，杨琪琦，冯超玲，梁钦，方韶珍.探索区块链在数字学习平台中的应用[J].电脑知识与技术，2022(04).
[2]王丽，张志华，季凯.在线教育中区块链应用的动因、困境及路径分析[J].软件导刊，2021(12).
[3]言海燕，刘硕.构建“区块链+教育”职业教育新形态的探索[J].中国多媒体与网络教学学报，2021(12).
[4]庞微波.关于区块链的网络安全技术综述[J].网络安全技术与应用，2021(11).
[5]刘志豪，房琳清.基于区块链技术的在线教育平台构建研究[J].网络安全技术与应用，2021(11).
[6]刘文华.基于区块链技术的在线教育平台信息安全共享机制优化[J].电脑知识与技术，2021(28).
[7]涂伟沪.区块链技术应用于教育系统的研究与设计[J].电脑知识与技术，2021(12).
[8]杨洪涛.基于区块链技术解决“双高”院校云教育平台建设重点问题研究[J].商丘职业技术学院学报，2020(04).
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/44708.html
