新书推荐丨区块链技术
发布时间:2022-07-25

区块链是一种将数据区块有序连接,并以密码学方式保证其不可篡改、不可伪造的分布式账本(数据库)技术。区块链作为一种底层协议或技术方案可以有效地解决信任问题,实现价值的自由传递,在数字货币和金融资产的交易结算、数字政务、存证防伪数据服务等领域具有广阔前景。


本书由华东师范大学软件工程学院教授宫学庆主笔,采用通俗易懂的文字和图文并茂的方式,兼顾基础性、严谨性和生动性,面向普通读者介绍区块链技术的发展历史、理论基础、技术特点、发展趋势和应用场景。本书是面向非专业人员的区块链技术普及性书籍,能够帮助读者深入理解相关的技术原理和适用的场景,对于区块链技术的落地应用具有良好的推动作用。

新 书 试 读

关于区块链技术在教育领域的应用,已经有了很多讨论,也有了一些验证性的应用,但总体来说,还是处于早期的探索阶段。

管理学习记录和证书

采集和管理每个学习者的学习过程、学习成绩和教育证书等数据,有助于对其受教育程度和个人素质水平进行较准确的评价。然而,在教育全球化、个性化教育、素质教育和终身学习等各种教育发展趋势的大背景下,每个人接受教育的途径和学习的内容千差万别,相关数据的来源多种多样,数据的真实性和准确性成为一个问题。利用区块链不可篡改的特性来存储和记录学生的学习数据,提高学习数据的真实性和准确性,解决学历造假等问题,是教育领域中首先被提出的区块链技术应用场景。

按照人们对这个应用场景的描述,教育机构将学生在学习过程中产生的各种数据都保存到区块链平台上,一方面可以保证写入的数据不被篡改,另一方面便于其他人查询和使用这些数据。例如,学校可以将学生的学习成绩保存到区块链平台上;校外培训机构可以将学生参加音乐、美术和体育等素质培训的记录保存到区块链平台上;各种竞赛的组织机构可以将学生参加竞赛的成绩保存到区块链平台上;当我们对学生进行综合评价时,可以通过区块链平台来获得多个来源的真实数据。更进一步来说,我们可以在区块链平台上部署智能合约,当学生的学习记录满足设定的条件时,通过智能合约自动为学生颁发相应的证书。例如,当学生在不同的教育机构参加素质教育活动的记录达标时,为学生颁发素质教育证书。

对这个应用场景进行深入分析后,我们注意到利用区块链技术来实现上述目标还需依赖以下前提条件:

(1)所有教育机构都必须提高信息化水平,能够通过信息化技术来记录学生的学习数据,如学习过程的视频和数字化的考卷等。事实上,很多教育机构目前的信息化水平仍然很低,不能够提供数字化的学习记录。

(2)现有区块链平台的存储数据和处理交易的能力仍然较弱,无法直接存储大量的学习数据,教育机构只能将少量的关键数据和验证数据保存到区块链平台上。大量的原始学习数据还只能保存在教育机构或交由学生自行保管,在使用时通过区块链平台来对数据的真实性进行验证。

(3)只有足够多的教育机构都接入同一个区块链平台时,这个应用场景才有价值。如果不同的教育机构接入不同的区块链平台,就无法形成一个统一的生态系统,在使用时还需要解决跨链的问题。

(4)如果使用比特币或以太坊等公有区块链平台,它们较高的交易手续费会给教育机构带来成本压力;如果使用自建的联盟链系统,就需要教育机构投入精力来参与区块链平台的开发和运维。

综合来看,受限于教育机构的信息化水平和区块链技术的发展水平,现阶段对这个场景进行大规模普及应用的条件还不成熟。目前只有少数有能力的教育机构尝试使用区块链技术来管理关键的学习数据,如第四章中介绍的几所利用区块链技术来签发学位证书的大学。



基于智能合约的教育交易平台

近些年来,在线教育行业快速发展,一大批在线教育企业和平台相继出现,同时教育质量不达标、超额招生、随意涨价、卷款跑路等问题也逐渐显现。人们设想通过区块链技术来实现一个教育交易平台,利用智能合约来管理各种教育交易行为。此外,还有人提出了“学到就是赚到”的构想,即通过数字货币奖励来激励学生参与课程学习。

在这个应用场景中,教育机构通过智能合约来发布课程,在智能合约中约定招生名额、收费标准、质量标准等信息;学生在报名参加课程学习后,将学费以数字货币的形式保存到相应的课程智能合约中;只有当学生完成课程学习并且达到约定的质量标准后,智能合约才会将学费转移给教育机构;在这个交易过程中,如果出现违反约定的情况,智能合约会将学费退还给学生。这样的设计,能够为教育机构和学生双方都提供保障。通过智能合约还可以设立数字货币奖学金,引导学生学习特定的课程,在学生完成学习并且达到设定的标准时,智能合约会自动为学生发放奖学金。

为了实现这样的应用场景,需要解决的问题包括:

(1)由于需要使用区块链平台所发行的数字货币进行结算,数字货币的价值应当保持相对稳定,并且能够被大多数人普遍接受。数字货币的兑换价格暴涨或暴跌,都会影响教育交易市场的稳定性。

(2)使用智能合约来实现复杂的交易行为是一个挑战,一方面教育质量的标准很难在合约中进行约定,另一方面现有的智能合约实现技术尚不成熟。

(3)通过数字货币奖励来激励学生的方式,有可能让学生将关注的重点放在赚取奖励上,反而忽视了课程学习本身;还有可能引发“刷题”“刷分”“刷时间”等不正确的学习行为。



教育资源的版权保护

确权管理是区块链技术的一个重要应用场景。教育资源的创作和开发需要大量的投入,而对原创网络课程等教育资源的盗用打击了创作的积极性。基于区块链技术的公开透明、可追溯、不可篡改等特性,构建教育资源版权维护体系,可以保护创作者的知识产权和收益,提高创作者的创作积极性。

在这个应用场景中,教育资源创作者可以将创作过程的数据和相关的版权数据记录到区块链平台上,只有第一个记录者能够成功写入版权数据,后续的复制者或者盗用者都无法成功写入版权数据。同样,教育资源的版权交易也可以记录在区块链平台上,人们可以通过区块链平台来确认当前的版权所有者,从而避免使用盗版的教育资源。

为了实现这样的应用场景,需要解决的问题包括:

(1)区块链平台仅能够保证所记录的数据是公开透明、可追溯和不可篡改的,无法保证数据的真实性,因此我们需要用其他的手段来保证版权的真实性,特别是非数字化教育资源的版权的真实性。

(2)对于数字化的教育资源,由于区块链平台的存储能力有限,因此无法将完整的教育资源内容保存到平台上,只能保存少量的验证数据,如哈希值。但哈希运算具有输入敏感性,只要对数字教育资源做细微改动就可以生成完全不同的验证数据,因此需要用新的确权手段来解决这个问题。

(3)即使区块链平台能够如实地记录教育资源的版权信息,打击盗版行为还是需要在现实中采取法律手段,因此区块链平台上记录的版权数据需要得到法律的认可。

显然,教育资源的版权保护并不是一个单纯的技术问题,区块链只是提供了一种可能的技术手段,并不是一个完整的解决方案。与现实中的版权登记制度相比,区块链平台可能在适用范围和方便性上具有一定优势。



适用场景的特点

区块链适合的应用场景应当满足下面两个条件。

具有较高的信息化水平

区块链平台仍然是一个信息系统,其实现技术仅能保证存储在平台上的数据不被篡改,并不能保证平台外数据的真实性。例如,在管理学习记录的场景中,教育机构可以将学习过程的验证数据保存在区块链平台上,区块链平台只能够保证在特定时间点写入的验证数据不被篡改,也不会被后期伪造,而不能保证学习过程数据是真实的。

如果教育机构的信息化水平较高,可以通过视频等形式来记录学习过程,可以提供数字化的考卷和成绩,能够记录学生的出勤情况等,这些数字化的学习过程数据就可以生成验证数据,和区块链平台上保存的数据进行对比验证。如果教育机构的信息化水平较低,根本没有完备的信息系统和数字化的学习过程数据,那区块链平台也就没有用武之地了。因此,我们在考察一个场景是否适合使用区块链技术时,首先要看相关的业务是否都已经实现了数字化和信息化。

缺少中心化的可信权威机构

区块链平台是一个去中心化的群体共识系统,用于解决缺少可信权威机构场景下的共识问题,或者用于解决可信权威机构本身服务能力不强的问题。例如,在国内学历证书验证的场景中,学信网所依托的教育部学生服务与素质发展中心就是一个可信的权威机构,我们完全不需要区块链平台,可以通过学信网来对国内高校颁发的学历证书进行验证;而在跨国学历证书验证的场景中,缺少一个全球的可信权威机构来提供验证服务,而直接向高校进行验证又过于麻烦,此时高校就可以考虑使用区块链平台来记录证书信息。


来源:教育科学出版社


华东师范大学软件工程学院

www.sei.ecnu.edu.cn Copyright Software Engineering Institute

办公邮箱:office@sei.ecnu.edu.cn | 院办电话:021-62232550 | 学院地址:上海中山北路3663号理科大楼