CN110084489A - 一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其包括构成以太坊网络并组成区块链联盟体的校方节点、教务处节点、企业群体节点、教师群体节点、学生群体节点和评价机构节点，区块链联盟体均采用星际文件系统IPFS。本发明选用联盟链，仅限于联盟成员参与，区块链上的读写权限、参与记账权限按联盟规则来制定。本发明为系统各联盟体成员提供认证、授权、监控、审计等安全管理功能，参与人才培养的各联盟体成员都会获得相应的虚拟币。本发明作为开放性办学和发挥高校服务社会功能的载体，不仅能培养、锻炼师生的网络空间安全实践应用能力，而且可以为企业提供智力服务。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统。
背景技术
区块链公开透明的特点、任何资源创建信息都可以被使用者查询、追踪、获取，而且实效性、追溯性更强。教师通过基于区块链的教育平台首发其作品，作品在交易和流动过程中，每个节点的信息都是透明的、不可篡改的，当发现剽窃、盗版时，即可迅速追溯、取证。
目前，没有找到基于产教融合的网络空间安全人才培养系统的专利，也没有找到基于区块链技术的网络空间安全人才培养系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统。
本发明采用的技术方案是：
一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其包括构成以太坊网络并组成区块链联盟体的校方节点、教务处节点、企业群体节点、教师群体节点、学生群体节点和评价机构节点，区块链联盟体均采用星际文件系统IPFS；
校方节点为区块链的创世块，是初始化区块链网络的配置区块；校方制定联盟规则并授权系统中各联盟体的网关接入节点以实现不同区块链间的互操作；校方为各联盟体成员发放初始虚拟币；
企业群体节点按与校方合作的时间顺序组成侧链，企业群体节点参与校方人才培养方案的制定，考核选拔学生并可以对学生进行订单式培养；企业群体节点由校方节点发放不等额初始虚拟币；
教师群体节点按课程性质组成侧链，教师通过教师群体节点将课程资源上传云端来获取虚拟币；课程资源加密存放在区块中，承载教育资源的区块广播全网并达成共识通过认证后加盖时间戳形成版权保护；教师群体由校内教师和企业教师组成，教师可以指导学生链上学习；
学生群体节点按年级组成侧链，学生群体节点保存着学生的成长资料，学生群体节点利用智能合约建设、管理并监控网络学习社区，学生通过参与网络学习社区活动获取虚拟币并可利用虚拟币购买服务和社区学习资料；
教务处节点为校内监督节点并主管校内教务工作，教务处节点对教师的教与学生的学进行链上督导；教务处节点链上审核教学计划，出台激励政策，鼓励教师开发产教融合金课；教务处节点向学生发放区块链校友卡，管理学生的学籍异动；
评价机构节点构建不同的专业权威的统计评价体系对个体培养成效进行多维度的评估。
进一步地，校方节点确定有效的通信协议、统一的API和区块数据格式以及连接机制；校方节点为实习或毕业学生签发培养系统中的区块链成绩单，向用人单位提供学生的学习证据数据；校方有权决定各联盟体在培养系统中的留存时间。
进一步地，企业群体节点利用分布式账本技术实现企业与校方学生资源间的直接联系，区块链中的企业群体节点间共享学生培养链信息；
进一步地，教师通过教师群体节点发布课件、实验项目指导等教育资源获得虚拟币。
进一步地，学生群体节点中的成长资料包括个人信息、学业成绩、课外活动、网络空间安全竞赛、教育经历和工作经历。
进一步地，教务处节点的各项服务和资源可以通过验证校友卡身份的方式予以提供，校友卡增值服务设置有效期，有效期到期后校友需主动更新个人信息才能继续使用增值服务。
进一步地，评价机构节点从以太坊网络中获取教师与学生区块链数据并分析教师与学生区块链数据，进而对教师与学生的链上行为进行量化评估并将评估结果向教务处传送，由教务处定期更新教师与学生区块链成效数据。
本发明采用以上技术方案，产教融合的人才培养系统选用联盟链，仅限于联盟成员参与，区块链上的读写权限、参与记账权限按联盟规则来制定。产教融合的人才培养系统能为系统各联盟体成员提供认证、授权、监控、审计等安全管理功能，参与人才培养的各联盟体成员都会获得相应的虚拟币。产教融合网络空间安全人才培养系统，作为开放性办学和发挥高校服务社会功能的载体，不仅能培养、锻炼大学生的网络空间安全实践应用能力，而且可以为企业提供智力服务。它是高校开展人才培养质量评估和专业评估的重要依据，有助于实现学生技能与社会用人需求的无缝衔接，促进学校与用人单位在网络空间安全人才培养上的高效精准融合。本发明结合我国网络空间安全人才的特点，利用块链式数据结构来验证与存储网络空间安全人才产教融合培养的数据，用分布式节点共识算法来生成和更新数据，运用密码学保障数据传输和访问的安全，用自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据，构成基于区块链技术的产教融合网络空间安全人才培养分布式基础架构与计算范式。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统的结构示意图；
图2为以太坊的智能合约框架示意图。
具体实施方式
如图1或2所示，本发明将区块链技术结合服务教育行业，各级教育单位、产教融合的企业、评价机构按照统一的协议形成网络空间安全的“专业人才培养链”，教师可将每个原创教学资源包括课件、微课、素材、教学设计、实验项目与指导、考试等发布于该“专业人才培养链”平台，学生使用一次即发生一次“交易”，在资源传播和使用过程中的每个节点的使用数据都可追溯。本发明形成授课方和学生方双方的客观评价体系，教师可以在区块链上发布自己的授课需求，学生可以发布自己的学习需求，由于区块链系统数据的无法篡改性，无论是学生和教师的个人信息，还是学生与教师的相互评价都能够保持客观公正。
区块链技术是维护一个不断增长的数据记录的分布式数据库技术，数据除了交易数据还可以有其他表现形式。区块链集体维护数据库的技术特点，不同于关系型数据库和非关系型数据库，它是一种分布式的、集体维护的、按照时间顺序将事件数据排列的时间轴数据库。具体而言，以太坊架构包括底层数据结构、P2P对等网络、共识机制、智能合约和去中心化应用组成。数据层包括以太坊交易和区块的底层数据结构以及数据加密算法；网络层为P2P网络，用于数据传播机制和验证机制；共识层封装网络节点的各类共识算法；激励层用于区块节点的奖励；合约层提供执行图灵完备脚本语言的虚拟机，通过将智能合约部署到区块链上，实现去中心化应用；应用层包括在以太坊区块链平台上利用智能合约实现的各种去中心化应用；以太坊节点通过消耗算力来竞争产生区块，维持以太坊网络的安全运行。本系统采用DPOS（Delegated Proof of Stake，授权股权证明机制）共识算法，没有设置矿工探矿。
如图1所示，一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其包括构成以太坊网络并组成区块链联盟体的校方节点、教务处节点、企业群体节点、教师群体节点、学生群体节点和评价机构节点，区块链联盟体均采用星际文件系统IPFS。
校方节点为区块链的创世块，是初始化区块链网络的配置区块；校方制定联盟规则并授权系统中各联盟体的网关接入节点以实现不同区块链间的互操作；校方为各联盟体成员发放初始虚拟币，虚拟币是交易发送方需要为每个以太坊区块链上发生的操作所支付的执行花费，为防止发生蓄意攻击或滥用以太坊网络，在合约或交易执行的每个运算步骤，以太坊协议都要收费；进一步地，校方节点确定有效的通信协议、统一的API和区块数据格式以及连接机制；
校方可以为实习或毕业学生签发培养系统中的区块链成绩单，向用人单位提供学生的学习证据数据，以精确评估学生与待招岗位间的匹配度。学生学习是一个人成长变化的过程，如果学生希望将一些不光彩的过去抹去，重新开始，以德育人的校方要依据法律法规解决此类问题。
网络安全技术更新速度快，网络信息安全法律法规不断修订和出台，为了促进人才培养系统与它们的同步规划、同步建设，校方有权决定各联盟体在人才培养系统中的留存时间。
企业群体节点按与校方合作的时间顺序组成侧链，企业群体节点与校方节点合作制定人才培养方案，考核选拔学生并可以对学生进行订单式培养；企业群体节点由校方节点发放不等额初始虚拟币；进一步地，企业群体节点利用分布式账本技术实现企业与校方学生资源间的直接联系，区块链中的企业群体节点间共享学生培养链信息；
具体地，打破教育服务由学校垄断的局面，拓宽教育资金筹集渠道,校方为企业发放不等额初始虚拟币，吸引网络安全优秀企业与学校共建共享人才培养红利，构建校企合作长效机制，构建校企经济共同体，使用人单位得到所需人才，学生得到专业技能，网络空间安全专业得到发展。实现学校与产教融合的企业优势互补、资源共享、互惠互利、共同发展的双赢。
企业可以与校方合作制定人才培养方案，有针对地考核选拔学生，对这些学生进行订单式培养。利用分布式账本技术实现用户与资源间的直接联系，简化操作流程，提高资源共享效率，解决资源孤岛问题。区块链中的企业可以共享学生培养链信息，实现学生与用人单位的高效对接。
教师群体节点按课程性质组成侧链，教师来自于学校和企业，利用智能合约的透明和自动执行的特性，实现资源上传、认证、流转、共享等工作的自动化执行，降低资源共享成本。教师将课程资源上传云端平台，利用非对称加密算法使用公钥和私钥对教育资源分别加密，并存放在区块中；将承载教育资源的区块广播全网并等待认证；超过51%的节点（含校方节点、教务处节点、各企业节点、各教师节点）达成共识通过认证，承载资源的区块加盖时间戳，保证资源所有权属于发布者，资源以P2P模式在网络中流通。教师可以通过发布课件、实验项目指导等教育资源获得虚拟币。利用区块链技术的可追溯性实现对教育资产与智力成果的版权保护，从源头解决知识产权纠纷。教师也可以参与网络学习社区活动，成为社区成员，指导学生链上学习。
学生群体节点按年级组成侧链，学生群体节点利用智能合约建设高效智能的网络学习社区，实现学习社区的自组织运行，实时监控社区生态环境，自动屏蔽删除不当言论，营造健康的社区氛围。学生可以通过发帖、提问、回答等行为自动赚取虚拟币，并可利用虚拟币购买服务和社区学习资料，从而激发社区成员的参与度，将虚拟币作为核心激励机制与衡量社区贡献度重要指标，形成一个集体智慧生成与流转生态。
利用区块链的可追溯性，能对社区成员发表观点自动追踪、查询和获取，从源头保护社区成员的智力成果，有利于原创性创新观点的迸发。依托分布式账本技术，将发表的观点分布存储在网络中，根据各观点之间的语义联系生成可视化的知识网络图。随着社区观点的不断生成和进化发展，能形成具备扩展能力的群体智慧网络。
教务处节点为校内监督节点并主管校内教务工作，对教师的教与学生的学进行链上督导，每学期发起链上学生评教活动，并适时将信息反馈给教师。链上审核专业人才培养方案、每学期教学任务，指导专业课程建设，出台激励政策，鼓励教师开发产教融合金课。
向学生发放区块链校友卡。校内的各项服务和资源可以通过验证校友卡身份的方式予以提供。校友卡增值服务设置有效期，要求校友主动更新个人信息方可继续使用增值服务。
评价机构节点构建不同的专业权威的统计评价体系，对个体培养成效进行多维度的评估。随着教育范式的发展变化，个体评估的方式逐渐多样化，不同的评价机构会因为评价方式和评价方法的不同而得到不同的个体测试结果。产教融合人才培养系统吸引、授权各专业权威评价机构，给予它们相同的个体（包括学生和教师）测试记录。评价机构对个体培养成效进行评估，各评价机构对测试结果的评估结果将培育起“产教融合网络空间安全人才培养系统”的高信誉度，展现网络空间安全专业师生的共同成长。评价机构节点从以太坊网络中获取教师与学生区块链数据并分析教师与学生区块链数据，进而对教师与学生的链上行为进行量化评估并将评估结果向教务处传送，由教务处定期更新教师与学生区块链成效数据。
如图2所示，基于区块链产教融合网络空间安全人才培养系统智能合约部署与调用。
智能合约是一种无需中介、自我验证、自动执行合约条款的计算机交易协议。以太坊中智能合约是代码和数据的集合，以合约地址的形式存储在区块链中。以太坊智能合约不会预先设定好操作，用户可以按照自己的意愿创建复杂的合约逻辑。
以太坊智能合约由事件驱动，多方用户共同制定响应规则，达成一致后将合约状态存储到区块链上。事件或者数据信息传入智能合约后，更新合约状态，触发智能合约进行状态机判断。如果满足响应条件，状态机根据预置响应规则自动执行智能合约代码，合约执行的结果输出给用户，合约值和状态的改变则记录到区块链上。
用Solidity编写的智能合约，通过以太坊钱包客户端或者其他智能合约开发工具编译后，附加到交易中发送到以太坊网络，经过验证并打包到区块中，区块达成共识后将合约部署到区块链上。随着区块链应用的不断深入，未来对核心关键技术也将不断提出新的要求，包括抗量子、高性能共识算法等也将逐步走向成熟。
本发明采用以上技术方案，产教融合的人才培养系统选用联盟链，仅限于联盟成员参与，区块链上的读写权限、参与记账权限按联盟规则来制定。产教融合的人才培养系统能为系统各联盟体成员提供认证、授权、监控、审计等安全管理功能，参与人才培养的各联盟体成员都会获得相应的虚拟币。产教融合网络空间安全人才培养系统，作为开放性办学和发挥高校服务社会功能的载体，不仅能培养、锻炼大学生的网络空间安全实践应用能力，而且可以为企业提供智力服务。它是高校开展人才培养质量评估和专业评估的重要依据，有助于实现学生技能与社会用人需求的无缝衔接，促进学校与用人单位在网络空间安全人才培养上的高效精准融合。本发明结合我国网络空间安全人才的特点，利用块链式数据结构来验证与存储网络空间安全人才产教融合培养的数据，用分布式节点共识算法来生成和更新数据，用密码学保障数据传输和访问的安全，用自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据，构成基于区块链技术的产教融合网络空间安全人才培养分布式基础架构与计算范式。
Claims (7)
1.一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：其包括构成以太坊网络并组成区块链联盟体的校方节点、教务处节点、企业群体节点、教师群体节点、学生群体节点和评价机构节点，区块链联盟体均采用星际文件系统IPFS；
校方节点为区块链的创世块，是初始化区块链网络的配置区块；校方制定联盟规则并授权系统中各联盟体的网关接入节点以实现不同区块链间的互操作；校方为各联盟体成员发放初始虚拟币；
企业群体节点按与校方合作的时间顺序组成侧链，企业群体节点参与校方人才培养方案的制定，考核选拔学生并可以对学生进行订单式培养；企业群体节点由校方节点发放不等额初始虚拟币；
教师群体节点按课程性质组成侧链，教师通过教师群体节点将课程资源上传云端来获取虚拟币；课程资源加密存放在区块中，承载教育资源的区块广播全网并达成共识通过认证后加盖时间戳形成版权保护；教师群体由校内教师和企业教师组成，教师可以指导学生链上学习；
学生群体节点按年级组成侧链，学生群体节点保存着学生的成长资料，学生群体节点利用智能合约建设、管理并监控网络学习社区，学生通过参与网络学习社区活动获取虚拟币并可利用虚拟币购买服务和社区学习资料；
教务处节点为校内监督节点并主管校内教务工作，教务处节点对教师的教与学生的学进行链上督导；教务处节点链上审核教学计划，出台激励政策，鼓励教师开发产教融合金课；教务处节点向学生发放区块链校友卡，管理学生的学籍异动；
评价机构节点构建不同的专业权威的统计评价体系，对个体培养成效进行多维度的评估。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：校方节点确定有效的通信协议、统一的API和区块数据格式以及连接机制；校方节点为实习或毕业学生签发培养系统中的区块链成绩单，向用人单位提供学生的学习证据数据；校方有权决定各联盟体在培养系统中的留存时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：企业群体节点利用分布式账本技术实现企业与校方学生资源间的直接联系，区块链中的企业群体节点间共享学生培养链信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：教师通过教师群体节点发布课件、实验项目指导等教育资源获得虚拟币。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：学生群体节点中的成长资料包括个人信息、学业成绩、课外活动、网络空间安全竞赛、教育经历和工作经历。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：教务处节点的各项服务和资源可以通过验证校友卡身份的方式予以提供，校友卡增值服务设置有效期，有效期到期后校友需主动更新个人信息才能继续使用增值服务。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链的产教融合网络空间安全人才培养系统，其特征在于：评价机构节点从以太坊网络中获取教师与学生区块链数据并分析教师与学生区块链数据，进而对教师与学生的链上行为进行量化评估并将评估结果向教务处传送，由教务处定期更新教师与学生区块链成效数据。
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