基于联盟链的学生成长溯源系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于联盟链的学生成长溯源系统。

背景技术

追溯系统在各个行业都得到了广泛的采用，比如食品的溯源。所谓学生成长溯源系统，就是利用互联网数据采集技术，对于学生成长进行追踪的控制系统。学生的成长追溯系统可以真实有效地记录他们的“成长足迹和历程”，但是学生隐私得不到有效的保护。

区块链作为分布式账本，具有去中心化、数据不可篡改和集体维护等特性，已经被广泛应用在金融、医疗、能源等各个领域。区块链技术根据读写权限的开放程度，分为公有链、联盟链和私有链三种，不同类型的区块链适用于不同的应用场合。其中，公有链的读写权限对所有人开放，其验证节点遍布于世界各地，所有人共同参与记账、维护区块链上的所有交易数据。私有链的读写权限掌握在某个组织或机构手里，由该组织根据自身需求决定区块链链的公开程度。联盟链的公开程度介于公有链、私有链之间，多个机构一起管理维护的区块链。联盟链由联盟内成员节点共同维护，节点通过授权后才能加入联盟网络。

将区块链技术高效地应用于学生成长溯源领域，既可以真实有效地记录他们的成长足迹和历程，让学生能自主规范自己的言行，通过了解其他学生的行为表现，端正自己的言行举止，但目前缺乏相关的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于联盟链的学生成长溯源系统。该系统将区块链技术与原始信息数据相结合，利用联盟链的半公开透明，既能保证链内学生数据公开共享，又不会对外界暴露学生信息。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于联盟链的学生成长溯源系统，该系统包括：数据接入层、数据存储层、区块链基础层、应用与接口层。

所述系统采用超级账本Hyperledger Fabric实现，记录学生自童年时期至大学阶段身体、心理的变化。

所述系统数据接入层由学校教师、后勤工作人员、医生等对每个学生各个阶段身体健康数据、心理健康数据、学习成绩、上课注意力集中数据进行收集并上传，与数据存储层进行通信。

所述系统数据存储层用于收集存储数据接入层上传的数据，并向区块链基础层提供用于写入区块链账本的溯源数据。

进一步的，所述区块链基础层提供用户认证加入、共识算法机制，通过智能合约将溯源数据自动上链存储至区块链分布式账本中。

进一步的，所述应用与接口层包括大数据管理平台、大数据分析平台、区块链管理平台、外部集成接口，提供外部数据的入口，对外提供溯源信息。

进一步的，所述溯源系统由多个联盟链组成，一个县的幼儿园至中学组织可以构成一个县级联盟链，县级联盟链作为一个组织加入市级联盟链。市级联盟链分别由幼儿园组织、小学组织、初中组织、高中组织、大学组织构成。联盟链中一个通道为一个区块链，县级联盟链中储存同种类型数据的通道相互连接形成更长的通道。

进一步的，所述溯源系统联盟链中每个学校代表一个peer节点，分别负责记录学生身体健康状况、心理健康状况、上课注意力集中状况、学习成绩等。一个幼儿园即为区块链网络中的一个节点，多个幼儿园为多个节点，幼儿园设为一个组织。学生升学之后，由小学、中学、大学继续对学生各项数据进行采集上传至区块链网络，小学为第二个组织。初中为第三个组织，高中为第四个组织，大学为第五个组织。每个组织中有多个节点参与，组织节点之间相互背书。

进一步的，同一个联盟链内信息公开透明，学生能够看到其他同学的数据信息，可以在比较中反思自己的不足，在榜样中学到经验。学生还可以参考比自己年龄大的学生在自己这个阶段会出现的一些心理或者身体上的问题，方便及早地做出预防相出对策。

进一步的，溯源数据采集到区块链系统中，用户最终通过终端设备进行数据查询。区块链账本数据通过API接口传入上层业务系统，fabric溯源系统存储信息之后，上层应用软件/网页可为终端用户提供接口进行成长数据查询。

本发明的有益效果在于：

1、本发明利用区块链的不可篡改的特点，将学生的各项信息存储进区块链中，解决学生成长溯源系统的信息防篡改问题。

2、本发明利用联盟链的半公开半透明的特性，既能保证链内学生数据公开共享，又不会对外界暴露学生信息。

3、避免了市级联盟链对众多县级学校数据的的直接收集管理，县级联盟链独自维护本地数据，解决了大城市数据上链繁琐的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

图1为本发明的系统层次结构图；

图2为本发明的系统区块链示意图；

图3为本发明系统县级联盟链网络架构图；

图4为本发明系统成长溯源系统数据交换过程；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。以下说明是本发明的部分实施方式，在未取得允许之前，在本发明所提供的附图和说明材料基础上得到的其他实施方式，也均处于本发明所保护的范围之内。

图1为本发明公开的基于联盟链的学生成长溯源系统的层次结构图，包括数据接入层、数据存储层、区块链基础层、应用与接口层。数据接入层对每个学生各个阶段身体健康数据、心理健康数据、学习成绩、上课注意力集中数据进行收集并上传，与数据存储层进行通信。数据存储层用于收集存储数据接入层上传的数据，并向区块链基础层提供用于写入区块链账本的溯源数据。区块链基础层提供用户认证加入、共识算法机制，通过智能合约将溯源数据自动上链存储至区块链分布式账本中。应用与接口层包括大数据管理平台、大数据分析平台、区块链管理平台、外部集成接口，提供外部数据的入口，对外提供溯源信息。

进一步的，如图2所示，本发明系统区块链示意图由县级联盟链和市级联盟链组成，先以一个市的学生溯源为例。不同地方学生的各项成长数据分别由不同的联盟链来管理记录，各个地方学校作为组织加入当地县级联盟链中，县级联盟链以组织的身份加入市级联盟链。在这个系统，每个刚入学的学生都会被分配一个专属的学号，这个学号就是他们在这个系统的身份ID。每个学生从幼儿园入学，到大学毕业，整个过程中所有的参与者都可以通过学生的专属学号查询到每个阶段学生的成长状况。

在县级联盟链中，幼儿园为第一个组织，小学为第二个组织，初中为第三个组织，高中为第四个组织。一个幼儿园即为区块链网络中的一个节点，多个幼儿园为多个节点，每个幼儿园节点通过教师、后勤工作人员、医生等对每个学生各个阶段身体健康数据、心理健康数据、学习成绩、上课注意力集中数据进行收集并上传至不同的通道中，有多少个通道就有多少条区块链。

学生升学之后，由小学、中学、大学继续对学生各项数据进行采集上传至区块链网络，溯源数据储存在区块体中，区块头存储前一个区块的哈希，通过这个哈希将不同区块链连接起来。

每个县级联盟链分别负责记录维护本地的学生成长数据，同时为市级联盟链提供所记录的区块数据，市级联盟链直接将众多县级联盟链提供的区块链组成一个更大型的联盟链，避免了市级联盟链对众多县级学校数据的的直接收集管理，县级联盟链独自维护本地数据，有利于系统对数据的管理。

进一步的，如图3所示，县级联盟链中每个组织都有承担不同功能的节点。提交节点(committer peer)负责将数据加入到区块链中，背书节点(endorse peer)用来模拟交易，主节点(leader peer)负责和orderer节点通信，整个组织只有一个，锚节点(anchorpeer)代表当前组织与其他组织进行通信。每个组织中记录学生同种类型数据的的信息存储在同一个通道中，即存储在同一条区块链中。

进一步的，如图4所示，成长溯源数据采集到区块链系统中，最后用户需要通过终端设备进行溯源数据查询。在整个溯源过程中，存入区块链的账本数据通过API接口传入到上层业务系统，上层业务系统为终端用户提供接口查询。

综上所述，发明的目的是提供一种基于联盟链的学生成长溯源系统，本发明系统包括数据接入层、数据存储层、区块链基础层、应用与接口层。本发明利用区块链的不可篡改的特点，将学生的各项信息存储进区块链中，解决学生成长溯源系统的信息防篡改问题。利用联盟链的半公开半透明的特性，既保证了链内学生数据公开共享，又防止了学生信息泄露的风险。县级联盟链独自维护本地数据，避免了市级联盟链对众多县级学校数据的的直接收集管理，解决了大城市学生成长数据上链繁琐的问题。

以上本发明所公开的说明，使相关领域的工作者能够实现或者使用本发明。在不脱离本发明所涉及的核心创意的前提下，相关专业技术人员可对本发明内容进行改进和创新。