埃及信息学杂志23（2022）187全文基于区块链的学生信息系统模型苏拉岛Mohammed Alia，Haitham Faroukb，Hussien Sharafca伊拉克穆萨纳大学理学院数学和计算机应用系b埃及苏伊士苏伊士大学计算机与信息学院计算机科学系c埃及苏伊士苏伊士大学计算机和信息学院计算机科学系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2021年5月24日收到2021年10月30日修订2021年12月1日接受2021年12月23日在线提供保留字：区块链学生信息系统（SIS）分散式账本交易有许可和无许可共识网络有状态和无状态数据A B S T R A C T区块链以链接块序列的形式存储一系列交易。因此，单个分散式分类账的概念很容易维护。访问分布式和去中心化但合作的区块链网络的参与者之间发生的交易和交互学生信息系统（SIS）可以使用分散的，可靠的和高度可信的分类账来存储重要信息。传统的教育系统遇到了一些问题，例如集中式记录保存，其中容错依赖于单个云提供商;更不用说本地托管的数据库了。区块链在教育领域的实施为一系列非功能性要求提供了新的视野，包括但不限于：安全性，不变性，独立于机构，官方记录和证书的不变性此外，对准确性和可靠性的完全所提出的模型强调数据的可用性，表现为学生在任何时候访问所有数据的能力。本文提出了三种使用区块链实现功能齐全的SIS的模型，这些SIS可以维护学生和教职员工的记录，课程注册记录和学生成绩等交易。此外，避免超级管理员或集中式公开存储的角色，因为数据完整性易受攻击。使用所提议的模式推动了电子社区的发展，在电子社区中，可以很容易地向有关各方颁发和公布真实的证书，而不需要涉及中央管理。©2022 The Bottoms.出版社：Elsevier B.V.代表计算机与信息学院开罗大学。 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http：//creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍区块链为使用分散和维护良好的数据存储实现数据完整性引入了新的视野。区块链可以在单个高等教育机构或教育机构团体的自动化管理系统中实现[1]。教育是一个核心领域，不同的利益攸关方需要分享和修改共享的信息。记录的修改可以在不同的安全级别中进行的动机电子邮件地址：suraibraheem@mu.edu.iq（苏拉一。穆罕默德·阿里），H.法鲁克@Suezuni.edu.eg（H. Farouk），H. suezuni.edu.eg（H. Sharaf）开罗大学计算机和信息系负责同行审查。制作和主办：Elsevier在SIS中使用区块链是因为越来越需要在这些关键系统中获得高安全性和信任。此外，区块链系统强调利用分散、可靠和高度可信的分类账来存储重要信息。尽管技术有着显著的魅力，但对可靠性和数据完整性的需求日益增长。学生将完全独立于区块链中的个人数据。它将为学生提供完全独立于insti- tution以及完全控制他们的数据，同时保持不变数据的完整性。区块链将使用密码技术永久记录和加密的数据存储到分散的块中。在区块生成和连接区块中使用的加密程序提高了每个区块链交易的安全性，并且区块链上记录的数据是不可变的记录，其状态一旦生成就不能改变。安全性、弹性和不可逆性都与不变性有关。区块链https://doi.org/10.1016/j.eij.2021.12.0021110-8665/©2022 THE COURORS. Elsevier B.V.代表开罗大学计算机和信息学院出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表埃及信息学杂志杂志主页：www.sciencedirect.com苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187188信任网络设计的准确性和可靠性。所提出的模型强调数据的可用性，在学生的能力，在任何时候访问他们所有的数据。区块链技术为教学提供了另一种方法。许多机构，组织和企业正在建立自己的区块链努力，以调查其在教育中的优势和用途[2在教育领域，学生的信息是非常敏感和关键的。超级管理员的存在可以检索一般管理框架，学习和研究的数据可能被视为一个大漏洞[6]。在依赖于集中系统的传统教育框架中，在记录保存方面存在一些挑战。这项新研究的目的是寻找其他记录保存的替代方法。基于区块链技术;新模型可以提供更受保护和更可信的记录存档，为所有利益相关者提供帮助[7]。本文提出了一种使用区块链来实现功能齐全的SIS的方法，该SIS维护学生它为建立全球教育学习系统提供了重要、2. 区块链技术区块链技术是最近几年著名的流行技术之一[8]。其中最重要的应用之一是学生信息系统（SIS）的数据区块链的特点是共享和可见性的准备，这对任何SIS都是必不可少的课程注册和考试分数可以被视为类似财务转移的交易;一旦提交给系统，就永远不能删除。只有通过提交另一个冲销交易才能冲销交易信息在区块链中散列;当进行时，一个区块的内容变化将使整个区块链无效[9]。每个区块都包含一个交易列表，交易列表的加密哈希，版本，以及区块链所需的其他值这意味着哈希值用于评估两个块之间的关系。详细信息将通过检查区块链上下文中的哈希值来计算每个区块都链接到下一个记录区块，并使用公共账本存储所有已提交的交易[7]。访问分布式和去中心化区块链网络的参与者之间发生的交易和交互通过分类账进行。随着新区块的加入，区块链不断扩展。每个区块都包含一条消息、当前哈希值、上一个区块哈希值、日期、区块ID等。应用程序[1]。第一区块链中的一个区块被称为创世区块，它没有父块，如图所示。1.一、所有常规交易都依赖于集中式共识，这取决于当事人。这提供了许多有趣的功能，例如降低交易成本，效率和安全性。为了获得安全，快速和干净的交易，将引入区块链链表的想法区块链系统根据不同用户的安全级别处理他们提交的交易，而不需要第三方干预服务。在学生信息系统（SIS）领域，提出了不同的模型在大学的背景下，大量的努力和成本投入到管理记录的所有教育交易发生，因为第一次学生提交他们的论文和注册课程的第一学期，直到他们毕业。在这种情况下，可以识别安全和数据完整性挑战[10]。所提出的模型通过使用散列和分散式数据存储随时可用的数据来增加安全性由大学提供的区块链信息;对所有感兴趣的各方在区块链中存储记录的不变性，敏感性和处理;共同帮助学生信息系统的良好实施[11]。区块链的链接列表可以记录所有的值，包括出生证明，社会保障卡，学生贷款等[5]，除了交易数据，如课程注册和考试成绩。2.1. 区块链的组成部分区块链是包含集合数据的块的链表。每个区块在其交易列表中有一个加密散列，以及前一个区块的另一个散列。存储事务的哈希一种加密的数据结构叫做默克尔树以下是区块链的基本术语：节点-它表示连接到区块链的计算机系统，该区块链拥有区块链的完整副本或部分副本，并且它可以具有SIS角色的几种组合。在另一种节点分类中，完整节点可以保存整个区块链列表，而轻量级节点保存部分区块列表。一个系统拥有的节点越多，它就变得越分散。区块链-它是一个分布式节点网络，维护一个区块链表，表示根据节点类型在所有节点上分发/复制的分散式分类账。每个完整节点保留分类账的完整有效副本。块-它是一个记录列表，包括一组事务。它还包含一个基于当前块状态的哈希值和另一个基于前一个块状态的哈希值。Genesis区块是区块链中的第一个区块，没有父区块。区块包括但不限于以下内容：Fig. 1. 区块链架构。●●●苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187189a. 版本- 用于比较块的两个副本以确定哪一个更新的编号。b. 交易列表-它是根据正在移交的域定义的。在SIS中，事务要么是一组关于学生/教师的无状态数据，要么是一组有品味的数据，如考试成绩的课程注册。c. 状态-它是根据域定义的。在SIS中，状态可以表示从事务列表导出的总计、计数和其他聚合数据。每当一个交易被添加到块中时Merkle Tree-一种二叉树数据结构，其中交易令牌被成对添加和散列，然后它们的结果被累加，然后所得散列与来自另一对的另一个结果连接在一起，依此类推，直到树根。共识-一种协议，用于使用区块链中的一组合作节点接受新创建的区块，而无需中央服务。共识机制是任何区块链功能的重要活动，可以将新区块添加到区块链中。甚至在区块链出现之前就出现了几种模型。其中一些[12]：工作量证明（POW），权益证明（POS），循环，N2N，领导者选举共识等，所有这些都要求多个参与者在将其永久添加到区块链之前接受交易。但是它们在应该同意的节点的百分比上有所不同。根据[12]，各种协商一致模式可分为：a. 许可的：其中共识发生在彼此已知并且被授权读/写事务的节点之间，即，联邦共识和N2N。b. 无 许 可 ： 匿 名 节 点 可 以 请 求 读 / 写 事 务 ， 即 （ POW ） 和（POS）。矿工-是不断尝试创建新区块的节点。每个矿工开始形成他的区块（即，指定的非正式区块），其涉及他所选择的交易。通常，矿工会得到一枚硬币或一小部分硬币的奖励。在SIS环境中，一个安全的选择是排除SIS区块链中矿工的存在。矿工可以通过只允许已知节点创建块来丢弃。2.2. 背景和相关工作在教育领域，介绍了几种使用区块链技术的方法本节讨论了大学领域的各种区块链模型介绍了尼科西亚大学和伯明翰研究中心使用Blockcert系统的案例研究。Blockcert系统批准控制个人官方文件、学术证书和私人数据的尼科西亚大学和伍尔夫大学主要基于区块链架构，Blockcert系统由许多组件组成，这些组件将其与教育环境相互连接。大学领域利用区块链中的哈希证书来验证学生的证书。经过认证的雇主可以验证学生作者[13]在他们的论文中讨论了雅加达的24所大学使用了现有的McRhys模型。McRhys是一个使用区块链技术记录和整合大学所有活动的模型。“分布式开放账本”是McRhys模型采用的一个概念。区块链的信息可以被所有人利益相关者有兴趣。利益相关者的角色由大学管理部门确定和配置。任何交易在被添加到不可变的区块链网络之前都要经过验证和验证。该模型的目标是解决数据的有效性，透明度，可靠性以及雇主在应用区块链分类账时轻松访问数据的问题。高校毕业证书造假是近年来引起研究者关注的一个重要问题。的另一个挑战教育机构;记录分数和等级。记录的成绩应该是不可更改的，并保存在一个基于分类账的系统。一旦一组考试成绩被记录（添加交易）到不可变的区块链分类账中，任何人都不能修改它。作为学术领域的主题，作者在[9]提出了一个基于区块链的新框架，将教育记录和组件添加到系统中，然后发布到区块链上，为所有感兴趣的各方发布。框架的中心包括单个完整节点、矿工和提供者节点。所提出的模型有助于提供区块链提供存储在其上的数据的隐私和安全性，并为教育对应的不同方提供定制的访问功能。根据[14]，EduCTX是一个全球性的高等教育信贷平台。这个平台是建立在欧洲学分转移和积累系统的想法（ECTS）。它是一个全球范围内值得信赖的，分散的高等教育信贷和评级系统，可以为学生和高等教育机构（HEIs）以及其他潜在的利益相关者（如企业，机构和组织）提供全球统一的视角。他们展示了基于开源Ark Blockchain平台的生态系统的原型实现，作为概念验证。根据[14]，提供了关于使用区块链作为未来网格的安全分布式网络基础设施的见解。首先，介绍了区块链的基本概念及其当前最先进的技术。然后，提出了一种基于区块链的智能电网网络物理基础设施架构。接下来，描述了未来网格中几个有前景的区块链应用领域。在此之后，几个潜在的困难是mentioned。根据[15]，区块链技术预计将改变交易的方式，影响广泛的可能应用领域。由于区块链技术是基于点对点网络，允许多方合作，因此选择服务系统作为单元分析，以评估其潜在贡献。他们发现了一系列促进信任和分散的品质，使服务系统的开发和协调变得更容易。3. 基于区块链的SIS3.1. 系统模型SIS最基本的要求是数据完整性和使用不可变的分类账，以及在相关方之间安全共享受保护信息的能力。区块链的特征可以使用三种模型来满足这些要求。在SIS中，数据可分类如下：A. SIS无状态数据：对学生的GPA没有影响的数据SIS无状态数据对于SIS来说相对不那么重要。典型的SIS无状态数据是课程列表、教师列表和学生列表。对于每个无状态数据列表，授权人员输入一组基本字段，但相关用户可能需要输入更多关于自己的数据，例如教师或学生修改了他的电话或地址。●●●苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187190B. SIS有状态数据：导致学生状态改变的数据例如，学生注册/退出课程。教师输入课程/考试分数。n六六六哈希0一次！;101无状态数据仍然可以被视为至关重要的，但对于某些系统来说，将它们保存在具有签署保密合同的超级管理员的传统系统中是令人满意的。传输数据在各个方面都非常重要。只有通过提交另一个冲销交易才能冲销交易。在SIS中，与角色相关的节点类型可分为：A. 监管节点i. 读取/写入学生ii. 读/写课程。iii. 读取/写入教员iv. 读取/写入大学规则设置，如截止日期等。这些规则设置管理区块链。v. 创建块。大学可以选择根据其组织将管理员角色分类为子类别。B. 学生节点i. 根据大学规定并在截止日期内读取/写入课程注册记录，ii. 根据大学规定并在截止日期内读取/写入学生自己的无状态数据的一些字段，iii. 只阅读证书/学生C. Faculty Member（Professor）节点i. 阅读/写作分数（期末考试，期中考试，课程作业）。ii. 根据大学规则并在截止日期内读取/写入他自己的无状态数据的一些字段，例如电话和地址。iii. 只阅读证书/学生iv. 创建块。D. 访客节点i. 在学生批准后，只能阅读证书/学生成绩单。ii. 仅在管理员批准后阅读课程iii. 经教员批准后，只能阅读教员访客节点表示对一组SIS信息感兴趣的外部方。3.2. 拟议基本设计所提出的模型是理论原型的形式每种模式都提供了一个基于分类账的系统。我们的范围集中在最关键的数据传输数据。当节点创建写事务的请求时，事务生命周期在SIS中开始。发送方节点经历以下步骤：A. 发送方节点创建表示新交易的交易令牌（T）。它使用分配的私钥对交易进行数字签名。然后发送到完整节点。B. 完整节点使用发送方节点的公钥认证接收到的交易，并且如果找到有效数据则接受。C. 拥有完整区块列表的完整节点尝试将交易添加到所选区块。有效块的哈希码被重新计算，如等式（1）[16]所示。其中，D. 块版本将递增。修改后的块在共识协议完成其工作之前仍然是未确认的例如，如果交易由节点A发送，则必须根据SIS的规则由最近的完整节点进行验证。节点A将只接受具有正确安全权限的用户根据其角色类型更改标记。然后，最近的完整节点将检查更高级别的规则，如提交分数的截止日期。然后，验证的区块将被发布到其他节点对等体，以确认并接受其有效性，如果它接受该区块，则该区块将被传播到区块链。每个事务包含标识创建节点和创建时间的信息每个区块都有前一个区块的加密哈希，另一个区块有交易数据。通过这种方式，区块链上发布的数据记录在达成共识后无法被在注册新节点时，出于隐私考虑，使用公共加密密钥算法生成密钥对。然后，用户可以开始使用他的私钥添加交易，被区块链所接受。一个虚假的节点/账户永远不能添加交易，因为他的私钥永远不会匹配区块链中存储的任何公钥。新节点可以请求将交易发布到区块链网络中。私钥也可以用作网络上的节点标识，如IP第1步：教师或学生注册密钥设置在区块链中，授权用户需要使用私钥在区块链上被接受。每次授权用户想要对块数据进行操作时，都需要注册私钥来签署传出事务，该密钥被授权用于读取、添加或更新数据。第2步：可以在最近的完整节点A. 使用请求事务的发送方节点的公钥解密传入事务请求。如果收到有效请求，则继续。B. 将交易添加到交易列表中，并计算新的Merkle根，该根表示当前块中的所有交易列表。交易被添加到Merkel树中。C. 在SIS中，抽象事务令牌可以是正在注册的课程代码或正在添加的标记。D. 发送方轻量级节点通过根据嵌入其中的安全级别规则仅接受合法请求来进行第一级验证。例如，教师无权更改学生的注册。步骤3：可以使用以下协议任何节点都使用其私钥加密交易令牌，然后接收完整节点在计算哈希并将哈希令牌添加到Merkle树之前对其进行解密。纯文本令牌与发送方节点地址一起添加到交易列表中，而散列令牌则添加到Merkle树中。将事务令牌添加到.X苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187191Merkle树涉及连接一对交易令牌，对它们进行散列，然后将所得散列与来自另一对的另一个结果连接在一起，依此类推，直到一个散列令牌写入Merkle树根，Merkle树如图所示。 二、A. 核查过程将包括两个步骤：1. 使用属于发送方的公钥解密每个交易。为此，将每个节点地址映射到其公钥的哈希表如果交易列表中存在纯文本令牌，则继续。2. 使用解密的交易令牌重建Merkle树。如果根的相同值被计算，则有效块被用信号发送并被广播。B. 如果即将到来的请求符合大学的全球规则，例如在截止日期内提交注册，则继续。C. 通过hash token =h（hash token n 1，hash token n 2，.）计算区块链中请求区块的所有token的hash值。. 散列令牌nI）。D. 如果请求块的哈希值等于holds，则表示用户可以被授权访问查询的数据，否则，全节点应拒绝访问请求。E. 当前块的版本将递增。第4步：结果是一个区块链，它被验证并附加到数据库区块链模型的实现是使用区块链网络和数据库进行的，如图所示。 3和图 四、所有交易信息存储在区块链系统中，无法更改或删除。3.3. SIS区块链的三种建议模型考虑到上述基本的设计定义，我们可以将手放在几个设置上，这些设置可以形成SIS的各种框架。SIS中有几个维度可以形成区块链的不同模型A. 共识机制与无许可机制。B. 交易列表定义和将交易分类为块。C. 完整节点与轻量级许可共识网络，仅接受有状态数据节点的事务。每个模型都考虑了上述每个维度，并相应地构建区块链模型1：许可共识网络，交易只接受有状态数据在第一个模型中，使用最简单的选择来构建区块链。它最适合小型组织。 模型1考虑了一个许可共识网络，其中的交易只接受有状态数据，所有节点都是完整的节点，每个节点都保留了区块链的完整副本。添加事务的sender节点负责将其添加到事务列表（通常可以是SQLite数据库），并将其添加到Merkle树。发送方节点还负责验证所有字段并验证发送方账户具有根据SIS规则创建和发送交易的授权，SIS规则在设置期间嵌入到区块链的起源块中。在这个模型中，无状态信息被保存在区块链范围之外的普通系统根据定义，许可区块链是一个私有网络。没有帐户可以创建，除非新用户（学生或亲-图二. 默克树图三. 教授/学生注册到区块链网络。苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187图五. 在模型1中创建节点的活动图。192见图4。区块链课程评分fessor）从组织的管理（Admin）获取私钥，并使用它来设置新节点。新节点只能在组织园区内的计算机上创建;因此所有节点都可以很好地识别和高度信任。设置新节点的过程不能在没有有效私钥的情况下开始，该私钥具有由管理节点使用预定义算法创建的对应方公钥私钥用于加密任何节点创建和发送的它被用作签名，允许区块链识别任何交易的所有者以进行审计跟踪。第3.2节中的第3步说明了构建交易令牌的细节，将其添加到区块并将其发布到区块链网络。请分别参考图5和图8的活动图和顺序图模型2：具有完整和轻量级节点和事务的许可共识网络，接受有状态和无状态数据在第二个模型中，只有完整节点保留区块链的完整副本，而轻量级节点保留临时的部分副本。以单个临时块的形式出现的一组交易。这种模式最适合中小型企业。完整节点是物理托管在组织内部的节点。模型2使用半公共区块链，允许轻量级节点具有只读和有限的写入权限。一个轻量级的节点可以用与完整节点相同的过程来创建：从组织的管理部门收到一个私钥，用户使用它来设置一个新节点。如果该节点是在校园网络之外创建的，则它默认为用户计算机中托管的轻量级节点。如果该节点是在园区网络内部创建的，则它默认为托管在一个组织的服务器。只有物理上存在于园区内的完整节点才能创建和发送事务，因为完整节点是可以很好地识别和高度信任的。轻量级节点可以读取与用户已读取权限的有状态事务相关的数据。它还允许用户使用immu-table事务修改无状态数据。例如，学生可以将交易发送到管理员收到一个记录的请求，以设置一个新帐户管理员生成公钥/私钥对管理员发送私钥给教授/学生Admin将公钥附加到Admin DB教授/学生使用他们的私钥安装区块链区块链创建完整节点苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187图五. 在模型1中创建节点的活动图。193管理员收到一个记录的请求，以设置一个新帐户管理员生成公钥/私钥对管理员发送私钥给教授/学生Admin将公钥附加到Admin DB匿名用户安装区块链，无需私钥教授/学生使用他们的私钥安装区块链创建具有随机生成的唯一ID的访客节点区块链创建完整节点在校外修改他的电话或地址但是，教授只能在校园内使用其完整节点添加课程标记当用户创建一个轻量级节点并将其注册到区块链时，它最初是空的。当用户请求读取学生档案或课程成绩列表时，只有这条信息被发送到他的轻量级节点并暂时托管在该节点中所有请求的数据都使用请求节点使用其私钥解密数据并存储此数据，直到Web会话结束，然后销毁它。针对轻量级节点提出了两种场景：A. 在读请求的情况下：轻量级节点发送其IP地址以及由其私钥加密的请求以确认其身份。接收请求的完整节点管理员收到一个记录的请求，以设置一个新帐户管理员生成公钥/私钥对管理员将私钥发送到教授/学生Admin将公钥附加到Admin DB教授/学生使用他们的私钥安装区块链没教授/学生的IP地址是否在校园IP范围内？是区块链创建一个轻量级节点区块链创建完整节点见图6。 在模型2中创建节点的活动图。苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187194客满节点node读取权限请求请求获准读取请求发送请求块轻量级节点读取请求其他完整节点轻量级节点全节点其他完整节点发送请求块写请求无状态数据发送请求的修改块广播（（首先检查IP是否有权访问请求的数据。然后，全节点使用属于发送节点的IP的公钥解密请求以确认身份。然后，它返回请求的报告。B. 在写请求的情况下：轻量级节点请求添加事务。一个完整的节点识别请求节点，如果它接受握手，它会发送一个可以添加事务的块轻量级节点接收整个块，并遵循第3.2步骤3中描述的细节。该块被发送回全节点，在那里它被验证，并被广播到所有其他全节点，在那里它根据普查协议被验证。请参考图1的活动和顺序图。图6和图9，分别。模型3：无许可共识网络在第三种模型中，有两种类型的节点：完整节点和访客节点。事务接受有状态和无状态数据。只有完整节点保留区块链的完整副本，并且可以添加交易，而访客节点具有只读权限。访客节点以临时块的形式保存临时部分事务集，这些临时块在会话结束时被销毁。最初，完整的节点物理托管在组织内部。模型3允许使用从组织管理部门收到的私钥在组织校园网络外部设置新的完整节点。任何未输入私钥而设置的新节点都被签名为访客节点，并且永远不会有私钥。在大型组织中，创建新事务的频率远远高于中小型组织。挑战之一交易的分类至关重要。在没有矿工激励的情况下根据[17]的作者，可以使用合同，其中发送方节点可以随机寻址服务提供商之一以执行合同代码。另一种方案让每个接收全节点从预定义的节点列表接收请求。因此只有一个完整的节点执行请求并将其添加到块中，然后将其广播给其他完整的节点进行验证和接受。请参考图7和图10分别示出了活动图和序列图4. 讨论每个用户都以私钥的形式获得一个唯一的标识符，并使用一个计数器伙伴公钥来加密来自其节点的任何交易。节点地址和公钥是见图10。 模型3中来宾节点读请求的序列图。教授/学生全节点教授/学生全节点其他完整节点读取请求（写入请求广播（图八、模型1、模型2和模型3中的全节点请求的序列图：（a）读请求和（b）写请求。图第九章模型2中轻量级节点请求的序列图：（a）读请求和（b）写请求。苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187195表1对三种模型进行了比较。型号1型号2型号3组织规模小型、私有组织需要访问权限的中小型组织具有各种需求架构一种类型的节点：全节点在组织内部。两种类型的节点：1-完整节点在物理上位于组织内部。2-轻量级节点可以托管在组织外部。两种类型的节点：1- 只要用户拥有有效的私钥，全节点就可以在任何地方物理托管。2- 来宾节点是只读的匿名节点。性能最短确认时间。更多的确认时间，因为更多的个街区.由于完整节点的数量较大，因此需要较长的确认时间。安全性灵活且安全，因为其存储数据有限，因此数据更可靠。验证每笔交易数据是否可靠。存储容量、弹性、灵活和安全。公共资源共享可扩展性允许较小数量的事务。允许无状态和有状态数据以交易但在容忍同时进行的交易方面受到限制允许同时处理大量数据和多个事务。维护性因为完整节点的数量较少，所以维护起来更麻烦。可用性只能在组织内部使用校园仍然易于维护，因为完整节点的数量适中可以在校园内使用，享有无限特权。然而，有限的特权是在校园之外。最难维护，因为完整节点校园内外无限使用。数据可以与匿名访客共享。作为根下的创世块中的对的列表存储，该根指示应当验证和发布从其树下的节点接收的任何请求的负责节点。创世块被复制到区块链的每个实例中。所有交易都将以列表交易列表的形式存储在区块链系统中，通常可以是SQLite数据库和Merkle树。在每个区块链实例中拥有Merkle树的副本可以避免更改或删除任何交易的可能性。表1中描述了每个模型的属性。如前一节所示，每个模型都有其优点和缺点;请参见表1。管理大学控制以下内容：⬛ 用户信息：有关于用户的信息（他的公共地址名称，用户名）。⬛ 授权主体：所有主体将在管理员的帐户。管理员将允许每个教员帐户使用其（管理员）帐户中的科目，并输入教员帐户的用户名和教员允许发送的科目数量。⬛ 用户模型（包括教职员工和学生）：管理员将控制所有用户，并可以将区块链用户信息添加到集中数据库中，并将区块链用户信息保存大学的教职员工控制以下选项卡：⬛ 用户信息：有关于学生的信息（ID，用户名，电子邮件）。⬛ 课程：一名教员得到一份在他的科目中注册的学生名单，并对每一个学生进行标记。管理员允许教师从他们的节点紫色标记，以便学生可以从他们的节点查看他们的标记。学生可以访问他们的帐户，并看到他们的科目（分数）。学生帐户具有以下选项卡：⬛ 用户信息：有关于学生的信息（ID，用户名）。⬛ 课程：学生有科目和相应的（标志）列表。区块链模型的实现是使用区块链网络和数据库进行的，如图3和图4所示。为例如，作为所提出的模型中的真实测试案例，如果第二阶段有10名学生参与，第三阶段有20名学生参与，则为学生创建l30区块链。每个阶段每5名受试者制作一个代币。对于第二阶段的学生有50个交易（10对5）为学生交易标记。对于第三阶段的学生有100个交易（20对 5）为学生交易标记。在把分数发给学生之后。所有交易信息将被存储在区块链系统中。无法更改或删除它们。描述了每个模型的功能，每个模型都有其优点和缺点，如表1所示。5. 结论和未来展望利用区块链，本文介绍了三种不同的区块链模型，可以匹配不同规模的组织。这三种模式避免了对矿工的需求，因为对矿工没有相反，共识协议允许一个完整的节点验证和添加交易，然后将其广播到其他完整的节点。这三种模型依赖于这样一个事实，即只能创建可信的可以存在具有有限权限模型3的基础设施基于区块链，非常适合大规模数据处理。大学可以处理学生信息系统（SIS）的方式，大大实现安全。通过分散的数据存储，存储和共享数据将变得更简单，并且可以编程到区块链中。另一个特征是，分类账可以作为维护SIS的有效指南，并且可以引入可靠的、高度可信的模型来访问和存储数据。使用UML类和交互概述图，本文在描述中解释了我们的模型的核心构建块和功能。在未来，作者计划使用智能合约和以太坊网络来测试所提出的模型，基于激活的验证，认证和标记的透明度。引用[1] Tolbatov AV，Agadzhanova SV，Tolbatov VA.使用区块链技术进行电子学习，1，no. 1，Art. no. 1，2018。[2] Liang X，Shetty S，Tosh D，Kamhoua C，Kwiat K，Njilla L. ProvChain：云环境 中基 于 区块 链 的数 据 来源 架 构， 具 有 增强 的 隐私 和 可用 性 ，2017 年 第 17 届IEEE/ACM集群，云和网格计算国际研讨会 （CCGRID），马德里，西班牙，2017年5月，pp。468-477. 10.1109/CCGRID.2017.8.苏拉岛Mohammed Ali，H.Farouk和H.Sharaf埃及信息学杂志23（2022）187196[3] Jha S，Koul S. 区块链技术在高等教育中的应用。2019年第16届AIMS国际管理会议（ AIMS-16 ） 。 访 问 时 间 ： 2021 年 10 月 29 日 。 [ 联 机 ] 。 可 用 网 址 ：http://dspace.jgu.edu.in:8080/jspui/handle/10739/2065[4] Lacity MC. 区块链基础：价值互联网; 2020年。[5] Tapscott D，Tapscott A.区块链革命：比特币背后的技术如何改变金钱、商业和世界。New York：Portfolio /Penguin; 2016.[6] Ezeudu Florence O，Eya Ngozi M，Nworgi Hope I.基于区块链技术在化学教育学 生 数 据 管 理 中 的 应 用 。 IJDTA 2018;11 （ 2 ） ： 11-22 。 doi ：https://doi.org/10.14257/ijdta.2018.11.2.02网站。[7] Kuppusamy P.高等教育系统的区块链架构。Int J LatestTechnol Eng，ManageAppl Sci（IJLTEMAS）2019;VIII（II）：124-38.[8] 林毅中，廖天全。区块链安全问题和挑战的调查。Int J Network Security 2017;19（5）：653-9. doi：https://doi.org/10.6633/IJNS.201709.19（5）.01.[9] [10]李国雄，李国雄.EduCTX：基于区块链的高等教育信贷平台。IEEE Access2018;6：5112-27. doi：https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2789929网站。[10] Meyliana M等. ，用区块链平台对抗认证文凭伪造：一个建议模型。在：2019年国际会议信息通信技术，社会和人类会议录; 2019年互联智能城市;和2019年基于网 络 的 社 区 和 社 交 媒 体 ， 2019 年 7 月 ， pp 。 63-71.10.33965/ict2019_201908L008.[11] KumarSMKVP，Kumar KK，Krishna RS，Sri PSGA. 将区块链纳入学生管理系统。Int J Innov Technol Explor Eng（IJITEE）2019;8（6）：664-8.[12] Seibold S，Samman G.共识互联网价值的不可变协议。KPMG2016;26：2001.[13] [10] Han M，Li Z，He J（Selena），Wu D，Xie Y，Baba A.一种基于区块链的教育记录验证解决方案。在：第19届SIG信息技术教育年会的会议记录，美国佛罗里达州劳德代尔堡，2018年9月，第101页。178-183. 10.1145/3241815.3241870。[14] 董志，罗芳，梁桂.区块链：面向未来能源系统的安全、分散、可信的网络基础设施解决方案。J Mod Power Syst Clean Energy 2018年9月;6（5）：958-67。doi：https://doi.org/10.1007/s40565-018-0418-0。[15] Seebacher S，Schüritz R.区块链技术作为服务系统的推动者：结构化文献综述。在：探索服务科学，Cham，2017年，pp。12-23. 10.1007/978-3-319-56925-3_2。[16] Torky M ， Gaber T ， Hassanien AE.Blockchain in Space Industry ：Challenges and Solutions，arXiv：2002.12878 [eess]，Feb.2020年，访问：10月。2021年30[联机]。可通过以下网址获得：http://arxiv.org/abs/2002.12878。[17] Wüst K，Matetic S，Egli S，Kostiainen K，Capkun S. ACE：复杂智能合约的异步和并发执行。在：2020年ACM SIGSAC计算机和通信安全会议的会议记录，美国虚拟活动，2020年10月，第123页。587-600. 10.1145/3372297.3417243。
我的内容管理
展开
