УДК 004.7;378.2

Блокчейн технологии в учебных заведениях: эффективное управление учебным процессом и безопасность документооборота

Третьякова Софья Владимировна – студент МИРЭА – Российского технологического университета.

Свищёв Андрей Владимирович – старший преподаватель кафедры Практической и прикладной информатики МИРЭА – Российского технологического университета.

Аннотация: В настоящее время технология блокчейн стала известной во всем мире благодаря своей способности обеспечивать безопасность и прозрачность транзакций в децентрализованной среде. Блокчейн может использоваться в различных областях, в том числе в образовании. Эта статья рассматривает применение технологии блокчейн для учебных заведений и рассматривает ее преимущества и недостатки.

Ключевые слова: блокчейн, технологии, ИТ, умные контракты, PoA алгоритм, безопасность транзакций.

Преимущества и недостатки использования технологии блокчейн

Одним из главных преимуществ использования технологии блокчейн в образовании является возможность обеспечения безопасности и прозрачности данных. Технология блокчейн использует криптографические методы для защиты информации, что делает ее почти невозможной для взлома. Благодаря этому, данные обучающихся и преподавателей могут быть защищены от несанкционированного доступа.

Еще одно преимущество использования технологии блокчейн для учебных заведений заключается в возможности создания децентрализованной системы управления данными. Это означает, что данные могут быть распределены между несколькими участниками сети, а не храниться в одном центральном месте. [1] Это позволяет учреждениям повысить эффективность и безопасность обработки данных.

Кроме того, технология блокчейн может быть использована для создания системы управления личными данными обучающихся. Это может включать в себя информацию о достижениях студентов, их оценках, учебных планах и других важных данных. Такая система может быть полезна для оценки академической производительности студентов, а также для повышения прозрачности и справедливости в процессе присуждения степеней и дипломов.

Недостатком использования технологии блокчейн в образовании может быть сложность ее внедрения. Для того чтобы создать децентрализованную систему управления данными, необходимо иметь техническое понимание и опыт работы с технологией блокчейн. Это может потребовать дополнительных затрат на обучение и найм специалистов, что может быть финансово невыгодным для учебных заведений.

Применение алгоритма «Proof of Authority» (PoA)

Один из алгоритмов, который может быть использован в контексте использования технологии блокчейн в учебных заведениях, это алгоритм «Proof of Authority» (PoA).

Алгоритм Proof of Authority (PoA) является одним из механизмов согласования в блокчейн-системах и используется для достижения консенсуса между участниками сети. PoA относится к классу алгоритмов Proof of Stake (PoS), которые используют стейкинг или залог как механизм выбора участников сети, которые будут создавать новые блоки и подтверждать транзакции. [2]

В PoA новые блоки создаются и подписываются назначенными авторитетными участниками (например, преподавателями или администраторами учебных заведений), которые могут быть выбраны на основе различных критериев, таких как их опыт, знания, профессиональный статус или другие факторы. Эти участники, которые имеют право создавать блоки, называются аутентификаторами.

После того, как аутентификатор создает блок, он подписывает его с помощью своего приватного ключа. Затем другие участники сети могут подтвердить подпись с помощью соответствующего публичного ключа аутентификатора и принять блок в качестве действительного. Блок схема алгоритма PoA проиллюстрирована на Рисунке 1.

Рисунок 1. Блок – схема алгоритма PoA.

Преимуществом алгоритма PoA является его относительная простота и эффективность. Так, по сравнению с PoW, который требует больших вычислительных мощностей и затрат энергии, PoA позволяет создавать новые блоки с помощью относительно небольшого количества участников сети, что может ускорить процесс проверки транзакций и добавления новых блоков в цепочку.[3]

Кроме того, использование алгоритма PoA обеспечивает высокий уровень безопасности, так, как только участники, которые имеют право создавать блоки, могут подписывать их и добавлять в цепочку. Это значительно снижает вероятность возникновения мошеннических действий и повышает доверие участников сети.

Алгоритм блокчейн для учебного заведения может включать в себя несколько различных формул, в зависимости от того, какие параметры используются для достижения консенсуса и подтверждения транзакций. Далее в работе рассматривается пример формулы, которая может быть использована в данном алгоритме.

Предположим, что в блокчейне учебного заведения используется механизм Proof of Authority (PoA), в котором новые блоки создаются и подписываются определенными авторитетными участниками. Тогда формула, которую можно использовать для подтверждения транзакций в таком блокчейне, может выглядеть согласно формуле 1:

Transaction Validity = (Signature Validity) AND (Authority Verification)#(1)

Здесь Signature Validity проверяет правильность подписи транзакции, а Authority Verification учитывает, что подпись была создана одним из участников, имеющих право создавать новые блоки.

Таким образом, если и подпись транзакции, и ее автор были проверены как правильные, то транзакция считается действительной и может быть добавлена в блокчейн. Эта формула может быть реализована с помощью умных контрактов на платформе блокчейна и позволяет обеспечить высокий уровень безопасности и консенсуса в системе учебного заведения.

Умные контракты

Умные контракты – это программы, которые автоматически выполняют договоренности между участниками блокчейн сети без необходимости посредников. [4] Контракты написаны на языке программирования и хранятся в блокчейн, что обеспечивает их прозрачность и безопасность.

Для учебного заведения умные контракты могут быть использованы для автоматической обработки и учета различных операций, таких как оплата за обучение, выдача сертификатов и дипломов, проверка и подтверждение достижений и многое другое.

Примером применения умных контрактов в учебном заведении может быть создание контракта для автоматической обработки и учета оплаты за обучение. В таком контракте можно определить, какие услуги и курсы предоставляются, какие сроки оплаты, какие штрафы за просрочку и т.д. Контракт будет автоматически обрабатывать платежи, проверять их соответствие условиям договора, и в случае необходимости начислять штрафы. Это позволит учебному заведению упростить процесс оплаты, уменьшить количество ошибок и повысить эффективность управления финансами.

Другим примером применения умных контрактов может быть выдача сертификатов и дипломов. Контракт может автоматически проверять выполнение требований для получения сертификата или диплома, например, успешное прохождение курса, сдачу экзамена и т.д. После выполнения всех требований контракт может автоматически создавать и выдавать сертификат или диплом в формате электронной записи, что упрощает процесс выдачи документов и уменьшает время и затраты на их обработку.

Для создания и развертывания умных контрактов необходимо использовать специальные инструменты и платформы, такие как Ethereum, Hyperledger Fabric и другие. Наиболее распространенным языком программирования для умных контрактов является Solidity, который используется на платформе Ethereum.

Пример кода на Solidity для создания умного контракта, который может использоваться для выдачи сертификатов или дипломов с помощью механизма Proof of Authority представлен на Рисунке 2.

Рисунок 2. Программный кода для создания умного контракта.

Этот контракт определяет адрес университета, адрес студента и хеш сертификата. Функция issueCertificate позволяет университету выпустить сертификат и пометить его как выданный. Функция verifyCertificate позволяет университету или студенту проверить подлинность сертификата, сравнивая хеш сертификата, переданный в параметре, с хешем, сохраненным в контракте.

Умные контракты могут помочь учебным заведениям автоматизировать и упростить процесс выдачи сертификатов и дипломов. Контракт может хранить данные об учебном заведении, студентах и сертификатах, а также обрабатывать запросы на выдачу и проверку сертификатов.

Выводы

1. Технология блокчейн может быть очень полезна для учебных заведений, так как она позволяет существенно упростить и ускорить процессы выдачи сертификатов, дипломов и других документов, связанных с образованием.
2. Алгоритм POA является одним из наиболее эффективных для использования в учебных заведениях, так как он позволяет гарантировать безопасность и конфиденциальность данных, а также уменьшить время на проверку транзакций.
3. Использование умных контрактов также могут быть эффективно для учебных заведений, так как они позволяют автоматизировать многие процессы и упростить работу администрации.

Таким образом, применение технологии блокчейн в учебных заведениях может существенно повысить эффективность и качество обучения, а также повысить уровень доверия к учебным заведениям у студентов, работодателей и общества в целом. В будущем есть возможность проводить дополнительные исследования и тестирования для определения оптимальных методов применения технологии блокчейн в учебных заведениях, а также для оценки экономической эффективности таких решений.

Список литературы

1. Технология blockchain. Принципы работы и перспективы применения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-blockchain-printsipy-raboty-i-perspektivy-primeneniya.
2. Proof-of-Authority consensus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://apla.readthedocs.io/en/latest/concepts/consensus.html.
3. Proof of Authority consensus [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://www.geeksforgeeks.org/proof-of-authority-consensus.
4. Блокчейн и «умные контракты» как ключевые факторы развития «цифровой экономики» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://panor.ru/articles/blokcheyn-i-umnye-kontrakty-kak-klyuchevye-faktory-razvitiya-tsifrovoy-ekonomiki/47490.html.