文摘

由于传统职业教育平台的效果差,很难满足当前需求的网络教育平台。为了解决这一问题,本文设计一种基于区块链的职业教育平台系统和物联网技术(物联网)。首先,系统访问控制策略基于区块链技术引入教学体系,提高教学的安全系统。然后,为了解决单点故障和高效传输的物联网环境中的访问控制问题,本文提出了一个访问控制策略主要基于侧链合作。这种策略介绍了侧链扩展区块链,提高数据区块链的承载能力。为了满足高速数据传输的要求,本文设计一个访问控制模型主要适用于侧链区块链结构。实验结果表明,与其他算法相比,本文系统的数据请求的速度更快,和存储空间小。因此,提出基于区块链和物联网技术可以满足使用要求的职业教育平台。

1。介绍

“教育是科技发展的基础。“今天的世界是由信息技术、特别是物联网迎来了互联网时代的一切1]。COVID-19爆发在2020年也间接促进了网络教育的热潮。它改变了刚性系统教师和学生之间的时间和地点,使学习方法多样化和更人性化2]。自进入21世纪以来,中国的教育行业发展迅速。高关注信息化、网络职业教育已逐渐进入人们的视线,已经逐渐被大多数人接受3]。这极大地支持,进一步优化网络教育行业。从全球的角度来看,网络职业教育获得动力,但仍有许多问题4]。例如,信息不对称,在资源匹配和对接困难,困难在维护知识产权的内容,交易成本高,和其他现象仍然阻碍进步的在线职业教育在许多情况下,行业的几个缺点。

区块链是一个数据库,安排在一个特定的序列基于时间序列数据组(5],它遵循了加密技术来保护数据安全。它包含的信息,包括历史交易数据,等,是一个开放的和长期的信息块发生在一定的建立集团(6]。在某种程度上,区块链技术的核心要素包括区块链数据结构,分布式算法,节点共识的加密手段,智能自动化脚本代码组成的合同,分布式基础设施、计算方法等。7]。上述元素保证数据区块链技术的特点,如生成、验证、存储和更新的数据,以及数据的安全8]。与此同时,区块链也有分权的优势。在当今世界,最突出的应用这项技术是比特币9]。它的优势在于减少中间环节,和货币密码更方便的对接。

当前互联网技术而言,仍有许多职业教育平台的开发中存在的问题,如信息不对称、未被承认的教育经验,证书,等等。区块链技术的发展和逐渐成熟,它已经出现在相关产业的视野,参与信贷支持,信息加密、合同和其他方面。还有一个高教育行业的发展空间(10]。这种技术常常用于教育行业:(1)分发学习记录存储。(2)提供一个权威的、低成本的网络教育认证制度。(3)而不是聪明的合同,发挥教育合同和凭证的作用。(4)存储教育资源和科研成果,而不是版权证书等证书。(5)作为知识货币,分散的世界扮演的角色的知识库。

工业革命和信息的发展,互联网已经彻底改变了美国的教育模式。学习方法,如远程教育和网络课程,如雨后春笋般冒了出来。虚拟财产的证明,区块链进行知识资产流通的过程中教师、学生、甚至家庭(11]。然而,教育区块链形式的证明知识资产流通、存储各类数据的在线教育社区。教育的人员组成区块链包括供应商、学习者和宣传12]。数据存储可用于记录各方之间在社区的活动,进而鼓励他们更积极主动,使社区和教育系统工作良好,从中受益。

区块链技术的兴起引起了学术界的广泛兴趣,政治和业务。各种优势的这种技术一定会取得优秀的成果和教育行业的影响13]。特别是在职业教育平台,其价值观和方法主要包括以下:(1)促进健康、高效和可持续使用开放教育资源(OER)。教育产业在21世纪变化日新月异,丰富的资源。教师和学生都更方便数字资源(14]。然而,问题,例如版权意识和各种各样的资源,也是困扰人们。如何创建一个健康、高效和可持续发展的教育资源系统领域的困难和痛苦点OER在现实世界中。区块链技术可以有效地解决问题;因此,在有机会搬到新的高度。(2)形成一个学生信息数据库,建立一个新的教育和学习机制。区块链技术的记忆能力完全可以记录学生信息并保持它作为生活的档案15]。教育机构可以记录或检索相关人员数据库中的数据没有空间和制度约束,这大大减少了不完美的信贷和学校社团的断开的现象在教育行业。(3)建立一个分散的教育平台,促进教育公平。目前,大多数中国教育行业的公共教育;教育资源由政府控制和公立学校。然而,人们的知识水平或学习状态的某些主题必须经由相关学历和文凭。但是文凭和学位是不准确的证据的能力。因此,分权有助于教育公平和防止垄断(16]。(4)实现网络教育的“真正的自我组织”操作。区块链的结合技术和网络学习的发展方向是两个行业在未来一段时间,和一个比较光明的未来。区块链技术能改善和调整网络教育网络实现网络教育的“真正的自我组织”操作。

大多数现有的教育系统采用集中管理的方式,他们面临许多挑战在可伸缩性、数据安全和隐私,多党合作和数据共享。区块链技术可以从根本上确保数据完整性、安全性和可持续性职业教育平台。物联网技术利用现有网络基础设施集成各种物理设备与网络之间实现信息交换与事物和事情和人。针对这一点,本文设计了一个基于区块链的职业教育平台系统和物联网技术。

本文的创新和贡献如下:(1)系统访问控制策略基于区块链技术引入教学体系,提高教学的安全系统。(2)为了解决单点故障和高效传输的物联网环境中的访问控制问题,本文提出了一个访问控制策略主要基于侧链合作。这种策略介绍了侧链扩展区块链,提高数据区块链的承载能力。(3)为了满足高速数据传输的要求,本文设计一个访问控制模型主要适用于侧链区块链结构。

本文包括四个主要部分:第一部分是引言,第二部分是职业教育平台的方法基于区块链和物联网技术,第三部分是结果分析和讨论,第四部分是结论。

2。方法

2.1。教学系统设计基于物联网技术

教学模块的建设物联网技术的帮助下可以改变教师传统的教学方法。充分利用网络技术可以使教学更丰富多彩的和解决无聊的课程内容的问题。职业教育的模块主要包括智能教室、智能设备、智能课程,等等。物联网主要通过教学资源的优化改善教室的管理,实验室,和其他教学资源。物联网可以结合这些硬件设施与互联网从而达到一个新的水平的职业教育。图1基于物联网技术的是职业教育模块。

物联网在图书馆也模块建设职业教育的内容之一,这使得使用物联网管理图书馆的数字化,使图书馆智能的方向发展。虽然图书馆有一个广泛的阅读资源,图书的位置可以通过物联网技术快速找到。这大大提高了图书馆的指导效果,也缓解了图书馆工作人员的压力。

在本文的模块设计,建立职业教育在物联网技术实现“以人为本的概念。“这集教学、物流、生活,和技术部门通过物联网技术在校园。通过职业教育平台,各种各样的校园信息和项目集成,实现人与人之间的互连,人,和事,东西和事情,为教师和学生服务。图2显示了整个模块的结构基于物联网技术的职业教育。

2.2。基于块的系统访问控制方法链

在物联网领域、访问控制需要能够快速响应和回复请求。常用的方法访问控制策略的使用在物联网领域的区块链是将建筑划分为两个部分:区块链端和物联网设备(17]。然而,教育领域的物联网,不仅有大量的节点,但也很多节点不需要完整的资源请求和上传他们在同一时间。教育数据的同时,更重视的是学生,所以重要的是不仅要验证的安全访问控制模型,而且还要验证每个设备连接到物联网的安全。

鉴于上述访问控制教育领域的物联网体系结构问题,本文设计一种战略教育物联网架构,如图3。架构是基于资源的使用客户,区块链网络和设备三个部分结束,和客户端和设备方面的资源上传和请求者,分别。其中,客户端负责授权上传、策略和资源利用资源。同时,区块链连接的客户端配置SDK和区块链实现客户端网络连接。这部分通常是一些边缘的设备终端计算能力较弱。因此,他们与区块链网络连接通过网关发送请求的资源。通过统一的每个终端的请求流和分离,避免冲突的请求,请求的高速传输是实现。

区块链网络的主要逻辑策略的一部分。物联网设备的认证设计;也就是终端连接到区块链网络需要提前登录和验证才能被允许连接。Ethereum数据确认过程的分析,可以发现,每个操作Ethereum需要完整的节点上确认,这是Ethereum吞吐量较低的主要原因。然而,教育物联网环境中,由于终端重复请求的批处理操作,它不需要确认整个节点为每个操作只有确认操作的关键。因此,在本文中,区块链侧链上的智能合同模块,和侧链执行访问控制策略。侧链的数据打包和发送到等离子体合同与Ethereum矿工算子和分批发送。主链,Ethereum只需要获得事务通过等离子体的散列值批量合同并同步Ethereum锁定,这不仅提高了访问控制的速度,也意识到分散的访问控制。

在教育物联网的访问控制中,我们不仅要有一个简单和清晰的权力分工也防止overauthorization和隐私数据披露的风险。因此,有必要将访问控制权限根据使用场景的特点。对于教育物联网场景,最重要的是防止数据泄漏。尽管研究人员设计一些常见的方法模型,如角色设置和权限设置,防止非法访问,该方法具有较高的要求保护措施的设计。预防方法是破解的,无法无天的人可以迅速获得各种数据资源,导致学生遭受不可挽回的损失。为了更有效地防止数据泄漏,本文设计一种基于主侧链合作访问控制模型。可以分开每个访问请求接收的数据的来源,以达到防止数据泄露的影响。图4模型架构。

直接连接部分的主体和对象、模型设计主题和对象信息的点的信息。主题信息访问控制执行点相互作用,负责传播主体的访问请求和主题信息,以及处理请求后返回执行结果。对象信息的一点是与对象交互的执行点资源,负责收集对象和资源属性。当一个访问请求时,它上传所需的对象引用的资源信息的访问控制策略。这个设计模块的直接访问外部实体的内部模型和避免非法入侵。同时,数据直接返回的输出连接实体通过执行点,这有效的避免了数据的泄漏,因为信息处理的设计点是不同的访问控制策略的执行和存储。当请求发生时,处理点直接调用设计访问控制策略来判断请求。处理点只允许调用访问控制策略并不能修改政策。允许查看政策每次将撤销完成本访问请求后,有效地避免了信息披露的访问控制策略。

本文完成了授权决策和决策信息管理的访问控制权限通过三个智能部署在侧链上的合同。三份合同婚约,访问控制合同,监督合同,分别。合同的交互模式如图5。

侧链,区块链部署的婚约,维护一个表的信息管理和访问控制合同。监控合同然后部署在第二块,其中包含time-tolerance功能监视游客的频率,并允许批量访问指定范围的访问。同时,监控合同清单违规游客,可以记录和自律。用于访问控制块后合同,每个区块链连接不同的网络设备,访问控制,合同维护访问策略表,和访问记录;当有一个访问请求时,访问控制可以访问策略定义的合同,和监管合同的测试结果,对访问请求,当有一个新的访问控制策略加入,不断添加新的访问控制合同链。

防止数据被篡改,区块链需要同步数据的验证。该算法在18)是用于区块链。在该算法中,每个数据的哈希值是通过散列算法计算,只有根散列中生成区块链可以同步验证数据。然而,这种算法也有缺点。可以很难确认某些数据不存在。因此,等离子体现金框架使用算法在文献[19),安排上的数据链根据元素的序列数据形成一个有序序列的叶节点。当没有交易的地方,叶子节点直接存储空值。当你需要验证的数据不存在,您只需要搜索的数据位置,找到空的位置完成不存在的证据。在侧链上的访问控制信息存储,执行散列锁定使用算法在文献[19],马克尔根是Ethereum同步主链。一旦信息被篡改,默克尔根也将改变。主链负责数据验证,而侧链负责数据存储和请求处理,不仅可保证数据的真实性,还大大提高了区块链的吞吐率。文学的算法流(19)如图6。

在Ethereum区块链,攻击者攻击共识机制修改数据块的主要原因区块链的安全受到威胁。本文采用攻击模型提出了(20.]分析的安全Ethereum区块链通过常用的战俘共识机制研究人员作为一个用例。随机二项过程是用来描述之间的竞争面临的信任链和攻击链Ethereum区块链。攻击者补偿k块差距通过伪造比信任链链长。其中,成功地抵消的概率k块的差距(GRP)类似于赌徒的破坏问题。攻击链的长度的概率成功攻击的时候不小于信任链的长度。计算如下: 在哪里u信任节点的概率是被下一个块会计吧,攻击节点的概率是被下一个块会计吧, 。

获得攻击链的阻碍进步的确切数字,潜在的进步攻击链可以被看作是一个泊松分布假设需要在信任链的平均预期时间产生一个街区。(表达的分布的期望值2)如下:

为了计算的概率攻击链长度达到信任链长度,进步的泊松分布概率密度攻击链块的数量乘以攻击链长度的概率仍然达到这个数下的信任链长。的概率u成功的攻击者篡改数据块是由以下几点:

为了避免无限求和(3),它进一步转化为以下:

3所示。结果分析和讨论

为了验证该算法的可行性,一个测试在实验室成立云计算环境。在云环境中,服务器集群包括五个工作站与英特尔Corei7 cpu, 128 GB DDR4内存,512 GB, SSD硬盘。码头工人在集群上运行环境部署,数据共享系统是基于hyperledger织物区块链平台运行。统计各种指标的系统操作,所有的数据都是10个实验的平均值。

仿真系统模拟用户上传文件到云并授权文件访问权限的数据请求者通过区块链。有两个服务器运行:连锁连锁公共服务和私人服务,分别。有100个模拟数据请求者。图7显示数据请求所需的时间曲线节点公共链从请求到数据采集。请求节点数量的增加,节点的数据同步时间大致是稳定的。它表明,系统提出了更有效的文件共享。

块的生成效率,块的总数增加,见图8。根据仿真数据,一个块的世代时间显示了一个上升的趋势,这是因为区块链中的共识算法需要同步整个链的成员之一。作为本文的算法采用一个安全的数据共享模型和算法,平均一代时间是在可控的范围内。

表1比较本文的算法与几个从五个角度研究结果,可以看到,该模型具有一定的优势。

越来越多的设备和请求的教育物联网,访问控制合同的代码量也迅速增加,在存储区块链把巨大的压力。存储空间使用的规模和增长率取决于访问控制策略的架构。因此,存储压力区块链设计时应充分考虑访问控制合同。目前,常用的预防和控制策略主要包括文献[22]和文献[23]。文献[22将角色与权限和用户通过角色的系统获得相应的权限。它可以支持跨域控制和设备物联网环境的异质性。该策略在文学(23]以属性为关键要素和实现动态节点安全访问控制权限通过属性关联的权限。为了分析存储压力引起的区块链上的访问控制策略,两种常用的访问控制策略设计并与合同提出的策略分析增加大小的设备。合同信息表所示2。

假设设备的数量t,和每个设备发起访问控制请求。在这种情况下,对于每一个部署在合同设备的访问控制策略,主机和对象对生成。也就是说,合同是部署在这一政策。从这,我们可以得到的表达式合同大小随设备的数量。

本文的战略公式如下:

在文献[战略公式22)如下:

在文献[战略公式22)如下:

画函数图像如图9根据函数表达式。从图可以看出9,代码量的策略在文学22)增加迅速,设备数量的增加,这是高于策略设计摘要如果设备的数量大于4。虽然代码增长率的策略在文学23)低于策略(22),增长速度仍然快与策略。与其他常见的策略相比,该策略提出了不仅保证了数据传输的效率,还可以节省大量存储空间,这是更适合工业物联网的大规模节点的应用场景。

访问控制策略的生成时间是一个重要的指标来衡量访问控制模型的质量。验证该模型的效果在政策的一代,传统的区块链物联网访问控制模型设计进行比较实验。测试本文中的模型和其他模型,并记录的平均时间为这个数字的访问。随着侧链不需要确认,为了更直观地看到模型的生成速度控制策略,本文的模型是穿上Ethereum测试链实验(见图10)。

政策有一个高层的世代时间的增加数量的并发。然而,主侧链合作访问控制模型提出了可以产生更快的访问策略,和延迟的政策一代往往是稳定在高频访问。根据实验数据,本文模型更适合大规模的应用教育物联网终端的节点。

摘要Matlab 2018 b是用于模拟,实验结果如图所示11。从图11可以看出,成功的概率的攻击者篡改数据块随块差的增加而减小k。当不同块的数量是相同的,攻击者的的概率与篡改数据块增加成功的概率获得会计的下一个块(即计算能力)。因此,当攻击者拥有更强大的运算功能,它更有可能篡改数据块,变成一连串的信任。因此,攻击者的攻击的有效性可以减少增加信任链块的数量,以便他们足够长的时间,通过增加算术能力。由于大量的设备通常出现在一个物联网生态系统,每台设备可以作为光节点在一个Ethereum区块链与turing的属性。因此,物联网设备的访问控制机制基于Ethereum摘要区块链满足物联网生态系统的安全需求对设备的访问控制。

4所示。结论

传统的职业教育平台有一些问题,比如不安全数据,可信度低,信息不对称和困难的资源匹配和对接。针对上述问题,本文设计一种基于区块链的职业教育平台系统和物联网技术。首先,基于区块链技术的系统访问控制策略引入本文的教学体系,提高教学的安全系统。然后,一个访问控制策略提出了基于主侧链合作解决单点故障和高效的传输在物联网环境下的访问控制问题。最后,为了满足高速数据传输的要求,本文设计一个访问控制模型主要适用于侧链区块链结构。实验证明,该技术基于区块链和物联网提出了能有效实现实践教学活动的可靠和高效的操作在职业教育平台。然而,目前,区块链技术仍不成熟,基础设施的不完美,和信息传输的成本仍相对较高。为了实现真正的实现和支持相关的业务领域的教育,将会有许多技术实现需要更深入的研究和探索的问题。

数据可用性

标签数据集用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。