Соавторы: Григорьев Иван Сергеевич
Код уникальной десятичной классификации: УДК: 37.072

Аннотация. В статье рассмотрена криптографическая технология blockchain, а также возможности ее применения в образовательных учреждениях.

Ключевые слова: blockchain, хэш, криптография, распределенные базы данных.

В образовательной системе идет активная информатизация образовательного процесса [7]. С каждым годом растет число педагогических работников, которые в своей практической деятельности используют современные информационные и телекоммуникационные технологии. [4].

На данный момент, практически каждый учитель предметник использует в своей работе персональное компьютерное устройство и имеет доступ к сети интернет. В связи с этим, была произведена модернизация средств обучения. Был образован целый комплекс, включивший в себя внушительное количество информационных и материально-технических ресурсов. Данный комплекс называется – Московская Электронная Школа или коротко МЭШ.

Обозначенная система, включает в себя множество информационных, учебно-методических комплексов, таких как: электронный дневник, журнал, библиотека.

Все эти сервисы используют в своей работе огромные массивы данных, которые хранятся на файловых серверах Городского методического центра Департамента образования города Москвы и имеют огромный информационный объем. Также данная система предоставляет своим пользователям, возможности облачного хранения своих данных. Таким образом, увеличивается объем требуемого места для хранения данных всех пользователей [5].

В этих условиях разбиение баз данных на цепочки блоков и распределение этих цепочек на отдельные машины пользователей, во-первых, позволит сократить затраты на содержание файлового сервера, во-вторых, снизит риски, связанные с физическими факторами, влияющими на хранение информации, в-третьих, также снижаются риски кражи информации, так как она хранится в зашифрованном виде. В данном случае возможно применение технологии blockchain, которая представляет собой реплицированную распределенную базу данных.

Такая база состоит из непрерывной цепочки блоков, выстраиваемой по определенным правилам, каждое звено содержит только часть информации, причем в зашифрованном виде. Одной из положительных сторон данной технологии является тот факт, что полностью потерять информацию, хранящуюся в данной информационной системе, невозможно, так как копии всех цепочек блоков хранятся на различных файловых серверах, не связанных между собой и расположенных по всему миру.

Данная технология стала известной после того, как в 2009 году на ее основе была реализована криптовалюта Биткоин. В основе нее лежат блоки транзакций, представляющие собой записанные особым образом группы транзакций. Если транзакция завершилась и была подтверждена, а также соответствуют ее формат и подписи, в таком случае она объединяется с другими, такое объединение принято называть блоком. Блоки одновременно формируются на компьютерах, задействованных в этой системе, они также называются «майнерами». Каждый блок состоит из двух частей: заголовка, содержащего свой хеш, хеш предыдущего блока, хеши транзакций и прочую служебную информацию. Такая цепочка имеет соответственно начальный и контрольные блоки [3].

Запись транзакций в блоке, в общем виде представляет собой древовидный граф, так же называемый древом хешей или хеш-деревом. Такой граф имеет вид двоичного дерева, то есть каждый узел может иметь не более двух потомков, каждый родительский узел содержит хеш, образованный от сложения хешей узлов потомков и так далее. Таким образом, корневой узел имеет свой уникальный хеш, образованный от всего набора данных. Такой способ хранения информации позволяет создать уникальную подпись всех произведенных действий, а также эффективно подтверждать достоверность произведенных операций [1].

Технология blockchain, предполагает децентрализованное хранение базы данных, такой способ позволяет снизить риски взлома и перехвата информации третьими лицами. Вся информация, разделенная на блоки, автоматически шифруется. К тому же, изменить уже внесенные данные без верификации пользователя с соответствующими правами – невозможно, так как придется изменять данные на всех носителях. Для изменения необходимо чтобы авторизированный пользователь, обладающий соответствующими правами, внес новые данные в систему, которая хранится сразу на нескольких узлах, от которых требуется получить подтверждение.

Шифрование информации относится к программно-техническому уровню безопасности, при котором ни один человек или машина, зная алгоритм шифрования, не сможет обратить результат хеширования. Поэтому доступ к зашифрованной информации имеют только верифицированные пользователи [5].

Использовать данную технологию можно не только для надежного хранения информации, но и для шифрования какой-либо важной документации или материалов. Например, для хранения и последующей отправки на пункты контрольно-измерительных материалов Единого государственного экзамена – ЕГЭ. Такой способ не исключит какую-либо утечку информации при пересылке или хранении, но злоумышленник не сможет получить доступ к украденной информации, так как она передается в зашифрованном виде, а используемый алгоритм шифрования является необратимым.

Рассматривая данную технологию, можно отметить, что ее использование не ограничивается только безопасным хранением информации. Основываясь на этом принципе, можно создавать контрольно-измерительные материалы. Для этого возможно создать базу заданий по определенным разделам курса и уже из них автоматически создавать КИМ. Одной из положительных сторон такого способа составления заданий, является тот факт, что невозможно предугадать, какие именно задания будут в каком-то определенном варианте.
Использование такого принципа создания КИМ может использоваться не только в рамках Единого государственного экзамена, но в других формах контроля результатов обучения.

Рассмотрением использования технологии blockchain в образовании занимаются и в Евросоюзе. Еврокомиссия опубликовала отчет, о проведенном исследовании по данному вопросу. Вопросы применения рассматривались с точки зрения управления и контроля образовательного процесса. К этим вопросам были отнесены: аккредитация, управление документооборотом, сертификация, оплата обучения. При этом, утверждается, что применение данной технологии не останавливается на этом и путей развития может быть столько, насколько хватит воображения [2].

Уже существуют высшие учебные заведения, которые не только принимают оплату своих услуг в криптовалюте, а уже выдающие цифровые дипломы. К таким ВУЗам относятся MIT – Массачусетский технологический институт и Никосийский университет – крупнейший частный университет на Кипре.

В Российской Федерации ведутся разработки стратегий, направленных на развитие цифровой экономики. На данный момент существует утвержденная Правительством страны программа «Цифровая экономика Российской Федерации». [6]. Говоря о возможностях применения, стоит отметить, что первоначально технология blockchain создавалась с целью сделать транзакции открытыми. Поэтому, ее можно также внедрять и в экономические вопросы образования, не только развивая экономику страны, но и для противодействия коррупции. Проводя все действия, связанные с закупками через смарт-контракты.

Целью такого контракта является отследить исполнение подписанного контракта, то есть обнаружить те условия, которые были уже достигнуты или нарушены. Обнаружив их, программа принимает самостоятельное решение исходя из заложенных программой условий. Это позволяет автоматизировать процессы оплаты товаров и услуг, исключая какие-либо действия с третьей стороны. В том случае, если не удалось избежать вмешательства в процесс оплаты, смарт-контракт отследит это и предотвратит. Таким образом, действия злоумышленника будут предотвращены и обнародованы.

Похожим по принципу работы является одноранговый сетевой протокол, придуманный американским программистом Брэмом Коэном – BitTorrent. Этот протокол используется для кооперативного обмена данными между пользователями сети Интернет. Передаваемый файл разбивается на некоторое число приблизительно одинаковых фрагментов, которые затем передаются пользователям. Передача файлов осуществляется при помощи torrent-клиентов, которые одновременно и скачивают, и отдают другим пользователям уже скаченную часть файла.

Этот способ обмена существенно ускоряет этот процесс и позволяет снизить нагрузку с серверов.

Использовать технологию blockchain можно и в системах электронного документооборота. Такие системы предлагают использование электронных документов и подписей. Внедрение в такие системы данной технологии предполагает, что сам документ и его хэш сразу оказываются у всех пользователей сети с фиксацией даты создания, что гарантирует его целостность и сохранность, а также исключает возможность подлога, так как чтобы изменить этот документ, его необходимо изменить у всех пользователей, практически одновременно.

В таком случае возникает вопрос о целесообразности использования blockchain, если уже существует проверенный на практике способ защиты документов при помощи электронной подписи. Электронная подпись – гарантирует неизменность и подтверждения наличия документа. Этот способ защиты гарантирует лишь подтверждение личности создателя или заверителя и фиксирование даты. От утери или подлога этот метод не спасает, так как даже при размещении на внутренних облачных корпоративных сервисах риск утери или несанкционированного изменения сохраняется. Облачные сервисы позволяют изменять и управлять правами доступа, тем самым ограничить круг лиц, имеющих доступ к хранящейся информации.

В отличие от облачных сервисов, blockchain может быть, как полностью открыт для всех желающих, так и только для участников сети или ограниченного круга лиц, что существенно упрощает процесс защиты.

The possibility of applying blockchain technology in an educational institution
Patrin M.A.
Master’s degree student, GAOU VO MGPU
Grigorev I.S.
PhD student, GAOU VO MGPU

Annotation. The paper considers the cryptographic blockchain technology, as well as the possibility of its application in educational institutions.
Keywords: blockchain, hash, cryptography, distributed databases.