基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法与流程

本发明涉及信息安全技术领域，具体地，涉及一种基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法。

背景技术：

随着互联网普及，多种多样的在线学习应用出现在人们的日常生活中，是一种基于网络的学习行为，以网络为介质的教学方式，通过网络，学员与教师借助网络课件，随时随地进行学习，与此同时，线上知识问答等学习竞赛也成为人们获取知识、检验学习成果的重要途经。在线上知识问答等学习竞赛类的终端应用中，应用后台会收集到非常多的答题记录数据，包括答题人信息，答题人答题数量以及答题人答题正确率等。为了提高这类应用对每一位使用者学习情况的针对性，可以对这些答题记录进行统计分析后，重新调整题目推送的策略。

但是在现有的答题记录存储系统中，答题记录存在被篡改的风险，不利于对答题记录做进一步的统计分析。其原因在于，现有答题记录存储系统采用的是集中存储方式，而这种集中存储方式容易被攻破，只需要攻破数据库，就能随意篡改既定的答题记录。特别是对于同时作为使用者和维护者的内部人员，可以直接接触到数据库，通过篡改数据库内容就能很容易的实现答题记录的造假。为此，本领域亟需提供一种能够保障答题记录的可靠性和可追溯性的存储及分析技术。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。

但是，如果将区块链技术的共识机制和可追溯性直接应用于线上知识问答等学习竞赛的应用终端中，通常存在如下技术难题：

如何确保所有使用者答题记录的安全性和一致性、如何选定谁作为所有使用者答题记录信息的记录节点、如何读取利用使用者答题记录信息有效提高使用者的学习效率。

为此，本领域致力于研究一种能够融合区块链与学习竞赛应用终端之间的网络构建机制，以解决上述的技术难题。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

针对现有技术中的存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法，该系统及方法将使用者的答题历史记录保存在区块链中，利用区块链的共识机制防止答题历史记录被篡改，并通过记录的可追溯性帮助分析每一位答题者的题目掌握情况和每一道题目本身的质量情况，并以此作为下一周期的题目推送策略调整提供可靠依据，从而提高使用者在答题后掌握知识的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于区块链的答题记录数据存储及分析系统，包括：管理服务器以及多个使用者终端；其中：

多个所述使用者终端之间共同采用公有链方式建链，构成区块链网络；每一个所述使用者终端均包括数据存储模块和数据传输模块：所述数据存储模块用于存储答题记录数据；所述数据传输模块用于使用者终端之间的答题记录数据传输；

所述管理服务器与区块链网络连接，包括题目数据库模块、数据读取模块、数据分析模块以及管理模块：所述题目数据库模块用于向使用者提供题目；所述数据读取模块用于读取区块链网络中的答题记录数据；所述数据分析模块用于对得到的答题记录数据进行分析，并将分析结果输出至管理模块；所述管理模块用于为每一个使用者终端分配唯一标识及其对应的公钥以及私钥以及向使用者终端推送题目。

优选地，在区块链网络中，通过管理服务器建立创世区块；所述创世区块为区块链中的第一个区块，用以存储每个使用者的初始特征信息，用以作为第一批题目推送范围制定的参考依据。

优选地，所有使用者终端通过权益证明机制验证自己是否被选为记录节点；

如果某一使用者终端被选为记录节点，则根据区块数据结构，将答题记录数据采用私钥加密打包，生成新的区块，在已有区块链的链尾添加新生成的区块，并将这一区块广播至其余使用者终端；

未被选为记录节点的使用者终端，则删除自己接收到的其余新信息，转而接收被选为记录节点的使用者终端广播的新生成的区块。

优选地，所述数据分析模块对得到的答题记录数据进行分析的方法为：

数据分析模块对区块链网络中每条答题记录进行统计分析，从使用者维度上，得到每个使用者终端对不同类别题目的掌握情况，包括：使用者答题正确率信息以及使用者答题耗时信息；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题目的出题质量情况，包括：题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息。

优选地，所述管理模块还用于根据分析结果形成题目推送策略和/或题目数据库优化策略；其中：

所述管理模块根据分析结果形成题目推送策略的方法为：

管理模块接收答题正确率信息以及使用者答题耗时信息后，根据答题正确率信息以及使用者答题耗时信息，提高答题正确率低于设定阈值a并且使用者答题耗时高于设定阈值b的题目推送比例至原来的n倍；

所述管理模块根据分析结果形成题目数据库优化策略的方法为：

管理模块接收题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息后，根据题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息，对题目回答正确率高于设定阈值c或低于设定阈值d的题目并结合该题目对应的出现分布及频率情况输出至上位机。

其中：

设定阈值a优选为60％，设定阈值b优选为答题平均耗时，n优选为两倍；

设定阈值c优选为95％，设定阈值d优选为5％。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采用上述任一项所述的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统实施的答题记录数据存储及分析方法，包括：

s1，在区块链网络中，使用者终端收集其相应的答题记录信息以及其唯一标识号，形成答题记录数据并打包私钥加密后广播至其余使用者终端；和/或

使用者终端接收其余使用者终端发送的答题记录数据包，采用公钥解密后，确认数据来源并将数据存储下来；

s2，在一个周期内，管理服务器选出一个使用者终端作为记录节点，该使用者终端将自己本周期内接收并存储下来的数据采用私钥加密后进行统一打包，生成新的区块，在已有区块链的链尾添加新生成的区块，并将这一区块广播至其余使用者终端，获取反馈数据；

s3，其余使用者终端接收到s2中新生成的区块后，将自己本周期内存储的其他数据删除，将接收到的区块链接到已有区块链网络的链尾；

s4，在下一个周期开始之前，管理服务器读取区块链网络中的数据，从使用者维度上，根据每个使用者终端对题目的掌握情况，调整题目推送策略；从题目维度上，根据每道题目回答使用情况，对题目数据库本身进行优化处理。

优选地，在区块链网络中，通过管理服务器建立创世区块；所述创世区块为区块链中的第一个区块，用以存储每个使用者的初始特征信息，用以作为第一批题目推送范围制定的参考依据。

优选地，所述s2中，管理服务器通过权益证明机制选出一个使用者终端作为记录节点；其中，权益证明机制为：

当使用者终端所获取的反馈数据与其拥有该反馈数据的时长的乘积越大，则该使用者终端被选为记录节点的几率越大。

优选地，所有使用者终端通过权益证明机制验证自己是否被选为记录节点；

如果某一使用者终端被选为记录节点，则根据区块数据结构，将答题记录数据加密打包，生成新的区块，在已有区块链的链尾添加新生成的区块，并将这一区块广播至其余使用者终端；

未被选为记录节点的使用者终端，则删除自己接收到的其余新信息，转而接收被选为记录节点的使用者终端广播的新生成的区块。

优选地，所述s4中，管理服务器读取区块链网络中的数据，对区块链网络中每条答题记录进行统计分析，从使用者维度上，得到每个使用者终端对不同类别题目的掌握情况，包括：使用者答题正确率信息以及使用者答题耗时信息；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题目的出题质量情况，包括：题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息；其中：

所述管理服务器调整题目推送策略的方法为：

管理服务器接收答题正确率信息以及使用者答题耗时信息后，根据答题正确率信息以及使用者答题耗时信息，提高答题正确率低于设定阈值a(优选为60％)并且使用者答题耗时高于设定阈值b(优选为答题平均耗时)的题目推送比例至原来的n倍(优选为两倍)；

所述管理服务器对题目数据库进行优化的方法为：

管理模块接收题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息后，根据题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息，对题目回答正确率高于设定阈值c(优选为95％)或低于设定阈值d(优选为5％)的题目并结合该题目对应的出现分布及频率情况输出至上位机。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法，将使用者的答题记录数据保存在区块链中，利用区块链的共识机制和可追溯性，防止使用者的答题记录数据被篡改，确保每一位使用者的答题记录真实可靠。

2、本发明提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法，在区块链中记录答题记录数据，有利于对每一条答题记录的真实来源进行溯源，方便对每一位使用者进行针对性的分析。

3、本发明提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法，利用区块链的记录，统计不同使用者生成的答题数量，答题正确率等信息，有利于分析使用者的题目掌握情况，为下一步题目质量评估和出题内容提供依据和方向。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例所提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析方法流程图；

图2为本发明实施例所提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种基于区块链的答题记录数据存储及分析系统，包括：管理服务器以及多个使用者终端；其中：

多个所述使用者终端之间共同采用公有链方式建链，构成区块链网络；每一个所述使用者终端均包括数据存储模块和数据传输模块：所述数据存储模块用于存储答题记录数据；所述数据传输模块用于使用者终端之间的答题记录数据传输；

所述管理服务器与区块链网络连接，包括题目数据库模块、数据读取模块、数据分析模块以及管理模块：所述题目数据库模块用于向使用者提供题目；所述数据读取模块用于读取区块链网络中的答题记录数据；所述数据分析模块用于对得到的答题记录数据进行分析，并将分析结果输出至管理模块；所述管理模块用于为每一个使用者终端分配唯一标识及其对应的公钥以及私钥以及向使用者终端推送题目。

进一步地，在区块链网络中，通过管理服务器建立创世区块；所述创世区块为区块链中的第一个区块，用以存储每个使用者的初始特征信息，用以作为第一批题目推送范围制定的参考依据。

进一步地，所有使用者终端通过权益证明机制验证自己是否被选为记录节点；

如果某一使用者终端被选为记录节点，则根据区块数据结构，将答题记录数据加密打包，生成新的区块，在已有区块链的链尾添加新生成的区块，并将这一区块广播至其余使用者终端；

未被选为记录节点的使用者终端，则删除自己接收到的其余新信息，转而接收被选为记录节点的使用者终端广播的新生成的区块。

进一步地，所述数据分析模块对得到的答题记录数据进行分析的方法为：

数据分析模块对区块链中每条答题记录进行统计分析，从使用者维度上，得到每个使用者终端对不同类别题目的掌握情况，包括：使用者答题正确率、使用者答题耗时等信息；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题目的出题质量情况，包括：题目出现分布及频率、题目回答正确率等信息。

进一步地，所述管理模块还用于根据分析结果形成题目推送策略和/或题目数据库优化策略；其中：

所述管理模块根据分析结果形成题目推送策略和/或题目数据库优化策略的方法为：

管理模块接收到使用者答题正确率信息和使用者答题耗时信息后，提高使用者回答正确率较低于60％并且耗时高于答题平均耗时的题目推送比例至原来的两倍，减少使用者回答正确率高于60％并且耗时低于答题平均耗时的题目推送比例至原来的一半。

管理模块接收到题目出现分布及频率信息和题目回答正确率信息后，对回答正确率高于95％或低于5％的题目结合该题目的出现分布频率情况输出至上位机，用于向后台管理员提出预警，为管理员的出题策略提供决策支持。

基于本发明实施例所提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统，本发明实施例同时提供了一种答题记录数据存储及分析方法，包括如下步骤：

第一步，使用者终端将收集到的使用者答题记录信息与该使用者唯一标识号打包私钥加密后广播至其余使用者终端；和/或

使用者终端接受其余使用者终端发送的包，用公钥解密后，确认信息来源后将信息存储下来；

第二步，每隔一个周期，管理服务器将通过权益证明机制选出一个使用者终端，该终端将自己本周期接受并存储到的信息进行统一打包用私钥加密后广播至其余使用者终端，并获得一定的分值作为反馈数据；

第三步，其余终端接收到这一数据包后将自己本周期内存储的信息删掉，将接收到的这个数据包链接到已有区块链的链尾；

第四步，管理服务器在下一周期开始之前读取区块链中的信息，从使用者维度上，根据每个人(使用者终端所对应的使用者)对题目的掌握情况，调整题目推送至使用者的策略；从题目维度上，根据每道题回答使用情况，对题库本身进行优化处理。

进一步地，在区块链网络中，通过管理服务器建立创世区块；所述创世区块为区块链中的第一个区块，用以存储每个使用者的初始特征信息，用以作为第一批题目推送范围制定的参考依据。

进一步地，所述第二步中，管理服务器通过权益证明机制选出一个使用者终端作为记录节点；其中，权益证明机制为：

当使用者终端所获取的反馈数据与其拥有该反馈数据的时长的乘积越大，则该使用者终端被选为记录节点的几率越大。

进一步地，所有使用者终端通过权益证明机制验证自己是否被选为记录节点；

如果某一使用者终端被选为记录节点，则根据区块数据结构，将答题记录数据加密打包，生成新的区块，在已有区块链的链尾添加新生成的区块，并将这一区块广播至其余使用者终端；

未被选为记录节点的使用者终端，则删除自己接收到的其余新信息，转而接收被选为记录节点的使用者终端广播的新生成的区块。

进一步地，所述第四步中，管理服务器读取区块链网络中的数据，对区块链网络中每条答题记录进行统计分析，从使用者维度上，得到每个使用者终端对不同类别题目的掌握情况，包括：使用者答题正确率信息以及使用者答题耗时信息；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题目的出题质量情况，包括：题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息；其中：

所述管理服务器调整题目推送策略的方法为：

管理服务器接收答题正确率信息以及使用者答题耗时信息后，根据答题正确率信息以及使用者答题耗时信息，提高答题正确率低于60％并且使用者答题耗时高于答题平均耗时的题目推送比例至原来两倍；

所述管理服务器对题目数据库进行优化的方法为：

管理模块接收题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息后，根据题目出现分布及频率信息以及题目回答正确率信息，对题目回答正确率高于95％或低于5％的题目并结合该题目对应的出现分布及频率情况输出至上位机。

下面结合附图，对本发明实施例所提供的技术方案进一步详细描述。

请同时参阅图1和图2。

如图1和图2所示，提供了一种基于区块链的答题记录数据存储及分析系统，该系统首先由多个使用者终端共同通过公有链方式建链，构成区块链网络，再由一台管理服务器对区块链中的数据进行分析处理，形成反馈结果。

具体地，所述系统包括管理服务器以及多个通过公有链方式建链链接的使用者终端。最开始所述管理服务器用于建立创世区块、为每个使用者终端分配唯一标识的公钥以及私钥、并通过系统中预先存储的使用者信息为各使用者推送合适的题目。各使用者通过终端及自己的唯一标识登录后进行答题。作为反馈手段，使用者在答对题目后可以获得一定的分值作为反馈数据。完成一轮答题后使用者将自己的答题记录通过分配到的私钥进行加密后广播至其他使用者终端。其他使用者终端接收这个包，使用公钥进行解密确认信息来源。一个答题周期结束后，各使用者终端通过权益证明机制选出谁获得这一周期答题记录信息的打包权，获得打包权的使用者终端将自己本周期内接收的答题记录信息整体打包私钥加密后添加至已有区块链的链尾处后，获得一定的分值作为反馈数据。

所述使用者终端，用于获取使用者答题记录，并将答题记录信息以及使用者唯一标识号一起进行私钥加密，向其余使用者终端广播该加密信息，其他使用者终端使用公钥进行解密来确认这是某一使用者发出的信息。所有使用者终端通过权益证明机制验证自己是否被选为记录节点(即打包权)，如果自己被选为记录节点，就根据区块数据结构,将所述答题记录数据打包，生成区块，向其余使用者终端广播所述生成的区块,并在已有区块链的链尾添加所述生成的区块，如果自己不被选为记录节点，就接收其余使用者终端广播的区块，并在已有区块链的链尾添加所述广播的区块。

所述权益证明机制就是当使用者的答对题目所获得的分值与其拥有该分值的时长的乘积越大，则该使用者就越可能被选为记录节点，被选为记录节点并执行打包上链的操作后继续获得一定的反馈数据。

管理服务器在下一个答题周期开始前查询并分析区块链中答题记录，从使用者维度上，得到每个使用者对不同类别题目的掌握情况；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题的出题质量情况；一方面将所得结果整理后作为通报公布至所有使用者终端处，另一方面将结果作为下一周期题目推送和题库内容优化的可靠依据。

所述答题记录的分析方法，管理服务器对区块链中每条答题记录进行统计分析。从使用者维度上，得到每个使用者对不同类别题目的掌握情况；从题目维度上，根据其综合回答正确率得到每道题的出题质量情况；

在得到上述分析结果后，一方面将结论对所有使用者公示，另一方面作为下一周期的题目推送策略及题库内容调整的可靠依据。

本发明上述实施例提供的基于区块链的答题记录数据存储及分析系统及方法，将使用者的答题记录数据保存在区块链中，利用区块链的共识机制和可追溯性，防止使用者的答题记录数据被篡改，确保每一位使用者的答题记录真实可靠；在区块链中记录答题记录数据，有利于对每一条答题记录的真实来源进行溯源，方便对每一位使用者进行针对性的分析；利用区块链的记录，统计不同使用者生成的答题数量，答题正确率等信息，有利于分析使用者的题目掌握情况，为下一步题目质量评估和出题内容提供依据和方向。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。