Nghiên cứu công nghệ blockchain và ứng dụng xây dựng hệ thống tra cứu, xác thực thông tin văn bằng tốt nghiệp trực tuyến

Theo thời gian số lượng học sinh trung học phổ thông hoàn thành khóa học và tốt nghiệp càng ngày càng tăng, cùng với việc quản lý phôi văn bằng để cấp cho người học có nhiều sự thay đổi theo quy định. Thực trạng trên dẫn đến tình trạng không thể kiểm soát được văn bằng đã cấp cho người học, nói cách khác là khó có thể phân biệt được văn bằng đó đã cấp cho người học là thật hay giả. Để giải quyết vấn đề trên, việc lưu trữ dữ liệu hiện tại đang gặp rất nhiều hạn chế. Do vậy, để phục vụ cho việc đảm bảo an toàn về dữ liệu, thông tin đang được lưu trữ, các nhà phát triển công nghệ đã nghiên cứu tạo ra những nền tảng và công cụ mới để giải quyết vấn đề này, chẳng hạn như công nghệ Blockchain. Qua một thời gian dài làm việc và triển khai các sản phẩm công nghệ thông tin cho Sở Giáo dục và Đào tạo Quảng Trị, đồng thời cũng nhận thấy được các vấn đề còn tồn tại trong việc lưu trữ, quản lý hồ sơ tốt nghiệp của học sinh THPT tại Sở. Sau khi tìm hiểu về công nghệ Blockchain, tôi nhận thấy có thể áp dụng công nghệ này trong việc giải quyết các vấn đề đã nêu ở trên mà vẫn đảm bảo độ an toàn và tính chính xác về dữ liệu. Từ đó, tôi mạnh dạn chọn đề tài: “Nghiên cứu công nghệ Blockchain và Ứng dụng xây dựng hệ thống Tra cứu, xác thực thông tin văn bằng tốt nghiệp trực tuyến” nhằm mục đích ứng dụng vào việc lưu trữ, quản lý, tra cứu và xác thực thông tin văn bằng tốt nghiệp tại Sở GDĐT Quảng Trị nói riêng và trong cả nước nói chung. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu công nghệ Blockchain, một số kỹ thuật lập trình sử dụng cho công nghệ Blockchain và một số ứng dụng đã có. Từ đó, lựa chọn công nghệ Blockchain để đưa ra mô hình quản lý thông tin và đề xuất ứng dụng công nghệ Blockchain vào lưu trữ, quản lý, tra cứu và xác thực thông tin văn bằng tại Sở GDĐT Quảng Trị. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Để thực hiện mục đích trên, luận văn tập trung tiến hành nghiên cứu tìm hiểu về công nghệ Blockchain, cụ thể như sau: Tìm hiểu tổng quan về công nghệ Blockchain; một số lý thuyết nền tảng của công nghệ Blockchain. Tìm hiểu các mô hình quản lý văn bằng hiện tại, đề xuất giải pháp ứng dụng công nghệ Blockchain trong việc quản lý, tra cứu văn bằng. Xây dựng hệ thống quản lý, tra cứu và xác thực thông tin văn bằng tốt nghiệp trực tuyến Phạm vi nghiên cứu trong luận văn là ứng dụng Blockchain vào công tác quản lý, lưu trữ, tra cứu và xác thực thông tin văn bằng tốt nghiệp trung học phổ thông của các học sinh đã học tập tại các trường trên địa bàn tỉnh Quảng Trị. 4. Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện được mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra, đề tài áp dụng hai phương pháp nghiên cứu đó là: phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Đối với phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Đề tài tiến hành nghiên cứu và thu thập các tài liệu liên quan đến công nghệ Blockchain, các thành phần cơ bản của Blockchain, một số ứng dụng dựa trên nền tảng Blockchain hiện nay. Đối với phương pháp thực nghiệm: Đề tài phân tích yêu cầu thực tế, xác định các chức năng, quy trình quản lý, lưu trữ hồ sơ tại GDĐT Quảng Trị. Tiếp theo vận dụng cơ sở lý thuyết, các phương pháp lập trình để cài đặt, đánh giá kết quả trên thực tế. 5. Tổng quan về nghiên cứu Phần nghiên cứu lý thuyết sẽ hệ thống hóa những khái niệm cơ bản về công nghệ Blockchain, các ứng dụng của công nghệ Blockchain trong thực tế. Ngoài ra, luận văn sẽ trình bày rõ quy trình cấp phát văn bằng; đồng thời chỉ ra các ưu, nhược điểm của các phương pháp quản lý và xác thực văn bằng đang được sử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN HỒ SỸ TÚ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRA CỨU, XÁC THỰC THÔNG TIN VĂN BẰNG TỐT NGHIỆP TRỰC TUYẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐÀ NẴNG – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN HỒ SỸ TÚ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRA CỨU, XÁC THỰC THÔNG TIN VĂN BẰNG TỐT NGHIỆP TRỰC TUYẾN Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: TS Hà Thị Như Hằng ĐÀ NẴNG – 2022 i i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc đến TS Hà Thị Như Hằng, người đã giúp tôi chọn đề tài, dành nhiều thời gian tận tình hướng dẫn, định hướng nghiên cứu và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt luận văn này Tôi xin cảm ơn các Thầy, Cô ở Trường Khoa Học Máy Tính - Đại học Duy Tân đã truyền đạt nhiều kiến thức sâu sắc, quý báu về các môn học trong quá trình giảng dạy, giúp tôi có thêm nhiều kiến thức về lĩnh vực khoa học máy tính Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Công nghệ thông tin - Viễn thông Quảng Trị cùng toàn thể các đồng nghiệp đã tạo điều kiện về thời gian để tôi có thể tham gia học tập và hoàn thành khóa học Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn tạo điều kiện, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 12 năm 2021 Họ và tên Hồ Sỹ Tú ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn của TS Hà Thị Như Hằng Tất cả số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, chưa được người khác công bố trong bất cứ một công trình nghiên cứu nào Mọi tham khảo từ các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan trong nước và quốc tế đều được trích dẫn rõ ràng trong luận văn Đà Nẵng, tháng 12 năm 2021 Họ và tên Hồ Sỹ Tú iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU 1 Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 4 1.1 VĂN BẰNG LÀ GÌ 4 1.1.1 Khái niệm văn bằng .4 1.1.2 Giá trị của văn bằng 4 1.1.3 Một số quy trình liên quan đến văn bằng 4 1.2 MỘT SỐ HỆ THỐNG QUẢN LÝ VĂN BẰNG HIỆN TẠI 5 1.2.1 Hệ thống quản lý văn bằng vật lý 5 1.2.2 Hệ thống quản lý văn bằng số 6 1.3 TỔNG QUAN VỀ BLOCKCHAIN 7 1.4 CÁC PHIÊN BẢN CỦA BLOCKCHAIN 9 1.5 LỢI ÍCH, TIỀM NĂNG VÀ HẠN CHẾ CỦA BLOCKCHAIN 10 1.5.1 Lợi ích, tiềm năng của Blockchain 10 1.5.2 Các hạn chế của Blockchain 13 1.6 CÁC ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN 14 1.6.1 Ứng dụng Blockchain trong thanh toán và tiền tệ .14 1.6.2 Ứng dụng Blockchain trong quản lý chuỗi cung ứng 14 1.6.3 Ứng dụng Blockchain để bảo vệ tài sản 15 1.6.4 Ứng dụng Blockchain để nhận dạng, hệ thống hồ sơ cá nhân .15 1.6.5 Ứng dụng Blockchain trong ngân hàng .16 1.6.6 Ứng dụng Blockchain trong giáo dục 16 1.6.7 Ứng dụng Blockchain trong y tế 17 iv 1.6.8 Ứng dụng Blockchain trong nông nghiệp 18 1.6.9 Ứng dụng Blockchain trong IoT 19 1.6.10 Ứng dụng Blockchain trong lĩnh vực kế toán 20 1.6.11 Ứng dụng Blockchain cho Chính phủ điện tử 20 1.6.12 Tương lai của công nghệ Blockchain 21 TIỂU KẾT CHƯƠNG 1 21 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN .22 2.1 NỀN TẢNG VỀ BLOCKCHAIN .22 2.1.1 Hàm băm .22 2.1.2 Chữ ký số 24 2.2 ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CỦA BLOCKCHAIN .26 2.2.1 Cấu trúc phi tập trung 26 2.2.2 Một cơ sở dữ liệu phân tán 29 2.2.3 Tính bền vững của Blockchain 30 2.2.4 Minh bạch và không thể bị phá vỡ 30 2.2.5 Một mạng lưới các nút 30 2.2.6 Tăng cường bảo mật 31 2.3 PHÂN LOẠI BLOCKCHAIN 31 2.3.1 Công khai (Public blockchain) 31 2.3.1 Bí mật (Private blockchain) 32 2.3.3 Kết hợp (Consortium Blockchain) .33 2.4 MỘT SỐ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH SỬ DỤNG CHO CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN 34 2.4.1 Hàm băm .34 2.4.2 Chữ ký số 42 2.4.3 Thuật toán đồng thuận - Consensus .44 2.4.4 Kỹ thuật Block 46 2.4.5 Kỹ thuật Blockchain 47 2.4.6 Kỹ thuật Transaction 47 v 2.4.7 Các hàm xử lý liên quan 47 2.5 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN TRONG QUẢN LÝ VĂN BẰNG 49 2.5.1 Ứng dụng Blockchain trong quản lý thông tin văn bằng 51 2.6.2 Ứng dụng Blockchain trong tra cứu, xác minh văn bằng .51 TIỂU KẾT CHƯƠNG 2 51 Chương 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN 52 XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ, TRA CỨU VÀ XÁC THỰC THÔNG TIN VĂN BẰNG TỐT NGHIỆP TRỰC TUYẾN .52 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 52 3.1.1 Bài toán đặt ra .52 3.1.2 Cách tiếp cận và giải quyết 53 3.2 MỤC TIÊU CỦA ỨNG DỤNG 54 3.3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG 54 3.3.1 Kiến trúc hệ thống .54 3.3.2 Biểu đồ luồng của hệ thống 56 3.3.3 Thiết kế cơ sở dữ liệu 57 3.3.4 Đặc tả chức năng 59 3.3.5 Cài đặt hệ thống 68 3.4 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .70 3.4.1 Dữ liệu thực nghiệm 70 3.4.2 Kết quả thực nghiệm 70 3.4.3 Đánh giá 73 TIỂU KẾT CHƯƠNG 3 74 KẾT LUẬN CHUNG 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ST Đầy đủ Giải thích Viết tắt Giao diện cổng nối chung T Các tập tin định nghĩa theo tầng Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản 1 CGI Common Gateway Interface Một trình duyệt web Mạng lưới vạn vật kết nối Internet 2 CSS Cascading Style Sheets Máy với máy Tóm lược thông điệp 3 HTML HyperText Markup Language Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật quốc 4 IE Internet Explorer gia (Hoa Kỳ) Ngang hàng 5 IoT Internet of Things Bằng chứng cổ phần Bằng chứng công việc 6 M2M Machine to Machine Trả lời nhanh Hệ thống thanh toán thời gian 7 MD Message Digest thực National Institute of Standards Thuật giải băm an toàn 8 NIST Ngôn ngữ đánh dấu chuẩn mở and Technology rộng 9 P2P Peer to Peer Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản 10 PoS Proof of Stake có khả năng mở rộng Hiệp hội World Wide Web 11 PoW Proof of Work 12 QR Quick Response 13 RTGS Real Time Gross Settlement 14 SHA Secure Hash Algorithm Standard Generalized Markup 15 SGML Language 16 GD&ĐT Giáo dục và đào tạo 17 THCS Trung học cơ sở 18 THPT Trung học phổ thông Extensible HyperText Markup 19 XHTML Language 20 W3C World Wide Web Consortium vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Cấu trúc dữ liệu bảng Blockchain .57 Bảng 3.2: Cấu trúc dữ liệu bảng Khóa thi 57 Bảng 3.3: Cấu trúc dữ liệu bảng Trường học .58 Bảng 3.4: Cấu trúc dữ liệu trường dulieu trong bảng Blockchain .58 Bảng 3.5: Dữ liệu tổng hợp phục vụ thực nghiệm .70 Bảng 3.6: Số liệu chi tiết học sinh theo từng trường 70 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Mô hình công nghệ Blockchain 7 Hình 1.2: Các phiên bản của Blockchain .9 Hình 1.3:Ứng dụng Blockchain trong y tế 17 Hình 1.4: Ứng dụng Blockchain trong chuỗi cung ứng .18 Hình 2.1: Quy trình hoạt động của hàm băm .23 Hình 2.2: Quy trình ký số và xác thực chữ ký số .25 Hình 2.3: Cấu trúc dữ liệu của Blockchain 27 Hình 2.4: Cấu trúc của block gốc trong Blockchain 27 Hình 2.5: Mô hình cơ bản của cơ sở dữ liệu phân tán .29 Hình 2.6: Sơ đồ thuật toán băm SHA-1 .35 Hình 2.7: Sơ đồ thuật toán băm SHA-256 35 Hình 2.8: Hàm nén SHA-256 39 Hình 2.9: Quy trình hoạt động của chữ ký số 43 Hình 2.10: Sự xuất hiện đồng thời 2 block trên hệ thống 45 Hình 2.11: Sự thống nhất của chuỗi Blockchain trên hệ thống 46 Hình 2.12: Mô hình hệ thống quản lý văn bằng bằng công nghệ Blockchain 50 Hình 3.1: Cấu trúc của hệ thống tra cứu 54 Hình 3.2: Biểu đồ luồng của hệ thống .56 Hình 3.3: Sơ đồ các chức năng trong hệ thống tra cứu 59 Hình 3.4: Màn hình chính hệ thống 71 Hình 3.5: Màn hình tra cứu thông tin văn bằng 71 Hình 3.6: Chi tiết thông tin văn bằng 72 Hình 3.7: Quản lý người dùng 72 Hình 3.8: Quản lý khóa thi 73 Hình 3.9: Quản lý thông tin hồ sơ tốt nghiệp .73