目    录

目    录   i

第 1   章  绪论   1

1.1    研究背景及意义   1

1.2    研究目标   1

1.3    研究内容   1

1.4    本文的组织结构  2

第 2   章  相关介绍  3

2.1    区块链技术  3

2.1.1    区块链技术概述  3

2.1.2    密码学在区块链数据安全中的应用  4

2.1.3    共识机制及其在区块链中的作用  4

2.1.4    智能合约在区块链中的作用  5

2.2    FISCO BCOS 框架  5

2.3    WeBASE   6

2.4    Java   6

2.5    SpringBoot   6

2.6    MybatisPlus   7

2.7    Mysql   7

2.8    Vue   7

2.9    本章小节   8

第 3   章  需求分析   9

3.1    业务流程分析   9

3.1.1    业务目标   9

3.1.2    系统参与者   9

3.1.3    系统流程大致描述   10

3.2    系统功能需求分析   10

3.2.1    慈善机构模块   11

3.2.2    捐赠者模块   11

3.2.3    公益审查机构模块   12

3.2.4    系统管理员模块   13

3.3    本章小结   14

第 4   章  系统设计   15

4.1    系统管理模块   16

4.1.1    FISCO BCOS 环境搭建   17

4.1.2    系统数据   18

4.1.3    添加资质   18

4.1.4    资质管理   18

4.2    慈善机构模块   19

4.2.1    新增捐献记录   19

4.3    捐赠者用户模块   20

4.3.1    查看捐赠   21

4.3.2    授权捐赠   22

4.3.3    取消授权   23

4.3.4    查看个人信息   23

4.4    公益审查机构模块   25

4.4.1    申请授权   26

4.4.2    查看捐赠   26

4.4.3    查看个人信息   27

4.5    数据库设计   28

4.5.1    E-R 图设计   28

4.5.2    物理结构设计   29

4.5.3    系统总结   34

第 5   章  系统实现   35

5.1    系统实现环境   35

5.2    系统管理模块   37

5.2.1    登录界面   37

5.2.2    系统数据界面   38

5.2.3    新增资质界面   38

5.2.4    资质管理   38

5.3    慈善机构模块   39

5.3.1    添加捐赠记录界面   39

5.4    捐赠者用户模块   41

5.4.1    登录注册界面   41

5.4.2    查看记录界面   44

5.4.3    授权管理界面   45

5.4.4    个人中心界面   45

5.5    公益审查机构模块   46

5.5.1    登录注册界面   46

5.5.2    申请授权界面   49

5.5.3    查看记录界面   49

5.5.4    个人中心界面   49

5.6    本章小节   50

第 6   章  系统测试   51

6.1    测试目的   51

6.2    测试环境   51

6.3    功能测试   51

6.4    非功能测试   54

6.4.1    兼容性测试   54

6.4.2    安全测试   55

6.5    本章小节   55

第 7   章  总结和展望   56

7.1    总结   56

7.2    展望   56

参考文献   57

致    谢   59

基于区块链的公益捐赠平台

第 1 章  绪论

1.1    研究背景及意义

随着数字化时代的到来，信息技术已经渗透到社会生活的各个领域。慈善捐赠作为社会公益的重要组成部分，其信息化管理程度的高低直接关系到整个公益生态的透明度和公信力。传统的慈善捐赠管理多依赖于中心化的信息系统，这不仅加大了信息不对称的风险，还可能引起数据安全和隐私保护方面的问题。随着区块链技术的发展，其在慈善捐赠领域的应用，已经成为了如何有效提高透明度、确保数据不可篡改性和安全性的一种可行途径。[1]

本研究主要探讨区块链技术在慈善捐赠信息管理系统中的应用，其目的在于建立一个去中心化、开放透明的捐赠信息管理平台，不仅能提高捐赠的透明度，使捐赠信息监管查看流程更加标准化、自动化，还能保障捐赠者的信息安全。通过构建一个有效的区块链解决方案，能够促进慈善资金的正规化管理，为慈善捐赠领域注入新的活力。[2]

1.2    研究目标

设计并开发一套慈善捐赠信息管理平台，提升慈善捐赠活动的透明度与效率：本系统将全面记录捐赠资金的流向，并通过区块链的不可篡改特性保障记录的真实性与完整性，从而提高捐赠活动的透明度。构建捐赠者与慈善组织之间的信任：通过区块链平台的可靠性和公信力，有效增强公众对慈善组织的信任感，促进更多的社会资本投入慈善领域。[? ]

1.3    研究内容

首先对慈善捐赠信息管理平台的各项业务流程进行深入了解以及研究的基础上，综合确定了基于区块链的慈善捐赠信息管理平台的各项需求后设计并实现该系统。该系统主要涵盖慈善机构模块，捐赠者用户模块，公益审查模块、用户管理模块四大模块组成。

本研究旨在设计并实现一个基于区块链的慈善捐赠档案信息管理系统，选用性能稳定、符合国内合规性要求的 FISCO BCOS 区块链框架。这不仅因其高效、安全的特性，而且该框架提供了丰富的应用场景和较低的使用门槛，便于在慈善组织中的推广与应用。通过集成 SpringBoot 和 Vue 技术，本系统也将提供友好的用户交互界面，使得慈善组织能够轻松管理捐赠信息，而捐赠者也可以直观地看

到每一笔捐赠的去向和效果，公益审查方也可以审查捐赠的真实性，这对提升慈善捐赠的公信力和参与度具有重要的意义。[3]

1.4    本文的组织结构

本文共分为七章

第一章，绪论。主要介绍了基于区块链的慈善捐赠档案信息管理系统的研究背景、意义、研究目标和内容。

第二章，相关技术背景。详细讲述了系统开发过程中所应用的关键技术。

第三章，系统需求分析。深入探讨了基于区块链的慈善捐赠档案信息管理平台的需求。

第四章，系统详细设计。系统详细设计。本章包括系统的物理、软件架构设计，功能模块设计以及数据库设计。

第五章，系统实现。系统效果展示。

第六章，系统测试。描述该系统的功能测试以及非功能测试。

第七章，总结与展望。对该系统做出了总结以及展望。

第 2 章  相关介绍

本章将阐述基于区块链的慈善捐赠档案信息管理平台开发过程中所使用的技术。采用 FISCO BCOS 区块链框架，后端以 JAVA 语言为基础，采用 Spring Boot、 MybatisPlus 等框架，数据存储层使用了Mysql。前端以 HTML、CSS 和 JS 语言为基础，采用了 VUE 框架。

2.1    区块链技术

2.1.1    区块链技术概述

去中心化：区块链底层采用的是对等计算机网络 P2P（peer to peer），点对点的技术，这种去中心化是通过点对点的网络技术构建的，去除了传统系统中的单点故障问题。在这个架构下， 任何节点意外的下线都不会影响到网络的整体运行，因为没有任何一个节点是不可替代的。这种设计还提升了网络的抗攻击能力，因为没有中央节点供攻击者针对。每个节点都参与到网络的管理中，增加了网络冗余并降低了控制权落入恶意个体手中的风险。由此产生的分散式管理和所有权的结构，在给予用户更多控制权的同时，对于推动创新和竞争是至关重要的。[4]   不可篡改：由区块链接成的“链”是通过复杂的加密算法精心设计的，以确保一旦数据在区块中被记录，就无法进行更改。这种不可篡改性不仅保障了数据的安全性，而且增强了网络中所有参与者对于系统的信任。因为数据一旦被确认并录入区块链，任何试图修改已经存在的数据记录的行为都易于被检测到。在金融交易记录、合同执行、甚至选举投票这样需要高度可信任性的场景中，不可篡改的特性意味着区块链技术成为一个理想的解决方案。[5]   公开透明可溯源：透明性意味着每一笔交易、每个区块的内容都是可查询的。与此同时，所有的交易历史都被保存下来，并且由于各个区块的连接性，这些历史数据可以被方便地追溯到起始点，保障了数据的完整性和可追溯性。在供应链管理中，例如，这个特征可以帮助确保商品的来源和流通途径，对打击假冒伪劣商品、食品安全及药品追踪都极具价值。[5]   以上技术特性共同为区块链提供了一个全新的基础结构，支撑起一个更加公开、平等、安全的信息交换和存储网络。去中心化解构了传统权限中心的概念，赋予了网络参与者更大的自主性和匿名性。不可篡改性提供了数据完整性保障，保护了信息免受未授权改动的风险。公开透明性和可溯源性则为交易和历史记录提供了一种全新的审计方式。它们不仅为金融领域带来了深远影响，还可能改变我们对数据所有权、转移、存储和透明度的理解，开辟了新的领域，如智

能合约、去中心化身份认证和更多令人兴奋的前沿技术应用。[6]

2.1.2    密码学在区块链数据安全中的应用

密码学是现代区块链技术中不可或缺的一环，它为区块链数据层提供了坚固的安全保障。这一层的安全性是通过多种密码学算法得以实现的，它们保护了数据不被未经授权的篡改和访问。哈希算法是密码学中的一种单向加密技术，它可以将任何形式的数据输入转化为一个固定长度的唯一输出，通常称为哈希值。[7] 这种算法的核心优势在于其三个显著特性：抗碰撞性（Collision Resistance）- 实现了两个不同的输入在极低概率下会产生相同的输出哈希值。不可逆性（Hiding）-确保从给定的哈希值几乎不可能推导出原始输入数据。输入敏感性 - 输入数据的任何微小变化都会导致输出哈希值的大幅差异。这些属性使哈希算法在区块链中发挥关键作用，其中最被广泛认可的算法包括 MD5 和SHA-256。尽管 MD5 曾经普遍使用，在现代计算能力的背景下，出现了安全性问题，使其逐渐被更安全的哈希函数如 SHA-256 替代，后者目前为比特币等加密货币的底层安全机制提供支持。加密算法. 数据的安全传输是建立在有效加密机制的基础上的，加密算法可以分为两大类：对称加密（Symmetric Cryptography）- 它使用单一密钥进行数据的加密和解密。这种方法的优势在于加解密过程快速且计算复杂性低，但主要的缺点在于密钥的分发和管理。DES 和 RC5 是众多对称加密算法中的典型代表。非对称加密（Asymmetric Cryptography）- 非对称加密技术使用一对密钥，即公钥和私钥。公钥可公开分发，用于数据的加密，而私钥保持秘密，用于解密接收到的信息。这种技术不仅解决了密钥分发的问题，而且提高了通信安全级别。著名的非对称加密算法包括 RSA 和椭圆曲线密码学（ECC）。[8]   数字签名技术结合了哈希函数的抗篡改特性和非对称加密的密钥管理优势，为数据传输和验证提供了又一层保护。通过使用发送者的私钥对数据或其哈希值进行签名，接收者可以使用发送者的公钥来验证数据的完整性和发送者的身份，增加了交易的信任和安全性。[9]

总而言之，区块链的数据安全依赖于这些密码技术的有效实现。借助于先进的哈希散列算法和加密机制，区块链网络能够防止不当访问和修改，确保数据在全球范围内的安全和不可篡改。[10]

2.1.3    共识机制及其在区块链中的作用

在去中心化的区块链技术中，共识机制起着至关重要的作用。这套机制对网络中的节点行为进行规范，实现了一个分布式的信任系统。区块链技术的成功运行依赖于网络上所有节点之间达成一致性的能力。共识机制通过一系列算法和规则确保所有交易的准确性和一致性，避免了单一节点的控制或故障对整个系统产生影响。[11]  在共识机制中，矿工扮演着捕获交易并通过将它们打包成区块的角色。

每个矿工必须遵守网络共识算法的规定，以便于挑选出获得记账权，并有责任将新的区块加入到当前的区块链上。这个过程包括了严格的数据验证和网络广播，确保所有节点在添加新区块之前达成同意。这里介绍一种区块链领域的保护网络层安全的机制，工作量证明（POW）作为一种流行的共识算法，在比特币和以太坊等区块链项目中发挥了中心作用。节点必须通过解决计算密集型的难题以竞争区块的增补权，这个过程是力求保证网络的分散式信任和安全性。解题成功的节点不仅赢得了将新区块加入到链上的权限，还可能获得虚拟货币奖励，从而激励更多的参与者加入到网络中。尽管 POW 机制带来了优势，它也面临不少批评。主要的挑战是它的能效问题，以及计算资源的巨大消耗，这些都引起了环保主义者和市场观察者的关注。[12]

2.1.4    智能合约在区块链中的作用

1997 年，密码学家尼克 ·萨博（Nick Szabo）首次提出了智能合约的概念。他希望消除中间人，让合同自动生效在满足某些条件的时候。区块链的出现推动了智能合约的发展，智能合约的出现增强了区块链技术在实际业务场景中的应用灵活性，类似于传统合同，通过代码实现法律条款，将人与人之间的关系程序化，建立起信任和约束力。然而，智能合约的合理设计和运行对整个系统的稳定性至关重要，一旦合约生效，便不可逆转。因此，需要对待上链的智能合约进行慎重的检查，以确保合约代码的逻辑正确性，从而保障区块链系统的安全运行。[13]

2.2    FISCO BCOS 框架

由深圳市金融区块链发展促进会（金链盟）主导的开源工作小组精心打造了FISCO BCOS，这是一个满足金融行业标准、本土化且安全性高的区块链基础设施。FISCO BCOS 以其开源的特性，自 2017 年起向全球提供服务，成为国内率先开源的联盟链平台之一。[14]  FISCO BCOS 不断突破技术瓶颈，实现了单链超过 10万 TPS 的高性能。它独创的 DMC 算法显著提高了处理能力，并通过三种不同的架构设计来满足多样化的商业需求。该平台坚持全面国产化的方针，采用国家加密标准，兼容国产操作系统、芯片与服务器，提供多语言和多终端的国密接入方案，并且构建了一个包括底层、中间件和应用组件在内的完整生态系统。在 FISCO BCOS 的底层平台上，采用了具有高吞吐量和可扩展性的多群组架构，能够灵活地管理多链和多群组，以适应不同业务场景下的需求。其核心技术模块涉及：共识机制：提供了灵活的共识机制选择，支持 PBFT、Raft 和 rPBFT 算法，保证了交易的快速确认和高吞吐量，同时确保了系统的最终一致性。尤其是 PBFT 和 rPBFT算法，增强了系统对拜占庭问题的安全防护。[15]  存储：世界状态存储结构从 MPT转变为分布式存储，有效应对了状态膨胀问题，保持了性能稳定。同时，集成了

多种可插拔的存储引擎，如 LevelDB、RocksDB、MySQL 等，支持数据的快速扩容并实现了计算与数据的有效隔离，减少了节点故障对数据的影响。[1]   网络：实现了网络压缩和基于负载均衡的分布式网络分发机制，大幅降低了网络带宽的消耗。FISCO BCOS 已经在多个关键领域得到实际应用，包括政府管理、金融服务、医疗保健、碳排放管理和跨境数据交换等，总计超过 400 个标杆案例。这些应用不仅支撑了国家和社会生活的关键部分，还在推动实体经济发展、促进社会公平和可持续性方面发挥了重要作用。

2.3    WeBASE

微众银行贡献了其独立研发的区块链中间件——WeBASE（微众银行区块链应用软件扩展），这是一个位于区块链应用和 FISCO BCOS 节点之间的桥梁。We- BASE 简化了区块链底层技术的复杂性，使得接入区块链变得更加无障碍，极大地优化了区块链应用的开发流程。它涵盖了多个子系统， 如节点前置、节点管理、交易处理、数据输出和 Web 管理平台等。用户可以根据自己的业务需求挑选合适的子系统进行部署，从而享受到丰富的交互体验和一个可视化的智能合约开发环境 IDE。[14]

2.4    Java

它是由 Java 虚拟机（JVM）和 Java 应用编程接口(API) 构成。Java 现在最大的优点是拥有强大的生态系统，广泛应用于 Web 应用开发、大数据和移动应用等各种领域。[16]

图 2.1   java 关系图

2.5    SpringBoot

Spring Boot 不仅仅是一个框架，它是 Spring 生态系统中的一个关键部分，与Spring Cloud、Spring Data 等其他项目紧密集成，共同支持构建复杂的、现代化的企业级应用。随着云计算和容器化技术的发展， Spring Boot 在未来的应用开发中

将扮演更加重要的角色。通过以上分析， 我们可以看到 Spring Boot 作为现代 Web应用开发的基石，其简化配置、提高效率和强大的生态支持，为企业级应用的快速开发提供了有力的工具和平台。[17]

2.6    MybatisPlus

MMybatisPlus 是一个强大的、基于Mybatis 的 Java 持久层框架，其主要目标是简化复杂的数据库操作。该框架对常见的 CRUD（创建、读取、更新和删除）操作进行了高效的封装，从而极大地提高了开发效率。这种封装不仅简化了代码，降低了出错的可能性，同时也让开发者能够将更多的精力投入到业务逻辑的开发上。因此， MybatisPlus 在许多 Java 项目中被广泛使用，它改变了传统的数据库操作方式，使得数据的处理更加简单、快捷。[16]

2.7    Mysql

MySQL 是一个功能强大的关系型数据库管理系统，它之所以受到广泛欢迎，很大程度上得益于它对标准 SQL 语言的支持，这使得即使是初学者也能相对容易地掌握和使用。MySQL 的运行效率高，对系统资源的占用小，加之其作为开源软件的身份，为中小型网站提供了一个既经济又高效的数据管理解决方案。开源特性不仅降低了技术成本，还使得用户可以根据自己的需要自由地定制数据库系统。此外，MySQL 快速的数据处理能力确保了在高并发场景下也能保持良好的性能，这对于需要处理大量数据交互的动态网站来说尤为重要。其轻量级的架构设计也意味着在资源受限的环境下仍能展现出卓越的性能，因此，对于那些需要可靠数据库解决方案而又不希望投入大量资金的初创公司和正在成长的企业来说，MySQL 是一个理想的选择。[18]

2.8    Vue

在前后端分离的项目架构中，前端的角色变得越来越重要。Vue.js 作为前端开发的一大利器，其设计哲学和易用性使得它在开发者中广受欢迎。Vue.js 的核心优势在于其渐进式的特性，它允许开发者按需逐步采用。Vue.js 的核心库专注于视图层，使得开发者可以轻松地集成到现有的项目中，或者与其他库和工具一起使用来构建复杂的前端应用。响应式数据绑定：Vue.js 的数据绑定机制提供了一种简单而高效的方式来同步数据和视图。组件化： 通过组件化的方法，Vue.js 允许开发者构建可复用的 UI 组件，从而提高代码的可维护性和项目的可扩展性。易于学习：Vue.js 的 API 设计简洁直观，对于新手来说，学习曲线平缓。在前后端分离的架构中，Vue.js 能够提供一个清晰、模块化的前端结构。它与现代前端工具链（如 Webpack、Babel 等）以及状态管理库（如 Vuex）的集成，为开发复杂的

单页应用提供了坚实的基础。Vue.js 拥有一个活跃的社区和丰富的生态系统，包括官方维护的路由器（Vue Router）、状态管理库（Vuex）和一系列社区贡献的插件。随着 Web 开发技术的不断进步，Vue.js 在未来的前端开发中预计将继续扮演关键角色，特别是在构建快速、响应式的 Web 应用方面。通过上述分析，Vue.js以其独特的优势和对前后端分离项目的良好适应性，证明了自己是构建现代 Web应用的强有力的框架。[19]

2.9    本章小节

尽管区块链技术为慈善捐赠档案信息管理系统带来了众多优势，但仍面临技术成熟度、规模扩展性和监管合规等挑战。未来，随着技术的不断进步和相关政策的完善，区块链有望在慈善行业中发挥更大的作用。

上述的各种技术为本基于区块链的慈善捐赠档案信息管理系统提供了一个安全、透明、高效的解决方案。通过不断地技术创新和应用探索，有望推动慈善行业走向更高透明度和信任度的明天。[10]

第 3 章  需求分析

本章节会分析基于区块链的慈善捐赠档案信息管理系统的整体功能需求，然后确定该系统需要实现的功能。

3.1    业务流程分析

3.1.1    业务目标

基于区块链的慈善捐赠档案信息管理系统的整体主要涵盖慈善机构模块，捐赠者用户模块，公益审查模块、用户管理模块四大模块组成

3.1.2    系统参与者

该系统主要四大参与者的说明如表 3.1所示。

表 3.1    系统参与者

参与者	说明
管理员	主要是负责公益审查用户的授权，并且统计各个类型用户的数量
公益审查用户	主要是负责向捐赠者用户申请查看其捐赠信息，并且可以模糊查询已得到授权查看的捐献信息
捐赠者用户	可以查看自己捐献记录，可以授权公益审查用户的查看申请，可以查看自己的个人信息
慈善机构	负责为捐赠者用户上传捐赠信息