区块链技术具有不可篡改和伪造、可追溯等特点,在教育数据管理领域具有良好的应用优势。对于教育区块链架构中的节点身份认证,在现有研究成果中,基于口令的身份认证机制虽然提高了认证的安全性,但是却降低了认证效率。其次随着交易数据量的增加,由于区块链采用全复制机制,将会造成很高的存储成本,也可能会极大限制区块链的吞吐量。在现有研究成果中,大部分数据存储方法无法同时保障区块的完整性与安全性。针对上述问题,本文旨在从教育区块链安全可靠的上链共享这一角度出发,首先针对节点的身份认证提出了一种基于密文随机采样传输的口令认证方法,然后针对交易数据的存储提出了一种基于矩阵编码的上链共享方法,最后设计并实现了基于区块链的教育数据上链共享系统,实现了节点身份认证和教育数据的上链存储与共享交互。本文的主要工作包括以下两个方面:一、提出了基于密文随机采样传输的口令认证方法（CRS-PA）。首先设计了密文随机采样模型（CRS）,并基于该模型对口令认证方法进行改进。CRS-PA方法首先对密文数据进行采样分片,并将生成的采样比特信息及其位置索引作为认证凭证,进行身份认证;同时,增加了时间戳验证因子,实现节点间的双向认证,进一步提高认证安全性。通过安全性分析和实验结果表明该方法在不引入大量计算成本的同时,能够提高口令密文传输和身份认证的安全性,具有良好的认证性能。二、提出了基于矩阵编码的上链共享方法。首先设计了基于矩阵编码的编译码模型,并基于该模型提出了基于区块矩阵编码的上链存储方法（BMC）和基于区块逆矩阵解码的读取共享方法（BIMD）。该方法对区块文件进行矩阵线性变换,生成编码的线性组合块,并通过广播共识,将编码块分布式存储到各个节点。此时区块链网络只传输区块的编码块集,压缩了网络传输的数据量;并且每个节点只存储与自身操作相关的账本,减轻了节点的存储负担。但是这种方法在区块数据读取共享时,进行逆矩阵解码恢复的计算复杂度较高,获取完整区块会延迟系统响应时间,影响读取性能。因此提出多重块集复制方法,加入复制因子,提高编码块的可达率,只有当目标节点全部失效时,才需要进行译码重构,进一步提高了区块的读取性能。同时,为了保障编码块的完整性和正确性,加入了门限签名作为块的证明。通过理论分析和实验结果表明该方法在保障区块文件可用性和可靠性的前提下,恢复成功率高、存储占用低,具有良好的读取性能。综上所述,本文在教育区块链架构设计中首先针对节点认证,提出了基于密文随机采样传输的口令认证方法,其能够在不牺牲认证效率的前提下保障身份认证的安全性。其次针对教育数据存储,提出了基于矩阵编码的上链共享方法,做到了既保障区块文件可用性和可靠性,又能改善网络吞吐量和减轻节点存储负担。通过增加复制因子,在模拟环境中实现区块完全恢复,同时提高数据读取性能。