Digital credentials in higher education: An exploratory prototype for TU Wien

Abstract

Digitalisation has advantageously impacted various sectors and industries in recent decades. However, despite the widespread integration of digital technologies, higher education institutions (HEIs) still often rely on paper-based methods for the issuance of credentials, such as diplomas and certificates. This is despite the fact that digital credentials promise to be more secure, reduce costs through automation, and improve privacy.In this thesis, we built a digital credentialing prototype for TU Wien to demonstrate and evaluate digital credentials as a replacement for paper-based credentials. The implementation is based on work published by the Digital Credentials Consortium (DCC),a collaboration of universities that aim to build the digital credentialing infrastructure of the future. We extended and adapted their reference implementations to add missing features, improve trustability, and fulfil the requirements of TU Wien.The prototype itself consists of various heterogeneous services and libraries that together form the digital credentialing system. The chosen modular system architecture combined with the Verifiable Credentials Data Model standard by the W3C ensures flexibility,extendibility, and interoperability. Two added and integral parts of the prototype useblockchain technology to store critical trustable data publicly, such as credential status information and trustable issuer identifiers. To interact with the prototype, each actor has its own specially tailored service. Issuers (e.g. universities) have a web interface to issue and update credentials; holders (e.g. students) have a wallet phone app to store and share their credentials; and verifiers (e.g. employers) have a command-line tool to check the validity of a digital credential.Then, a group of experts evaluated the developed prototype in the form of an expert discussion from a technical and an organisational perspective. The results indicated thatthe digital credentialing prototype improves security, enables new use cases, and allows automation, which can lead to a reduction in overheads and therefore cost. However, due to the immaturity of current digital credential standards and a lack of adoption by other actors, it is too early to adopt digital credentials for production use and as replacements for paper-based credentials.

Die Digitalisierung hat sich in den letzten Jahrzehnten vorteilhaft auf verschiedene Sektoren und Branchen ausgewirkt. Doch trotz der weitverbreiteten Integration digitaler Technologien verwenden Hochschuleinrichtungen bei der Ausstellung von Zeugnissen noch häufig Papier für Zeugnisse. Auch wenn digitale Zeugnisse versprechen, sicherer zu sein,die Kosten durch Automatisierung zu senken und den Datenschutz zu verbessern. In dieser Arbeit haben wir einen Prototyp für digitale Zeugnisse für die TU Wien entwickelt, um zu demonstrieren und zu evaluieren, inwieweit digitale Zeugnisse als Ersatz für papierbasierte Zeugnisse geeignet sind. Die Implementierung basiert auf der Arbeit vom Digital Credentials Consortium (DCC), einem Zusammenschluss von Universitäten mit dem Ziel, die digitale Zeugnisinfrastruktur der Zukunft zu bauen. Wir haben ihre Referenzimplementierungen erweitert und angepasst, um fehlende Funktionen zu ergänzen, die Vertrauenswürdigkeit zu erhöhen und die Anforderungen der TU Wien zu erfüllen.Der Prototyp selbst besteht aus unterschiedlichen Services und Bibliotheken, die zusammen das digitale Zeugnissystem bilden. Die gewählte modulare Systemarchitektur in Kombination mit dem Verifiable Credentials Data Model Standard vom W3C gewährleisten Flexibilität, Erweiterbarkeit und Interoperabilität. Zwei hinzugefügte und integrale Teile des Prototyps nutzen Blockchain-Technologie, um kritische Daten öffentlich zuspeichern, wie zum Beispiel Informationen zum Rückziehstatus eines Zeugnisses oder Ausstellerkennungen glaubwürdiger Bildungsinstitutionen. Für die Interaktion mit dem Prototyp hat jeder Akteur seinen eigenen, speziell zugeschnittenen Service. Die Aussteller (z. B. Universitäten) verfügen über eine Weboberfläche für die Ausstellung und Aktualisierung von Zeugnissen. Inhaber (z. B. Studenten) haben eine Handy-App, um ihre Zeugnisse zu speichern und weiterzugeben, und Überprüfer (z. B. Arbeitgeber) haben ein Befehlszeilen-Programm, um die Gültigkeit eines digitalen Zeugnisses zu überprüfen. Eine Gruppe von Experten evaluierte den Prototyp dieser Arbeit aus technischer und organisatorischer Sicht in Form einer Expertendiskussion. Das Ergebnis war, dass der Prototyp die Sicherheit erhöht, neue Anwendungsfälle ermöglicht und Automatisierung erlaubt, welche zu einer Reduzierung des Verwaltungsaufwands und damit der Kostenführen kann. Aufgrund der mangelnden Ausgereiftheit der derzeitigen Standards und der mangelnden Verbreitung ist es jedoch noch zu früh, um digitale Zeugnisse für den produktiven Einsatz zu verwenden und papierbasierte Zeugnisse zu ersetzen.