一种基于区块链的肉类预制菜菌落管控方法及系统

本发明涉及区块链，具体涉及一种基于区块链的肉类预制菜菌落管控方法及系统。

背景技术：

1、肉类预制菜是以畜、禽、水产为主要原料，蔬菜、调味料为辅料，经加工及包装后在冷藏、冷冻的条件下贮藏、运输和销售,经过简单加工可食用的菜肴产品。随着人们生活水平的提高，肉制品逐渐从过去的过年过节等特殊时期食材变成了普通家庭日常营养菜肴，引导健康营养的饮食文化潮流。伴随着冷藏链的普及，肉类预制菜中肉制品从宰杀到被食用的周期越来越长，感染各种治病菌落的风险也越来越大。随着人们越来越重视肉制品的安全性和营养性，国家也出台了肉制品的菌落标准。为了实现肉类预制菜的菌落数量达标，除了产品的生产阶段杀菌以外，运输和加工过程中的灭菌、减菌也至关重要。因此，在预制菜产品生产销售全过程中提高肉类预制菜的安全性以及食用新鲜度，加强肉类预制菜菌落的监控与管理势在必行。

2、现有肉类预制菜灭菌减菌手段主要在肉类预制菜出厂时按照国家标准进行菌落灭活处理，主要方法为热力杀菌和化学杀菌。但其技术方案存在如下不足之处：

3、(1)不能保证预肉类制菜端上饭桌时的安全性和营养性，并且不适合用于现阶段需求量较大的肉类预制菜产业链。

4、(2)如果菌落数据不准确，热力杀菌温度过高，会使肉制品的营养成分损失过多，也影响肉制品的口感和风味；化学灭菌会使肉制品残留化学药剂，影响肉制品的安全性。

5、(3)现在国内所有肉类预制菜生产运输过程都需要人工操作和记录，导致各类肉类预制菜菌落数据失真、造假、无法追溯的问题屡禁不止。

6、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。因此借助区块链能够提供可靠的数据存证，对于易被篡改的肉类预制菜菌落数据的存证极为适宜。因此需要一种基于区块链的肉类预制菜菌落管控方法、系统及设备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于区块链的肉类预制菜菌落管控方法，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：一种基于区块链的肉类预制菜菌落管控方法，包括以下步骤：

3、s1.数据收集，对生产的肉类预制菜采集菌相数据并封装后上传到本地信任域内的边缘服务器；

4、s2.秘密共享，使用预先初始化好的秘密共享算法将肉类预制菜采集菌相数据切分成若干个数据块，按照相同的概率将每个区块的数据分配给网络中的10％的节点，并记录这些节点的位置信息；

5、s3.链上存证，边缘服务器会对经过处理的步骤s2的数据进行操作。每个切分后的数据块都会通过应用sha 256算法生成其哈希信息，并使用云服务接口获取存储该数据块的地址；同时，边缘服务器会通过向区块链发起数据交易的方式，调用存证智能合约，将每个数据块的哈希信息及其对应的存储地址记录在区块链上；

6、s4.云端存储，边缘服务器将每一份数据块信息存储至不同的云服务器节点，每个云服务器节点均做主从备份，以支持集群对数据存储的容灾需要；

7、s5.秘密重构，当数据需求者需要菌相变化数据时，通过向区块链发送数据请求，调用数据查询合约从云服务器请求数据并发送给边缘服务器进行秘密重构，恢复原始数据并返回给数据需求者；

8、s6.减菌处理，通过变性梯度凝胶电泳及聚合酶链式反应扩增技术对制备过程中的细菌进行分离与鉴定，获取肉类预制菜的制备和贮藏过程中的菌相变化规律，进而选择化学性减菌法、物理性减菌法或生物性减菌方法对制备和贮藏过程进行减菌处理。

9、进一步地，所述步骤s1中，在肉类预制菜领域，为了采集菌相数据并确保其安全性和可追溯性，使用了区块链属性数据库，这包括账户数据库、账本数据库、合约数据库和元数据数据库；

10、当存证的数据是账户属性时，相应的区块链属性数据库是账户数据库；

11、当存证的数据是账本属性时，相应的区块链属性数据库是账本数据库；

12、当存证的数据是合约属性时，相应的区块链属性数据库是合约数据库；

13、当存证的数据是元数据属性时，相应的区块链属性数据库是元数据数据库。

14、进一步地，所述步骤s2中，通过使用密钥加密的方式对节点的位置信息进行进一步保护，加密后的位置信息将成为ek(id1,id2,...,idn)，网络将广播这些加密后的位置信息给全网的各个节点；

15、采用shamir门限方法来保护密钥，具体做法是将密钥分割成t个子秘密，并分配给网络中的不同节点，节点根据pow共识机制获得ek(id1,id2,...,idn)记账权，并将这些加密后的节点位置信息记录在区块链中；

16、当需要恢复某一区块的数据时，首先收集网络中的t个子秘密，并通过拉格朗日插值公式来恢复出密钥，然后，使用密钥对加密的节点位置信息ek(id1,id2,...,idn)进行解密，从而获得存储了该区块数据的节点的位置信息id1,id2,...,idn。

17、进一步地，运用shamir门限方法来保护密钥s，具体步骤如下：

18、设t，n(t≤n)是正整数，如果在n个节点中每个节点分发一个秘密数si，则任何大于等于t个节点都能由si计算出密钥s，而其中任何小于等于t-1个节点都不能由si计算出密钥s，其中s为加密位置信息的密钥，si为每个节点持有的秘密份额，即子秘密或者密钥s的碎片，t为门限值，设t＝5％×n；

19、选取大素数p，使其比任何可能的密钥s和节点的个数n都大，所有的计算都会执行模的操作，在有限域gf(p)上构造一个t-1次多项式：

20、f(x)＝a0+a1x+…+at-1xt-1mod p；

21、其中：秘密a0＝s是有限域gf(p)上的一个数，其他系数a1,...at-1是从gf(p)上随机选取的t-1个互异的数；

22、关于密钥分割：对于n个节点p1，p2，……pn，选取n个不同的整数x1＜x2＜……＜xn，带入(1)式，计算出f(xi)，那么(xi,f(xi))就是分割出的子秘密，将其分给每个节点pi。

23、进一步地，所述步骤s3中，边缘服务器还会向区块链发起数据交易，该交易包括元数据信息、数据块的哈希信息和云端存储地址，区块链节点会执行存证智能合约，将元数据信息、云端存储地址和数据块的哈希信息存储到链上。

24、进一步地，所述步骤s4中，对于n份数据块信息，存储规则如下：

25、s4.1：对于获取到的存储地址，将其编号为1至n，且n＝n；

26、s4.2：对于每份数据块si，将其存储至第i个云服务器节点地址中，(1≤i≤t)。

27、进一步地，所述步骤s5中，如果已知多项式f(x)的t个值(xi,f(xi))，其中1≤i≤t，即由t个节点提供的子秘密，能够充当t个插值点，利用拉格朗日插值公式：

28、

29、求出多项式f(x)，从而求出密钥s＝a0＝f(0)，只要获得全网n个节点中，任意大于或等于5％个节点的子秘密，就能够恢复出密钥s，从而解密出存储原始区块数据的10％个节点的位置信息；只要这10％个节点中的任意一个在线，就能够获得原始区块数据。

30、与现有技术相比，本发明的有益结果是：

31、(1)本发明提供的肉类预制菜菌落管控方法基于区块链存储记录方式，对肉类预制菜的制备和流通过程中的致病菌和病毒性食源性疾病变化进行监测，通过生化检测方法、免疫学检测方法、pcr检测方法、生物芯片检测方法、基因探针检测方法等方法进行细菌的分离与鉴定，结合深度学习预测模型获得菌相变化规律，然后根据菌相变化规律针对假单胞菌,热死环丝菌,肠杆菌科和乳酸菌等菌落选择合适的减菌技术进行减菌处理，不仅能够有效灭菌，提高肉类预制品的安全性，并且对于肉类的品质损伤也降低到最小，不影响食用口感和营养性。

32、(2)本发明使用基于可重构秘密分享算法的分布式存储技术在区块链上对肉类预制菜菌落信息进行存证，不但提高了菌落信息存储的可靠性、可用性、隐私性和存储效率，还易于扩展，即肉类预制菜制备和流通过程每个环节中菌落信息的扩展存储。