一种基于区块链下农产品溯源存储方法与流程

本发明涉及一种基于区块链下农产品溯源存储方法，属于区块链存储。

背景技术：

1、农产品从种植到消费形成了一个多环节的复杂供应链体系，构成高度协作的信息流网络，通过追溯农产品的生产、加工、运输、销售等多环节过程，能够了解农产品的各种信息，如产地、生产日期、保质期、运输方式，可以及时发现并控制食品安全风险，同时有助于生产者提高农产品质量。

2、传统的农产品溯源系统依靠传感器、手机等设备直接采集供应链数据，再把收集到的数据传输到统一中心化的中央数据库，对数据进行清洗、整理、分析和挖掘处理，并以网站、app等展示方式提供溯源服务，可见传统的农产品溯源系统集中性较高系统，采集的数据容易在传输过程中被操纵篡改。

3、目前更多方法探索了区块链在农产品溯源追溯方面的价值，大部分方法是通过传感器等收集农产品信息，直接通过网关上传到云端，再由云端进行农产品溯源的上链处理。但是云端仍然是高度中心化的，仍然存在数据篡改风险，同时农产品产生溯源信息的海量数据全部上传至云端后，云存储资源压力大，容易导致区块链云计算的卡顿，因此如何在保证农产品信息上传安全性的前提下，提高农产品溯源区块链的云计算运行水平是急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于区块链下农产品溯源存储方法、装置及计算机可读存储介质，其主要目的在于保证农产品信息上传安全性的前提下，提高农产品溯源区块链的云计算运行水平。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于区块链下农产品溯源存储方法，包括：

3、接收从农户终端发起的农产品溯源存储指令，根据所述农产品溯源存储指令启动供应链溯源系统，其中，供应链溯源系统由数据感知单元、边缘服务单元及信息交互单元组成；

4、利用所述数据感知单元的智能传感设备实时采集农产品的供应链数据，其中，供应链数据包括产品信息、温度信息、湿度信息、地理位置、产地产量、产品成本及产品售价，当采集完成后，将收集到的供应链数据通过无线传感网络传输至边缘服务单元；

5、确定所述边缘服务单元，其中，边缘服务单元由嵌入式计算机和上链处理模型组成，利用所述嵌入式计算机对供应链数据进行数据融合，生成溯源数据集，并将所述溯源数据集分类为共享数据集和隐私数据集；

6、基于农产品产地将全国划分为个局部产地区域，并对每个所述局部产地区域构建个区域边缘节点和一个区域核心节点；

7、对所述隐私数据集执行加密得到数据密文集，同时生成解密密钥，再将所述共享数据集和数据密文集根据农产品所属局部产地区域写入对应的区域边缘节点，并备份至每个所述区域核心节点；

8、利用所述上链处理模型对区域核心节点搭建溯源区块链，当完成搭建操作后，连接所述信息交互单元，将所述溯源区块链中包含的信息数据和解密密钥全部发送至信息交互单元，完成基于区块链下农产品的溯源存储。

9、可选地，所述当采集完成后，将收集到的供应链数据通过无线传感网络传输至边缘服务单元，包括：

10、确认所述供应链数据，其中，供应链数据由数据感知单元的智能传感设备收集后，存储在智能传感设备的传感节点中；

11、通过无线传感网络，在所述传感节点与边缘服务单元的网关节点之间搭建中继节点，其中，网关节点位于边缘服务单元的接口处，用于接收发送至边缘服务单元的数据；

12、将所述中继节点划分得到个簇，其中，每个簇由个汇聚节点和一个簇头组成；

13、对每个所述簇内的汇聚节点和簇头执行随机信道频率分配，当完成分配操作后，执行簇内收集供应链数据；

14、当识别到某个汇聚节点完成数据收集时，命令簇头立即将完成数据收集的汇聚节点恢复至初始选择的可用信道频率，直至所述中继节点完成供应链数据的收集；

15、利用所述中继节点将供应链数据汇聚后转发至网关节点，完成将供应链数据通过无线传感网络传输至边缘服务单元。

16、可选地，所述对每个所述簇内的汇聚节点和簇头执行随机信道频率分配，包括：

17、识别无线传感网络的可用信道频率，并依次随机选择一个可用信道频率分配至对每个所述簇头；

18、利用每个所述簇头将选择的可用信道频率二次分配至簇头所属簇的所有汇聚节点，直至完成所有所述汇聚节点的可用信道频率二次分配。

19、可选地，所述利用每个所述簇头将选择的可用信道频率二次分配至簇头所属簇的所有汇聚节点，包括：

20、利用下式计算二次分配至簇头所属簇的所有汇聚节点的频率为：

21、

22、其中，表示该簇头分配到的可用信道频率，表示步长因子，表示取定位于两个指定数之间的一个随机整数，表示无线传感网络中的可用信道数量。

23、可选地，所述利用所述嵌入式计算机对供应链数据进行数据融合，生成溯源数据集，包括：

24、利用所述嵌入式计算机对供应链数据包含的所有类型数据集执行数据分析，当完成分析操作后，判断每个所述类型数据集是否存在异常数据；

25、对每个所述类型数据集执行异常数据过滤，并将过滤后的供应链数据进行数据集成得到溯源数据集。

26、可选地，所述利用所述嵌入式计算机对供应链数据包含的所有类型数据集执行数据分析，当完成分析操作后，判断每个所述类型数据集是否存在异常数据，包括：

27、确定每个所述类型数据集，其中，每个类型数据集由个周期性数据组成，周期性数据表示智能传感设备对农产品供应链每个环节以固定时间间隔持续收集的数据；

28、根据所述嵌入式计算机的数据分析结果，依次设置每个类型数据集的阈值上下限；

29、当检测到周期性数据不在所属类型数据集的阈值上下限范围内时，将该周期性数据标记为待定数据；

30、当检测完所有的周期性数据时，记录每个所述类型数据集出现待定数据的实际次数；

31、设定每个所述类型数据集检测出现待定数据的最大次数，将所述实际次数与最大次数执行比对，若所述实际次数不大于最大次数，将该类型数据集检测出现的待定数据判定为异常数据。

32、可选地，所述对所述隐私数据集执行加密得到数据密文集，同时生成解密密钥，包括：

33、将所述隐私数据集以每组16个字节长度执行分组，当完成分组操作后，若识别到某组字节长度低于16个，则对该组进行空格填充处理，直至该组满足16个字节长度；

34、随机提供一个用户密码，其中，用户密码的长度在4-6个字符；

35、将所述隐私数据集或填充处理后的隐私数据集和提供的用户密码执行aes密钥扩展处理，得到扩展密钥；

36、利用所述扩展密钥对隐私数据集执行加密，生成数据密文集；

37、随机选取两个素数，且两个素数均不小于500，利用所述两个素数计算生成解密密钥。

38、可选地，所述利用所述扩展密钥对隐私数据集执行加密，生成数据密文集，包括：

39、结合扩展密钥，利用下式对隐私数据集执行加密生成数据密文集：

40、

41、其中，表示数据密文集，表示aes加密函数，表示扩展密钥，表示隐私数据集或填充处理后的隐私数据集。

42、可选地，所述随机选取两个素数，且两个素数均不小于500，利用所述两个素数计算生成解密密钥，包括：

43、随机选取两个素数分别为和，其中，和均不小于100；

44、根据所述两个素数计算和，其中，，；

45、随机选取整数，其中，与互质，且小于，并对整数执行取模运算得到整数；

46、将定义为解密密钥的公钥，定义为解密密钥的私钥，完成解密密钥的生成。

47、可选地，所述对整数执行取模运算得到整数，包括：

48、利用下式计算得到整数：

49、

50、其中，表示取模函数。

51、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

52、至少一个处理器；以及，

53、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

54、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以实现上述所述的基于区块链下农产品溯源存储方法。

55、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于区块链下农产品溯源存储方法。

56、相比于背景技术所述问题，本发明采用边缘计算技术构建农产品溯源区块链，利用智能传感设备实时采集农产品的供应链数据，当采集完成后，将收集到的供应链数据通过无线传感网络传输至边缘服务单元，并在传输过程中设计适应性分簇结构的信道频率分配方法，为无线传感网络中的各簇随机分配可用信道频率，以解决传统无线传感网络分簇路由过程中存在的通信干扰问题。进一步地，利用边缘服务单元的嵌入式计算机对供应链数据进行数据融合，生成溯源数据集，这是因为边缘服务单元拥有较强的计算能力及数据存储空间，能够处理复杂的数据操作。另外，将溯源数据集分类为共享数据集和隐私数据集，是为了对隐私数据集执行加密处理，在保证安全性的前提下上传至区块链，防止被恶意篡改。进一步地，对隐私数据集执行公钥加密得到数据密文集，同时生成解密密钥，再将共享数据集和数据密文集根据农产品所属局部产地区域写入对应的区域边缘节点，并备份至每个所述区域核心节点，可见本发明实施例设定区域边缘节点只存储该区域的溯源数据集，而全部溯源数据集备份至每个区域核心节点，再对所有区域核心节点构建一条追溯核心链，能够减轻云端的计算存储负荷，解决数据繁杂异构等问题。最后，对区域核心节点搭建溯源区块链，当完成搭建操作后，数据集将永久地添加至区块链，能够确保数据的安全性、透明度和不可篡改性，进一步地，连接信息交互单元，将溯源区块链中包含的信息数据和解密密钥全部发送至信息交互单元，有助于为消费者、溯源企业和监管机构提供方便的查询需求服务，完成基于区块链下农产品的溯源存储。因此本发明提出的基于区块链下农产品溯源存储方法、电子设备及计算机可读存储介质，其主要目的在于保证农产品信息上传安全性的前提下，提高农产品溯源区块链的云计算运行水平。