【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及区块链技术、果蔬食品安全等领域，具体涉及一种基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型构建方法。
技术介绍
1、保障果蔬质量安全不仅与消费者的健康息息相关，还关系到消费者对产品的信任度和消费意愿。而果蔬全供应链既具有业务环节繁杂、数据多源异构、利益角色众多等通用食品供应链特征，又具有风险演变趋势复杂、时效性要求高、存在突发新发风险等特性。新鲜果蔬保质期短且容易受到环境污染，易出现腐烂、变质等情况，因此新鲜果蔬的监管和溯源对时效性要求很高。若发现某批次产品存在质量问题，需要快速定位问题批次，及时采取措施，如召回、处理或改进，以减少质量问题的影响范围。因此，需要对果蔬产品从农田到餐桌进行全流程控制、全信息管理，预防食品安全事件的发生。目前已经有很多采用物联网和神经网络等信息化技术保障农产品质量安全的方案，基本都存在隐私数据与公开数据协调性差、数据中心化存储、透明度不足和易篡改等问题，无法满足监管部门和消费者的监管溯源需求。
2、区块链是一种基于点对点传输、密码学、分布式数据存储、共识机制等技术的分布式账本技术，具有去中心化、难以篡改、隐私保护、可追溯、账本公开透明等特性。基于区块链的农产品信息管理模型的构建有助于提高农产品供应的质量与安全性，为消费者与监管部门提供真实有效的溯源信息，协助监管部门对农产品供应链进行精准监管，减轻消费者对食品安全问题日益增长的担忧。但目前基于区块链构建的监管溯源方案无法满足果蔬全程全息背景下对于性能与容量的需求，且由于区块链本身特点会导致溯源过程中出现计算资源浪费、检索效率低等问
3、食品全程全息是指从食品的起源到消费者餐桌的整个生命周期中，对涉及到食品安全风险的所有相关信息以及供应链管理相关信息的综合考虑。这些信息包括食品供应链各环节中与食品安全相关的直接信息和有潜在关联的间接信息，还包括业务信息等与企业供应链管理相关的信息。通过对食品全程全息的考虑，在提高食品供应链的可信度和透明度的同时，可以全面评估食品供应链存在的食品安全风险，保证及时采取相应的措施来降低风险发生的概率，以保障食品的质量安全。同时促进食品供应链不同参与方之间的紧密合作、互相支持，共同推动食品产业的高效运作与协同发展。但食品全程全息信息规模庞大，导致可能存在大量的数据冗余。
技术实现思路
1、本专利技术针对传统果蔬供应链信息管理方案存在的监管覆盖面不足、溯源效应周期长、各主体间协同效应差等问题，提供了一种基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型构建方法，解决了果蔬全程全息信息监管难以及企业隐私数据保护等问题。
2、本专利技术的一种基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型构建方法，包括如下步骤：
3、步骤一、为果蔬供应链每个环节构建一条独立的局部区块链，为所有环节构建一条追溯链；在各环节的局部区块链中加入监管部门；
4、步骤二、各环节企业根据信息敏感程度将采集的果蔬数据分为公开数据和隐私数据，将公开数据上传到追溯链，将隐私数据上传到对应的局部区块链；
5、所述步骤二中，隐私数据采用分享隐私存证的数据上链方式，该方式为：企业用户通过证书颁发机构生成非对称密钥对，对要上传的隐私数据通过加密算法生成对称加密密钥及密文，对对称加密密钥进行非对称加密，将密文和密钥密文上传到局部区块链；通过分享非对称密钥对中的私钥，设置不同企业用户访问局部区块链中密文的权限；
6、步骤三、对局部区块链的每个区块基于布谷鸟过滤器构建cmerkel树结构索引，使用区块综合索引指数对局部区块链中的区块索引优先级进行排序，构建跳表检索结构；
7、其中，构建cmerkel树结构索引是指，为局部区块链中每个区块构建merkle树结构的索引，再将布谷鸟过滤器加入merkle树中的每个非叶子节点中，布谷鸟过滤器之间通过过滤器指针链接；某节点的布谷鸟过滤器记录了对应子树的交易溯源码；
8、构建跳表检索结构时，计算局部区块链中每个区块的区块综合索引指数，指数值越大表示区块的优先级越高，区块综合索引指数由果蔬产品生产周期内区块被访问的次数和区块中包含的风险信息数量共同决定；区块的区块综合索引指数越大，在跳表中的索引层级越高；
9、步骤四、使用基于公证链的跨链机制进行局部区块链的信息安全交互；
10、其中，基于公证链的跨链机制是指，公证链中各节点由各个环节的局部区块链周期性选举产生，进行跨链操作时，公证链作为信息传输的媒介，数据上传至公证链再传递给接收链。
11、与已有的农产品信息管理方案相比，本专利技术的优势在于：
12、(1)本专利技术方法在局部链中设计了基于布谷鸟过滤器的cmerkle树区块结构，同时引入了基于区块综合索引指数的跳表检索结构，实现对果蔬全程全息信息的快速检索。
13、(2)针对食品全程全息场景，从果蔬全供应链具有的业务环节繁杂、数据多源异构、利益角色众多等通用食品供应链特征和风险演变趋势复杂、时效性要求强、存在突发新发风险等特性出发，在果蔬全程全息信息解析的基础上，本专利技术方法采用多链框架构建区块链网络，构建了基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型，满足果蔬全程全息信息管理对高性能和高容量的需求，解决负载问题，同时实现了不同链企业间的数据隔离，提高果蔬信息管理模型的可扩展性。
14、(3)本专利技术方法将果蔬全程全息信息分为公开数据和隐私数据，两类数据采用不同的加密存证方式。本专利技术采用分享隐私存证的果蔬隐私数据的上链方式，实现数据访问权限控制、身份权限分配，加强了对企业隐私数据的安全保护。
15、(4)本专利技术方法针对多链架构间存在信息隔离的问题，结合分享隐私存证的加密方式，设计了一种高效且安全的公证链跨链安全交互机制，解决企业间的信息孤岛问题和传统公证人跨链模式存在的“中心化”争议问题。
16、(5)本专利技术方法对果蔬全程全息信息流转特性进行分析考虑，对果蔬全程进行精准追溯，对果蔬多源数据进行全面记录，同时保证全程信息流的实时同步，针对果蔬类短保食品的信息管理具有普遍适用性。
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1.一种基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，所述交易溯源码是对应非叶子节点计算的哈希值；非叶子节点的哈希值计算方式是：将区块中数据分为偶数个固定大小的数据块，每个数据块对应一个叶子节点，使用哈希算法SHA-256计算数据块的哈希值，非叶子节点的哈希值是将该节点的子节点的哈希值拼接后再进行哈希计算得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，根据下面方式计算区块i的区块综合索引指数Irs：
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，构建局部区块链的跳表检索结构时，跳表中每一个索引层中的区块选取低一级索引层中依据区块综合索引指数从大到小排序在前1/2的区块；构建的跳表检索结构以键值对(跳表索引，区块标识)的形式存储在数据库中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤四中，进行跨链操作时，包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，设企业用户A要上传果蔬隐
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤二中，追溯链和局部区块链中，使用数据库TikvDB作为状态数据库，提供可扩展的查询方式。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，从果蔬供应链抽取出种植、收储、加工、仓储、运输和销售六个环节。
...【技术特征摘要】
1.一种基于区块链多链的果蔬全程全息信息管理模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，所述交易溯源码是对应非叶子节点计算的哈希值；非叶子节点的哈希值计算方式是：将区块中数据分为偶数个固定大小的数据块，每个数据块对应一个叶子节点，使用哈希算法sha-256计算数据块的哈希值，非叶子节点的哈希值是将该节点的子节点的哈希值拼接后再进行哈希计算得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，根据下面方式计算区块i的区块综合索引指数irs：
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的步骤三中，构建局部区块链的跳表检索结构时，跳表中每一个索引层中的区块选取低一级索引层中依据区块综合索引指数从大到小排序在前...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新，刘崇宣，许继平，赵峙尧，于家斌，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：
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