【摘 要】
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随着农业信息化的快速发展,农产品质量安全问题得到关注,农业物联网逐渐成为智慧农业必要的基础技术。为了解决农产品从种植到销售过程中数据孤立、易被篡改以及难以追责的问题,本文建立了可追溯模型,在保护隐私的前提下提高了透明度。为了避免追溯过程中出现隐私泄露的问题,使用基于区块链技术的数据库审计技术保障数据库安全,实现系统的高隐私性,最终提出了基于区块链的高隐私性农业物联网溯源体系。本文主要研究内容与贡献
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随着农业信息化的快速发展,农产品质量安全问题得到关注,农业物联网逐渐成为智慧农业必要的基础技术。为了解决农产品从种植到销售过程中数据孤立、易被篡改以及难以追责的问题,本文建立了可追溯模型,在保护隐私的前提下提高了透明度。为了避免追溯过程中出现隐私泄露的问题,使用基于区块链技术的数据库审计技术保障数据库安全,实现系统的高隐私性,最终提出了基于区块链的高隐私性农业物联网溯源体系。本文主要研究内容与贡献如下:（1）本文针对目前农业物联网溯源系统隐私性不够高的问题,研究了数据库密文审计相关内容,基于可搜索加密技术设计了一种可以应用于区块链的密文审计方案,降低了明文审计过程中的拦截与窃取风险,并解决了密文审计模式中无法使用旁路监听的方式进行审计的问题。提出的方案在保证区块链用户之间数据隐私的情况下,能够实现对用户操作数据的无密钥监管和审计。经验证该方案在满足安全需求的同时还能够保持高效执行,有效提高了该系统的隐私性。（2）本文针对农业溯源系统在可追溯方面难以平衡交易隐私和透明度的问题,研究了可追溯性的三个属性:交易隐私、保存和不介入,根据上述属性基于隐马尔可夫模型构建了可追溯模型,使用基于环容错学习的同态加密算法对模型进行加密,并通过对明文等于零的知识进行非交互零知识证明验证了模型的建立,在隐私保护的前提下提高了联盟链的透明度。（3）本文针对农业物联网中数据孤立、易被篡改和难以追责的问题,基于Hyperledger Fabric架构和IPFS分布式存储实现了基于区块链的高隐私性农业溯源系统。采用链上存储、链下计算的模式对本地数据进行分析并可视化。物联网设备定期上传文本数据到智能合约,删除冗余数据后上链存证,图片和视频数据通过IPFS分布式网络进行存储,获得唯一内容索引哈希后保存至区块链。经验证该方案在稳定性和安全性上优于传统溯源方案,性能上满足物联网设备并发上链的需求。
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