基于区块链的种质资源数据安全共享模型

孙昌霞; 马於帅; FERNANDO Bação; 王少参; 张蕾; 司海平

doi:10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.09.006

基于区块链的种质资源数据安全共享模型

doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.09.006

1.
河南农业大信息与管理科学学院，河南郑州 450018
2.
新里斯本大学信息管理学院，里斯本 1070-312，葡萄牙
3.
中国船舶重工集团公司第七一三研究所，河南郑州 450015

基金项目: 2020年度河南省重大公益专项（201300210300）

详细信息

作者简介:
孙昌霞，博士，副教授，硕士生导师，主要从事信息安全、区块链技术、农业大数据应用研究E-mail：sunchangxia@henau.edu.cn

中图分类号: S126
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出版历程
- 收稿日期: 2022-03-10
- 修回日期: 2022-05-29
- 出版日期: 2022-09-20

Data Secure Sharing Model of Germplasm Resources Based on Blockchain

1.
School of Information and Management Sciences，Henan Agricultural University，Zhengzhou Henan 450003，China
2.
NOVA Information Management School（NOVA IMS），Universidade Nova de Lisboa，Campus de Campolide， 1070-312 Lisboa，Portugal
3.
713 Research Institute，China Shipbuilding Industry Group Co.，Ltd.，Zhengzhou Henan 450015，China

摘要

摘要:
目前，农业领域种质资源数据的共享管理工作大多采用中心化的数据共享模式，存在数据泄露、易篡改等问题。根据区块链技术具备的去中心化、安全可靠、防篡改的特点，提出一种基于区块链的种质资源数据安全共享系统，采用以太坊框架设计基于区块链的种质资源数据安全共享系统模型，针对用户身份数据和种质资源数据提出“IPFS+区块链”的链上链下协同存储模型，使用非对称加密技术确保种质资源数据安全性和用户身份数据隐私性，通过智能合约交互方式给出协同存储模型设计结果，展示模型的合理性。
- 种质资源 /
- 以太坊 /
- 非对称加密 /
- 协同存储 /
- 区块链
Abstract:
At present, data sharing and management of germplasm resources in agriculture field mostly adopts centralized data sharing mode, which has problems of data leakage, easy tampering and so on． According to characteristics of decentralization, safety, reliability, and tamper resistance of blockchain technology, it was proposed a germplasm resources data security sharing system based on blockchain technology with Ethereum framework． In secure blockchain-based germplasm resources data shared system model, an on-chain and off-chain collaborative storage model of "IPFS+blockchain" was put forward for user identity data and germplasm resources data． Asymmetric encryption technology was used to ensure germplasm resources data security and user identity data privacy through interaction of smart contracts． Then, design results of collaborative storage model were given, which was showed that this storage model was rational．
- germplasm resources /
- ethereum /
- asymmetric encryption /
- collaborative storage /
- blockchain technology

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图 1 基于区块链网络和分布式文件系统的存储模型

Figure 1. Storage scheme based on blockchain network and distributed file system

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图 2 加密存储部分代码

Figure 2. Some codes of encrypted storage

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图 3 加密解密流程

Figure 3. Encryption and decryption process

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图 4 系统架构

Figure 4. System architecture

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图 5 交互模式

Figure 5. Interaction mode

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表 1 不同非对称加密算法比较

Table 1. Comparison of different asymmetric encryption algorithms

项目	RSA	DSA	ECC
原理	大数分解	整数有限域离散对数	EC离散对数
用途	数据加解密、数字签名	数字签名	数据加解密、数字签名
密匙量/Bit	1 024	1 024	160
运算速度	慢	慢	快
安全性	较高	较高	高
灵活性	一般	一般	高
破译和攻击方法	NFS	随机数攻击	Pollard rho
破译和攻击难度	亚指数级	指数级	指数级

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表 2 身份信息存储结果

Table 2. Identity information storage results

数据名称		User 1	User 2	User 3
用户名	加密后的密文	QA/wyRQnu8XMWuamUp66 gg==	1+lO5c1 mZgvRtBxAPJnvbw==	DQHepSTF0uFByEchubAZOw==
用户名	存入ipfs后返回的Hash值	QmWFLcVbaNRFiG8pJGa3BCC8BZ4FsWssM9qpTaJGacaWG3	QmWrhJy9vMEfQEPoLXnJnHGiqpiAYr7Se5eBUJRhSXtCJd	QmVyZV9ZPaFTidft9Ebh6RKETsBtvSohvGZoxr7 LP4uBRF
身份证号	加密后的密文	60 gvvqY5Zg1PvA5/TMRJukC7NRnf6BPKpAliAXIlTBM=	I/JSALG4feFU6Sad6PAG6G6 mpfzfV9G2eXkTQg92sgM=	/BZDv5u4 hK9Et7StP4dkQG6 mpfzfV9G2eXkTQg92sgM=
身份证号	存入ipfs后返回的Hash值	QmPDUNwuXkVz6GrmW2KM4MnCYc6vvpmWgv8Qk6JDaSxzqu	QmWmAk24JDcChMDwWvS7tJvxH5tuSrYt2ozGHVXwB1FESV	QmVmRJPqcbXACFcZynTAbUCUUuSmcAopt5k8twxyfQLwqF
地址	加密后的密文	iFNOfSI8ytxPekCsAnnQ9nPkP5 LG/vlVVriKAsx+WvE=	e5PylLa/Hq4n6PoeyTjVsbWeUOEWYJhnMJOLJh5 rtiaJNUWi/oCyA/SKw6BXuQ5C	iFNOfSI8ytxPekCsAnnQ9pV0X8iZt4+NsLAf5C5wNTo=
地址	存入ipfs后返回的Hash值	Qmc1RSnUKmDYzpxGQHKQ6t3XzB2JwGcvf2P5PtqcxLsoxZ	QmQBpss8SRE9ahLpLRcJBhupwbuCn9nbr77q9Ean3vxgu3	QmXQcgxqaUMZNcAytt1eV5 LayjhVAoPYbHCWkaTsBcXxm2
单位	加密后的密文	e5PylLa/Hq4n6PoeyTjVsbWeUOEWYJhnMJOLJh5 rtiaBQ1RfjEC07PoSTy88N8if	e5PylLa/Hq4n6PoeyTjVsURD7AI0PF6Mg8fN2 rF0uzmBQ1RfjEC07PoSTy88N8if	G39WPNgoOU0 hLWDihCtS+g==
单位	存入ipfs后返回的Hash值	QmR2iWHWEtXXgJD31bbVAF3XGgYubD9jn8MLFpP6NL8Bwk	QmYfMTPcVPBmrc8G7 LcGn8Qs14bovaMao67 hmUAd5eUyt7	QmPbBMGx1oQLg1xMZawgDyTubj7NRBVYxjJXusmqd5RhRE
联系电话	加密后的密文	CXqTvKB2 gt3 h0nRmjxD2fzN0 gVWN97a9 mRBPy+EPbOo=	nhmgmgg+CfsKVqacAqXjMA==	G39WPNgoOU0 hLWDihCtS+g==
联系电话	存入ipfs后返回的Hash值	QmNpy3Kr7Eqe2 V8 VJcWsvAj86xeVrC3 mfkJgfL9Hk4PhPN	QmPgz1KJKh45qAQ58DAgZMTWm6cPNNWUZHmXm42svhbGCV	QmPbBMGx1oQLg1xMZawgDyTubj7NRBVYxjJXusmqd5RhRE

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