CN106779736A - 基于生物特征的区块链技术认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生物特征的区块链技术认证方法，包括溯源信息的获取和负责人的生物特征信息的采集；溯源信息的主要来源为产品生产的各个阶段，使用自动或半自动化的方式获取产品生产过程中的不同的环境数据，所述的环境数据经过确认后加入区块链公布；各阶段负责人的生物特征采集，采用生物特征识别传感器进行采集，采用数字签名的方式对生物特征进行加密，并为所获得的信息构建溯源编码标签，将上述信息纳入区块链，各阶段的信息获取哈希值，纳入区块链中。本方法将生物特征识别机制和区块链技术进行更加深入的结合，能提供更加详细的产品信息，也为更有效的生产流程管理提供依据，能够得到有效、可信、详细的溯源信息。

Description

基于生物特征的区块链技术认证方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，确切地说涉及一种基于生物特征的区块链技术认证方法。

背景技术

产品信息溯源技术不仅是建立产品质量安全追溯制度的重要组成部分，也是保障产品质量安全的有效手段。它有利于保护产品产地，打击假冒产品，确保公平竞争。我国新修订的《商标法》也明确指出原产地证明商标受法律保护。产地溯源有利于保护原产地，保护地区名牌，保护特色产品，确保公平竞争，增强消费者对产品安全的信心，并能有效防止食源性病源菌的扩散。自2002年起，我国启动了“中国条码推动工程”、“食品可溯源性通用规范”等体系。

在溯源系统的设计和实现过程中，提高溯源系统的透明、可信、防伪能力一直是研究的热点和重要课题。只有当溯源系统提供的溯源信息是可靠的、能够被信任的才是有意义的。根据现有的文献，杨信廷、刘学馨等科研团队均对溯源技术进行了研究，提出了基于XML、USB key、TD-SCDMA和RFID等技术为基础的溯源系统。但是这些技术在解决溯源系统的透明、可信、防伪能力的发展方面不能获得十分良好的效果，并且不能实现负责人绑定机制，所以在产品的可认证性方面有很大的空白。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种基于生物特征的区块链技术认证方法，本方法将生物特征识别机制和区块链技术进行更加深入的结合，能提供更加详细的产品信息，也为更有效的生产流程管理提供依据，能够得到有效、可信、详细的溯源信息。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种基于生物特征的区块链技术认证方法，其特征在于：包括溯源信息的获取和负责人的生物特征信息的采集；溯源信息的主要来源为产品生产的各个阶段，使用自动或半自动化的方式获取产品生产过程中的不同的环境数据，所述的环境数据经过确认后加入区块链公布；各阶段负责人的生物特征采集，采用生物特征识别传感器进行采集，采用数字签名的方式对生物特征进行加密，并为所获得的信息构建溯源编码标签，将上述信息纳入区块链，各阶段的信息获取哈希值，纳入区块链中。

所述的认证方法具体包括以下三个阶段：信息获取阶段、信息处理阶段、信息存储阶段；

信息获取阶段，获取产品各阶段的生产信息和各阶段负责人的生物特征；

信息处理阶段，一是将上一阶段所获得的产品各阶段的生产信息进行编码处理；用编码替代文字信息便于存储和查找；二是将上一阶段所采集的负责人生物特征信息进行数字化处理；

信息存储阶段，将信息处理阶段处理完成的信息存储于区块链中；每一个阶段的信息都需要计算一个对应的哈希值，下一阶段的哈希值是将本阶段的信息、上一阶段的信息和哈希值作为新的信息而生成的哈希值，依次类推，将最后一个哈希值作为产品信息的摘要存储于区块链中。

所述的信息获取阶段，在田间获得各个农产品生产基地的生产信息，然后通过生物特征识别传感器采集各阶段负责人的生物特征，所述的生物特征是指纹信息或虹膜信息。

采用无线传感器来发送农产品生产过程中的不同的环境数据，所述的环境数据包括土壤湿度、空气湿度和环境PH值。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本发明提出了一种基于生物特征的存储技术，将产品生产各阶段负责人的生物特征加入到产品信息中，作为产品信息的一部分。该阶段负责人即使产品信息的发布者。由于生物特征的唯一性，能够有效提高产品信息的可信度并且能够使得产品的质量得到保证。

2、本发明将数字签名应用于生物特征技术的加密，我们所看到的生物特征是被加密之后的一串密文，而不是被采集到的真实生物特征。这样能够使得被采集生物特征的负责人的隐私不会泄露，有效地保护了负责人的隐私。

3、本发明构建的概念性框架，即“将生物特征技术和区块链技术糅合在一起”，目的是在使用区块链信息的不可篡改性的同时，将产品负责人的生物特征信息也加入到溯源系统中。计算产品每一个阶段的生产信息的哈希值（具有唯一性）、提取各阶段负责人的不可更改的生物特征信息，并将此类信息存储至区块链中。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明流程示意图；

图2为指纹编码示意图；

图3为多生物特征信息编码示意图；

图4为区块链存储示意图。

具体实施方式

我们将生产各阶段的负责人生物特征信息加入到能够被查询到的产品信息（如生产信息）中。为了保护负责人的隐私，我们将对采集到的生物特征信息进行数字签名处理。同时，我们采用区块链存储溯源信息。区块链能够为我们提供一个去中心化的数据库用于存储溯源信息，通过将溯源信息发布于区块链中，其所拥有的多方认证机制能够有效防止数据篡改，即能够提供可靠的溯源信息。这些机制的联合应用能够更好的监测产品的生产过程，提高产品的可信性和可认证性。

因此，我们考虑将生物特征识别机制和区块链技术进行更加深入的结合，为我们提供更详细的产品信息，也为更有效的生产流程管理提供依据。

本发明所述的信息获取阶段，产品信息可以通过某些自动或半自动化的方式，比如采用物联网技术，来获取产品生产各阶段的信息，例如农产品的生产加工信息、种苗信息、种植信息、所提供的农药信息等等。在每一个阶段完成之后，将采集该阶段负责人的生物特征，与产品信息一起提交至下一阶段。

在第二阶段即信息处理阶段中，将对产品的信息构造溯源编码并将该信息纳入区块链；各阶段的信息获取防止信息篡改的哈希值，纳入私有区块链。

方法流程图如图1所示。

信息获取阶段

在这个阶段，主要目的是溯源信息的获取和负责人的生物特征信息的采集。

溯源信息的主要来源为产品生产的各个阶段，可以使用自动或半自动化的方式，例如采用WSN（无线传感器）来发送农产品生产过程中的不同的环境数据（土壤湿度、空气湿度、环境PH值等）。这些数据能够及时的汇集并且经过该阶段的负责人确认无误后进行发布。

各阶段负责人的生物特征采集，我们可以采用生物特征识别传感器进行采集。

本专利中可以使用生物特征采集技术包括指纹识别技术、虹膜识别技术、静脉识别技术、掌纹识别技术等，其中被作为广泛使用的主要是指纹识别技术。

（1）指纹识别技术。指纹指的是指尖表面的纹路，其中突起的纹线称为脊，脊之间的部分称为谷。指纹的纹路并不是连续、平滑流畅的，而是经常出现中断、分叉或转折，这些断点、分叉点和转折点，称为细节(minutiae)，就是这些细节提供了指纹唯一性的识别信息。我们通过对指纹信息进行编码，将其与获取的生产信息一同存储在区块链中。

（2）虹膜识别。虹膜是一个位于瞳孔和巩膜之间的环状区域，与其它的生物特征相比，虹膜识别具有：高独特性（虹膜的纹理结构是随机的其形态依赖于胚胎期的发育）；高稳定性（虹膜可以保持几十年不变,而且不受除光线之外的周围环境的影响）；防伪性好（虹膜本身具有规律性的震颤以及随光强变化而缩放的特性，可以识别出图片等伪造的虹膜）；易使用性（识别系统不与人体相接触）；分析方便（虹膜固有的环状特性，提供了一个天然的极坐标系）。

（3）声纹识别。声纹是一项根据语音波形中反映说话人生理、心理和行为特征的语音参数。人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程,人在讲话时使用的发声器官)))舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面因人而异,所以任何两个人的声纹图谱都有差异。每个人的语音声学特征既有相对稳定性,又有变异性。这种变异可来自生理、病理、心理、模拟、伪装,也与环境干扰有关。尽管如此,由于每个人的发音器官都不尽相同,因此在一般情况下,人们仍能区别不同的人的声音或判断是否是同一人的声音。通过提取的声纹特征能够作为识别的证据。但声纹容易受到环境及声道鲁棒性问题的影响，即声道差异和背景噪音容易给声纹特征的提取带来影响。

（4）掌纹识别：与指纹识别相比，掌纹识别的可接受程度较高，其主要特征比指纹明显得多，而且提取时不易被噪声干扰，另外，掌纹的主要特征比手形的特征更稳定和更具分类性，因此掌纹识别应是一种很有发展潜力的身份识别方法。

（5）静脉识别：静脉识别是对用特定设备采集到的静脉分布图像的识别。目前主要分为指静脉识别、手背静脉识别和手掌静脉识别三个内容。人体静脉血管具有生物特征的所有特性，具有很强的普遍性和唯一性。静脉血管位于体表内部，随年龄增长其组织结果变化不大；由于是身体内部的血管特征，很难伪造或是手术改变，可以避免一旦皮表受损害而无法进行指纹、掌纹识别的缺陷；相比 DNA、虹膜识别，采集过程十分友好，有这些使得静脉认证技术成为近年来生物认证技术领域的研究热点。

除了上述的五种生物特征识别方法，还有包括签名识别、人脸识别等在内的多种生物特征识别方式可供选择。

信息处理阶段

我们在存储信息之前，需要将所采集到的信息做数字化的处理。

所获取的产品信息，我们通过信息编码的方法将文字信息数字化进行存储。

而所获取的生物特征信息我们也需要进行数字化的处理。可以选择将其中的一种生物特征进行编码，也可以选择将多种生物特征进行融合编码，例如指纹、虹膜、声纹三者进行共同编码。如图2、图3所示。

由于采集到的生物特征可能会导致负责人的隐私信息泄露，所以我们考虑对采集到的生物特征进行数字签名，如采用ECC算法，获得负责人的生物特征数字信息，该数字信息是真实生物特征的密文，一方面能够保证所采集到的生物特征信息的真实有效，另一方面能够保证被采集人的隐私不被泄露，即生物特征有效却不可见。

然后我们对收集、采集到的信息进行编码。该生物特征编码是是真实编码的摘要信息。通过对采集的生物特征进行数字签名和编码的方式，在有效保障产品可认证性的同时能够有效保护负责人的隐私。

通过这一阶段，我们所有获取的文字信息或图像信息都变成数字信息能够进行下一阶段的存储工作

信息存储阶段

我们选择区块链这样一个去中心化的数据库作为信息存储的工具，能够有效地防止数据篡改。同时区块链技术提供的一种哈希值计算机制，作为实现防止信息篡改的手段。

哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的，所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。典型的哈希算法包括 MD2、MD4、MD5 和 SHA-1。

在将信息存储至区块链上的时候，区块链技术通过计算产品每一个阶段生产信息及其负责人生物特征信息的哈希值来保证信息的唯一性。每一个阶段所计算出的哈希值都是基于上一个阶段的哈希值和本阶段的生产信息及负责人的生物特征信息。这也就导致信息不可篡改，一旦区块链上的某一个区块的信息发生改变，那么所有的哈希值都将无法对应其信息。也就是说信息一旦发布在区块链上就不能进行篡改。

存储结构如图4所示。

Claims (4)

1.一种基于生物特征的区块链技术认证方法，其特征在于：包括溯源信息的获取和负责人的生物特征信息的采集；溯源信息的主要来源为产品生产的各个阶段，使用自动或半自动化的方式获取产品生产过程中的不同的环境数据，所述的环境数据经过确认后加入区块链公布；各阶段负责人的生物特征采集，采用生物特征识别传感器进行采集，采用数字签名的方式对生物特征进行加密，并为所获得的信息构建溯源编码标签，将上述信息纳入区块链，各阶段的信息获取哈希值，纳入区块链中。

2.根据权利要求1所述的基于生物特征的区块链技术认证方法，其特征在于：所述的认证方法具体包括以下三个阶段：信息获取阶段、信息处理阶段、信息存储阶段；

信息获取阶段，获取产品各阶段的生产信息和各阶段负责人的生物特征；

信息处理阶段，一是将上一阶段所获得的产品各阶段的生产信息进行编码处理；二是将上一阶段所采集的负责人生物特征信息进行数字化处理；

信息存储阶段，将信息处理阶段处理完成的信息存储于区块链中；每一个阶段的信息都需要计算一个对应的哈希值，下一阶段的哈希值是将本阶段的信息、上一阶段的信息和哈希值作为新的信息而生成的哈希值，依次类推，将最后一个哈希值作为产品信息的摘要存储于区块链中。

3.根据权利要求2所述的基于生物特征的区块链技术认证方法，其特征在于：所述的信息获取阶段，在田间获得各个农产品生产基地的生产信息，然后通过生物特征识别传感器采集各阶段负责人的生物特征，所述的生物特征是指纹信息或虹膜信息。

4.根据权利要求1所述的基于生物特征的区块链技术认证方法，其特征在于：采用无线传感器来发送农产品生产过程中的不同的环境数据，所述的环境数据包括土壤湿度、空气湿度和环境PH值。