CN112948846B - 一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，包括在智能制造业供应链全阶段的各企业系统中预置数据管控代理；构建当前智能制造业供应链的区块链网络，将各企业加入至联盟链中；再将各个数据管控代理连接隐私实体对齐任务执行中心；智能制造业供应链中的企业数据管控代理，向其他企业的数据管控代理发起隐私实体对齐请求，待对方确认通过后，数据管控代理进行构建私有账本；完成上链存储，存储于企业双方共有的私有账本内。本发明通过利用RSA和HASH算法结合的机制，保证非交集实体的隐私信息不被泄露，具备实体隐私身份安全，交集数据最终上传至区块链网络中，确保数据的有效共享和隔离，进一步提高了数据安全性。

Description

一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法
技术领域
本发明涉及信息安全的制造业供应链系统多实体安全交互对齐技术领域，具体来说，涉及一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法。
背景技术
近年来，区块链、人工只能等新兴技术发展迅猛，其中，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着越来越重要的作用，人工智能技术也在智能驾驶、智慧金融、智能制造、智慧农业、智慧医疗、智能家居等领域的逐步应用，成为引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术。在智能制造业中，供应链流程的管控与产品全生命周期各业务领域紧密融合，具体地，需要与产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务等全阶段的多业务域进行结合，融合制造企业跨阶段跨领域多源数据以形成跨企业的数据联合管控。数据融合涉及同阶段不同业务域、不同阶段同业务域等多种情况，均需对齐跨阶段跨领域多源数据的实体，解决业务系统间的信息孤岛问题，借助安全联合建模的形式，赋能数据共享与管控。其中，企业数据的安全共享问题和数据实体的安全对齐问题值得重视，如核心供应商数据、客户数据、核心制造知识数据、商业机密数据等的安全流转保护和数据安全隔离；核心产品实体敏感信息、非通用隐私实体的身份信息等的隐私安全对齐。
目前，智能制造供应链流程管控领域中的跨阶段、跨业务域、多企业的交互过程中，普遍存在着以下制约其数据安全共享、安全隔离及实体隐私保护等方面关键工作的重大弊端，如下：
(1)智能制造业企业数据往往需要高安全性，供应链协同需要多业务域数据共享集成与数据安全构成了矛盾，如何实现供应链协同数据安全共享与隔离，是当前急需解决的应用挑战问题；
(2)跨企业的实体对齐将共享非共有实体信息，造成敏感实体信息的暴露，不具备隐私感知，实体的安全对齐是多方数据联合建模赋能的重要前提；
(3)在智能制造业的全阶段全业务域跨企业间的数据安全共享，长期缺乏自主信任机制，不能有效避免隐私数据泄露等问题的产生，导致企业间不能有效进行数据共享，严重影响智能制造的供应链协同优化应用。
针对智能制造中供应链全阶段全业务域跨企业的数据共享和实体对齐，现有技术并不能有效自主信任地解决制造业供应链协同全生命周期涉及产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务等全阶段的多业务域的大数据跨域安全共享和隐私感知的跨企业实体对齐问题。
针对智能制造中供应链数据可信共享和隐私实体安全对齐问题，现有技术并不能有效自主信任的解决制造业供应链协同全生命周期涉及产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务等全阶段多业务域的大数据跨域安全共享问题。专利《基于区块链的供应链动态多中心协同认证模型及其实施方法》(CN201710511965)涉及区块链、散列原理、供应链电子交易、多中心协同认证等，在企业认证方面提供安全保证，但并未对数据的信任性共享给出合理的解决方案，未给出针对实体对齐这一特定领域的具体解决方案；专利《一种基于不同企业间数据共享的供应链协同管理方法》(CN201810028969)侧重于计算机软件技术赋能供应链的数据共享，但并不能保证存储数据的安全共享，没有解决数据共享的权限问题；专利《隐私集合求交方法、系统、介质及装置》(CN112003695A)给出提供一种隐私集合求交方法、系统、介质及装置，并为从根本上解决企业间的信任问题。
区块链技术利用分布式账本和共识机制，形成去中心化的信任机制。通过智能合约，可实现所有参与者对某一业务需求的自主性执行与管理。基于区块链去中心化、透明性、公平性以及自治性的特性及优势，将区块链技术与制造业供应链数据共享和实体对齐管理相结合，促进制造业企业之间的安全协同及共享，辅以加密算法，可实现跨阶段、跨专业域的不同企业间的实体信息对齐，提高企业间交互的效率和可靠性，同时保障实体的隐私信息不被泄露。而目前，还未有将区块链技术与加密算法结合来解决解决企业间的可信实体对齐问题，保证数据来源可信与安全共享。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，包括以下步骤：
S1:在智能制造业供应链全阶段多业务域的各企业系统中预置数据管控代理；
S2:然后构建当前智能制造业供应链的区块链网络，将各企业加入至联盟链中；
S3:再将各个数据管控代理进行连接隐私实体对齐任务执行中心；
S4:所述智能制造业供应链中全阶段多业务域的企业数据管控代理，通过基于区块链智能合约的隐私实体对齐任务执行中心，向其他企业的数据管控代理发起隐私实体对齐请求，等待对方确认通过；
S5:待对方确认通过后，数据管控代理进行构建联盟链内的私有账本；
S6:所述隐私实体对齐执行中心通过RSA和HASH算法融合机制，在不暴露实体真实ID的情况下，完成双方的实体ID对齐，完成双方的实体ID对齐后再进一步的联合建模、业务分析；
S7:在隐私实体对齐任务执行流程中，所有双方数据交互均基于智能合约实现，所有中间参数和最终结果均完成上链存储，存储于执行隐私实体对齐任务的企业双方共有的私有账本内。
进一步地，所述智能制造业供应链全阶段包括产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务。
进一步地，所述数据管控代理基于智能合约的方式，对各企业之间的数据进行可靠共享。
进一步地，在隐私实体对齐任务执行中心通过RSA和HASH算法融合机制的执行全流程中，所有双方数据交互均基于智能合约实现，所有中间参数和最终结果均完成上链存储，存储于执行隐私实体对齐任务的企业双方共有的私有账本内。
进一步地，在智能制造业供应链的全阶段，通过智能合约，与智能制造业供应链全阶段的各企业中内置的数据管控代理交互，完成隐私实体对齐任务的创建、执行和流程管控。
进一步地，所述私有账本，该账本仅包含需要进行隐私实体对齐任务的企业节点，只有创建该私有账本的企业可以访问并存储。
本发明的有益效果：通过结合智能制造业供应链的全阶段而设计的智能合约的供应链联盟链和私有集合，能够基于智能合约进行数据的可控共享，在保证数据安全共享、不可篡改的同时，形成对数据流向的合理控制；通过提出一种智能合约的隐私实体对齐执行中心，在智能制造业供应链的全阶段，通过智能合约，与智能制造业供应链全阶段的各企业中内置的数据管控代理交互，完成隐私实体对齐任务的创建、执行和流程管控，并将所有中间结果都存储至涉及隐私实体任务实行的多方企业中，保证隐私实体对齐任务的全流程可监控、不可篡改，同时，利用RSA和HASH算法结合的机制，保证非交集实体的隐私信息不被泄露，具备实体隐私身份安全，交集数据最终上传至区块链网络中，确保数据的有效共享和隔离，进一步提高了数据安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法的基于区块链智能合约的数据安全共享对齐示意图。
图2是根据本发明实施例所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法的基于区块链智能合约的多企业私有账本构建示意图。
图3是根据本发明实施例所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法的基于区块链智能合约的隐私实体对齐执行中心的任务执行流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
基于区块链网络，利用RSA与HASH的算法融合机制，实现隐私感知的跨企业数据实体安全对齐，赋能联合建模，基于区块链智能合约的自适应数据共享工具，保障数据来源可信与安全共享，提供一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法。
根据本发明实施例所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，包括以下内容：
基于区块链智能合约的联盟链生成和数据管控代理预置。在智能制造业供应链全阶段多业务域的各企业系统中预置数据管控代理，用来实现跨阶段、跨业务域的各企业间的数据安全可控共享和隐私感知的实体信息对齐。构建当前供应链的区块链网络，将各企业加入至联盟链中。数据管控代理支持基于智能合约的方式，实现各企业间数据的可靠共享；各数据管控代理连接隐私实体对齐执行中心，实现隐私感知的实体信息对齐任务创建与监控，实现基于联盟链内私有账本完成各企业间的数据小范围授权共享。
如图1所示，所述联盟链生成和数据管控代理预置流程为：首先构建智能制造业供应链联盟链，并将所述智能制造业供应链包括产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务等的多业务域供应链的各企业，在该链上，利用区块链的公开透明、不可篡改特性进行数据信息的可靠存证；然后为在智能制造业供应链全阶段多业务域的各企业系统中预置数据管控代理，并为该联盟链配置各企业可用的隐私实体对齐执行中心，可利用智能合约进行后续私有集合的创建及隐私实体对齐任务的创建。
基于区块链智能合约的隐私实体对齐任务创建和私有集合生成。供应链中全阶段多业务域的企业数据管控代理，通过基于区块链智能合约的隐私实体对齐执行中心，向其他企业的数据管控代理发起隐私实体对齐请求，待对方确认通过后，数据管控代理构建只有双方参与的联盟链内私有账本，实现联盟链内更小范围的数据透明共享与可靠存证。
如图2所示，所述隐私实体对齐任务创建和私有集合生成流程为：企业A通过其数据管控代理，基于智能合约向隐私实体对齐执行中心发起隐私实体对齐任务请求，其中，企业A作为区块链中的网络节点，其身份是受信任的，具备准入证书；隐私实体对齐执行中心收到企业A的隐私实体对齐任务创建请求后，基于智能合约与企业B的数据管控代理协商，确认企业B的任务创建意愿，同理，企业B的身份也是可信可追溯的，由此，企业A和企业B之间基于区块链建立起基本的信任关系；企业B和企业A均确认隐私实体对齐任务创建请求后，隐私实体对齐执行中心基于智能合约，创建供应链联盟链私有账本，该账本仅包含需要进行隐私实体对齐任务的企业节点的，即仅有企业A和企业B可以访问与存储，对于整个供应链联盟链，仅保留对该私有账本的追溯能力，未得到授权时，该私有账本内存储数据对供应链联盟链内企业不可见。
基于区块链智能合约和RSA与HASH算法融合机制的隐私实体对齐。创建好供应链联盟链私有账本后，隐私实体对齐执行中心通过RSA和HASH算法融合机制，在不暴露实体真实ID的情况下，完成双方的实体ID对齐，得到实体的交集集合，即可进一步赋能联合建模、业务分析等大数据协同功能，所述隐私实体对齐执行中心通过RSA和HASH算法融合机制的执行全流程中，所有双方数据交互均基于智能合约实现，所有中间参数和最终结果均完成上链存储，存储于执行隐私实体对齐任务的企业双方共有的私有账本内，使隐私对齐任务全流程可追溯，具备可靠性。
如图3所示，所述基于区块链智能合约和RSA与HASH算法融合机制的隐私实体对齐流程如下：
(1)首先，企业B通过RSA算法生成公钥(n,e)，私钥(n,d)，其中e,d为两个不相等的质数，n为e和d的乘积，企业B将公钥(n,e)通过智能合约传给企业A，并存储于供应链联盟链私有账本中。
(2)如下述公式所示，企业A将自己所有的实体ID(ua)首先通过哈希函数建立一个映射，等同于加密H(ua)，额外添加噪声ra，将噪声ra进行加密，即求得与质数e的幂后对n取余，然后与H(ua)相乘后对n取余，将最终加密结果YA通过智能合约传给企业B，并存储于供应链联盟链私有账本中。
YA＝{rae％n*H(ua)％n|ua∈A，ra：rand}
(3)企业B接受到YA之后，企业B计算表示实体方式对齐的ZA,ZB,计算流程如下所示：
ZA计算方式如下述公式所示:使用解密算法d解密YA，此时ri被解密，但由于还是存在随机噪声ri和企业A的哈希函数H，所以企业B无法得知企业A的实体ID，从而保证了企业A的实体ID的隐私安全。
ZA＝(rae*H(ua))d％n＝ra*(H(ua))d％n
ZB计算方式如下述公式所示:企业B将自己所有的实体ID(ub)首先通过哈希函数，然后再使用解密算法d解密，对n取余。
ZB＝{H(ub)dd％n|ub∈B}
计算完毕后，将ZA，ZB通过智能合约传给企业A，并存储于供应链联盟链私有账本中。
(4)如下述公式所示，企业A首先消除掉ZA在上述步骤(2)中添加的随机噪声ra，然后再做一次哈希，生成DA，此时DA的形式和ZB一致，两者即可对比求交，即企业A得到两者的交集I，同时，对于企业双方的非交集ID，对彼此均不可见，保证了除交集实体ID外，剩余所有实体ID的隐私安全。企业A将最终的交集结果通过智能合约回传给企业B。此时企业B也获得的两者交集I，该交集I也存储于供应链联盟链私有账本中，具备可查证性、不可篡改性。
DA＝H(ra*(H(ua))d/ra％n)＝H(H(ua))d％n
I＝DA∩ZB
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过结合智能制造业供应链的全阶段而设计的智能合约的供应链联盟链和私有集合，能够基于智能合约进行数据的可控共享，在保证数据安全共享、不可篡改的同时，形成对数据流向的合理控制；通过提出一种智能合约的隐私实体对齐执行中心，在智能制造业供应链的全阶段，通过智能合约，与智能制造业供应链全阶段的各企业中内置的数据管控代理交互，完成隐私实体对齐任务的创建、执行和流程管控，并将所有中间结果都存储至涉及隐私实体任务实行的多方企业中，保证隐私实体对齐任务的全流程可监控、不可篡改，同时，利用RSA和HASH算法结合的机制，保证非交集实体的隐私信息不被泄露，具备实体隐私身份安全，交集数据最终上传至区块链网络中，确保数据的有效共享和隔离，进一步提高了数据安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1: 在智能制造业供应链全阶段多业务域的各企业系统中预置数据管控代理；
S2: 然后构建当前智能制造业供应链的区块链网络，将各企业加入至联盟链中；
S3: 再将各个数据管控代理进行连接隐私实体对齐任务执行中心；
S4: 所述智能制造业供应链中全阶段多业务域的企业数据管控代理，通过基于区块链智能合约的隐私实体对齐任务执行中心，向其他企业的数据管控代理发起隐私实体对齐请求，等待对方确认通过；
S5: 待对方确认通过后，数据管控代理进行构建联盟链内的私有账本；
S6: 所述隐私实体对齐执行中心通过RSA和HASH算法融合机制，在不暴露实体真实ID的情况下，完成双方的实体ID对齐，完成双方的实体ID对齐后再进一步的联合建模、业务分析；
S7: 在隐私实体对齐任务执行流程中，所有双方数据交互均基于智能合约实现，所有中间参数和最终结果均完成上链存储，存储于执行隐私实体对齐任务的企业双方共有的私有账本内。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，所述智能制造业供应链全阶段包括产品策划设计、生产装配、质检管理、经营销售、售后服务。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，所述数据管控代理基于智能合约的方式，对各企业之间的数据进行可靠共享。
4.根据权利要求1所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，在隐私实体对齐任务执行中心通过RSA和HASH算法融合机制的执行全流程中，所有双方数据交互均基于智能合约实现，所有中间参数和最终结果均完成上链存储，存储于执行隐私实体对齐任务的企业双方共有的私有账本内。
5.根据权利要求1所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，步骤S4中，在智能制造业供应链的全阶段，通过智能合约，与智能制造业供应链全阶段的各企业中内置的数据管控代理交互，完成隐私实体对齐任务的创建、执行和流程管控。
6.根据权利要求1所述的基于区块链的制造业跨域隐私实体安全对齐共享方法，其特征在于，所述私有账本，该账本仅包含需要进行隐私实体对齐任务的企业节点，只有创建该私有账本的企业可以访问并存储。
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