CN115936738A - 一种基于元宇宙的农产品溯源方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于元宇宙的农产品溯源方法，包括步骤：终端数据采集设备采集农产品数据，并生成上链申请；当区块链网络接收到上链申请时，对上链申请的合法性和真实性进行验证，验证无误后上链；对上链的农产品数据进行验证，验证成功后使用农产品数据触发智能合约中的农产品生长函数，元宇宙可视化平台的虚拟农产品开始生长；农产品在交易平台上售卖，消费者购买农产品后，区块链网络生成溯源码；验证元宇宙可视化平台与消费者之间的身份和数据合法性，再根据验证结果确定开放元宇宙可视化平台的溯源过程查看权限。本发明应用区块链技术建立一种农产品溯源方法，解决数据丢失后无法找回，以及数据被篡改后无法恢复的问题。

Description

一种基于元宇宙的农产品溯源方法

技术领域

本发明涉及元宇宙数字技术领域，特别涉及一种基于元宇宙的农产品溯源方法。

背景技术

在“互联网+”的时代背景下，人们对数字空间的探索从未停歇，自元宇宙概念提出后，引发了各个行业的广泛关注。“元宇宙”本身并不是新技术，而是集成了一大批现有技术，包括5G、云计算、人工智能、虚拟现实、区块链、物联网、人机交互等。在传统农业领域，农产品的销售问题一直是困扰农民多年的问题，由于没有稳定的销售渠道，常常出现庄稼烂在地里的情景。

现有授权公告号为CN115063210B，名称为《基于元宇宙的资源智能匹配方法及元宇宙系统》的专利，公开了通过使用数字化技术把农产品的相关数据进行数字化，从而将农产品的相关数据从线下搬到线上，以便需求方通过线上就可以查看到农产品的相关信息，以及提高需求方、提供方等多方之间的交互效率，从而提高需求方获取到所需资源。

但常出现实物与照片严重不符的情况，其中原因就是某些农产品厂商利用消费者的信任从而欺骗消费者，将农产品以次充好。传统的农产品溯源方式较为简单，应用的技术大多以物联网技术为主，使用生成的二维码用于溯源使用，但是这里有一个缺点在于溯源信息被集中式地存储在一个地方，这样会造成两方面的威胁：一是数据丢失之后，无法找回；二是数据被篡改之后，无法恢复。此外，农产品供应链中的参与者数量众多，且相互之间的信息交流较少，导致农产品溯源的准确性和真实性降低。

在现实需求和建设元宇宙可行性前景的驱动下，应用区块链技术建立一种有效的农产品溯源方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于基于元宇宙技术领域，应用区块链技术建立一种有效的农产品溯源方法，解决数据丢失后无法找回，以及数据被篡改后无法恢复的问题，提供一种基于元宇宙的农产品溯源方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种基于元宇宙的农产品溯源方法，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化阶段，可信节点生成系统参数，可信第三方生成节点密钥；

步骤2，数据上链阶段，终端数据采集设备采集一个周期T内的农产品数据，并生成上链申请；当区块链网络接收到上链申请时，对上链申请的合法性和真实性进行验证，验证无误后，完成上链；

步骤3，虚拟农产品生长及农产品流通阶段，对上链的农产品数据进行验证，验证成功后使用农产品数据触发智能合约中的农产品生长函数，元宇宙可视化平台的虚拟农产品开始生长，生长成熟后更新农产品流通轨迹；

步骤4，农产品交易阶段，农产品在交易平台上售卖，消费者购买农产品成功后，区块链网络生成溯源码，农产品生产厂商粘贴溯源码，并将农产品邮寄给消费者；

步骤5，农产品溯源阶段，验证元宇宙可视化平台与消费者之间的身份和数据合法性，再根据验证结果确定开放元宇宙可视化平台的溯源过程查看权限。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

（1）系统可靠性：本发明使用区块链技术存储信息，区块链技术具有信息不可修改、分布式的特点，保证了数据的完整性和可用性，即使数据丢失，也可以通过区块链中的其它节点的备份信息来恢复数据。

（2）用户隐私保护：在本发明的框架中，采用具有同态性质的承诺机制对交易信息进行保护，将基于离散对数困难问题的强绑定性和同态加法特性的交易金额密文存于区块链网络中，保护了用户隐私，防止农产品生产厂商通过用户购买产品的信息推算出用户的喜爱偏好，以及农户或农产品生产厂商的利润，避免了虚假广告、“杀熟”、恶意竞争等问题的出现。此外，在农产品交易过程中，针对消费者的身份使用了动态假名的方式保护消费者的隐私，避免了消费者的身份信息泄漏。

（3）不可抵赖性：本发明在农产品确权和交易时，采用了数字签名技术对申请或者订单进行签名，避免了恶意用于和恶意商户的抵赖行为，保证了数据的不可抵赖性。

（4）可追溯性：本发明使用可信第三方为每个节点生成密钥，且每个节点在可信节点中保留了公钥证书。当溯源过程出现问题时，可以通过公钥证书追踪到某个节点，从而找到出现问题的节点。

（5）消息完整性：本发明利用哈希链实现消息的完整性，由于信息在安全信道中传输，无法伪造合法的哈希值，若消息TrackMsg在安全信道中被修改，则哈希值也会发生相应地改变。

（6）数字签名：在终端数据采集设备收集处理好采集的数据，并提出上链申请时，本发明利用数字签名算法对区块链网络上链申请进行签名，保证上链申请的合法性和真实性。

（7）密钥交换：在农产品溯源过程中，使用了密钥交换算法得到一个共享密钥Key，使用共享密钥Key对消息进行加密，既起到了保护的作用，又实现了元宇宙可视化平台与消费者之间的双向认证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明框架示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“相连”、“连接”等可以是元件之间直接相连，也可以是经由其他元件的间接相连。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，本方案应用于基于元宇宙的场景中，包括：

农产品生产厂商AP_j，用于生产农产品，AP_j表示第j个农产品生产厂商（1≤j≤m），场景中共有m个农产品生产厂商；假设任一农产品生产厂商AP_j总共可以生产K种农产品，则ID_jk表示农产品生产厂商AP_j生产的第k种农产品的数字化身份（1≤k≤K）。

终端数据采集设备S_f，用于采集农产品生产厂商AP_j所生产的一种农产品数据D_i（1≤i≤t），D_i表示终端数据采集设备S_f在第i个时刻采集的农产品数据，共有t个时刻；S_f表示第f个终端数据采集设备（1≤f≤F），在场景中共有F个终端数据采集设备，但一个农产品生产厂商AP_j可使用至少一个终端数据采集设备，如使用3个终端数据采集设备采集农产品生产厂商AP_j所生产的3种农产品数据。

区块链网络，用于对数据上链，以及提供消费者P对农产品进行溯源。

元宇宙可视化平台，用于生产虚拟农产品。

交易平台，用于提供消费者P购买农产品的平台。

如图2所示，本发明提出一种基于元宇宙的农产品溯源方法，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化阶段，可信节点生成系统参数，可信第三方生成节点密钥。

由可信节点选择一个q阶乘法循环群G，以及乘法循环群G的两个生成元v和p。由可信节点选择一个哈希函数H:{0,1}^*→{0,1}^l，l为H输出的比特位数，H将输入的任意长度的二进制串转换成固定长度的输出二进制串。

可信节点选择公钥加密算法E_PK(.)和私钥解密算法D_SK(.)，可信节点生成并公开系统参数{G,q,v,q,H,E_PK(.),D_SK(.)}，公钥加密算法E_PK(.)用于生成公钥PK，私钥解密算法D_SK(.)用于生成私钥SK。

步骤2，数据上链阶段，终端数据采集设备采集一个周期T内的农产品数据，并生成上链申请；当区块链网络接收到上链申请时，对上链申请的合法性和真实性进行验证，验证无误后，完成上链。

假设终端数据采集设备S_f收集农产品数据的周期为T，f表示第f个终端数据收集设备（f=1,2,...,F），用于在周期T内收集第j个农产品生产厂商AP_j（j=1,2,...,m）的一种农产品数据，也就是一种农产品的信息，可在周期T内依次采集到t个农产品数据，分别为D₁,D₂,...,D_t（t个农产品数据属于一种农产品的信息），将t个农产品数据用哈希链的方式生成根，并将该哈希链的根上链，令哈希链的初始值为0，即h₀=0。

终端数据采集设备S_f收集到农产品数据D_i时（i=1,2,...,t），计算哈希链h_i=H(h_i-1||D_i)，将元信息{D_i,h_i}通过安全信道发送至云服务器中。当周期T截止时，终端数据采集设备S_f得到哈希链的根h_t。

若农产品生产厂商未在区块链网络中注册数字化身份，则农产品生产厂商AP_j首先向区块链网络发送注册数字化身份申请ReqInfo=(σ_j||PK_j||CheckInfo||TS)，其中，CheckInfo为农产品检测证明、品牌证明等信息，PK_j为农产品生产厂商AP_j的公钥，SK_j为农产品生产厂商AP_j的私钥，σ_j为农产品生产厂商AP_j使用私钥SK_j对注册数字化身份申请ReqInfo的签名，TS为当前时间戳，||为连接符。

区块链网络收到注册数字化身份申请ReqInfo后，首先对当前时间戳TS的新鲜度进行检查，若TS已过期，则拒绝该注册数字化身份申请ReqInfo；否则，签发节点使用公钥PK_j验证签名σ_j，并检查CheckInfo信息，验证通过后，签发节点对农产品生产厂商AP_j的第k种农产品相关信息进行签名σ_jk（k=1,2,...,K）。使用哈希函数H将该注册数字化身份申请ReqInfo映射为固定位数的结果H(ReqInfo)，该结果作为农产品生产厂商AP_j的第k种农产品唯一的数字化身份，即农产品数字化身份ID_jk=H(ReqInfo)。

签发节点将农产品数字化身份ID_jk、签名σ_jk和CheckInfo信息上传至区块链网络，通过区块链网络共识后将农产品数字化身份ID_jk上链，得到区块链网络交易号FID_jk。最后签发节点向农产品生产厂商AP_j发送农产品数字化身份ID_jk、签名σ_jk和区块链网络交易号FID_jk等信息。

终端数据采集设备S_f计算签名σ_f=Sign(SK_f||ID_f||ID_jk||h_t||TS`)，然后将上链申请(SK<sub>f</sub>||ID<sub>f</sub>||ID<sub>jk</sub>||h<sub>t</sub>||TS`||σ_f)发送至区块链网络，其中，ID_f为终端数据采集设备S_f的数字化身份，SK_f为终端数据采集设备S_f的私钥，TS`为当前时间戳。

区块链网络收到上链申请(SK_f||ID_f||ID_jk||h_t||TS`||σ<sub>f</sub>)后，首先检查时间戳TS`是否超过规定的合法时间，若超过，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请；否则，从区块链节点中检索ID_f对应的公钥证书，若不存在公钥证书，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请，若存在公钥证书，则区块链网络使用公钥证书中的公钥PK_f验证签名σ_f，PK_f为终端数据采集设备S_f的公钥；若验证失败，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请，否则，区块链网络将交易信息(ID_f||ID_jk||h_t||TS`||σ_f)上链，即可在元宇宙可视化平台中种植虚拟农产品。

步骤3，虚拟农产品生长及农产品流通阶段，对上链的农产品数据进行验证，验证成功后使用农产品数据触发智能合约中的农产品生长函数，元宇宙可视化平台的虚拟农产品开始生长，生长成熟后更新农产品流通轨迹。

元宇宙可视化平台也是区块链网络的节点，当农产品数据D_i的哈希链的根h_t上链成功后，区块链网络向元宇宙可视化平台发送农产品数字化身份ID_jk，元宇宙可视化平台根据农产品数字化身份ID_jk从云服务器中获取农产品数据D₁,D₂,...,D_t，以及对应的哈希链的值。需要说明的是，步骤2上链之前，生成农产品唯一的数字化身份ID_jk（唯一性由ReqInfo保证）；上链时，使用ID_jk作为存储数据的主键在云服务器中存储D₁,D₂,...,D_t；当区块链网络向元宇宙可视化平台发送ID_jk时，则可通过ID_jk从云服务器中获取到D₁,D₂,...,D_t。

元宇宙可视化平台接收到来自云服务器的农产品数据D_i后，计算哈希链的值h_i=H(h_i-1||D_i)，计算t次之后，元宇宙可视化平台得到重新计算的哈希链的根h_t`。然后，元宇宙可视化平台从区块链网络中取出原来上链的哈希链的根h<sub>t</sub>，若h<sub>t</sub>`与h_t不相等，则向云服务器发送“数据有误”的错误信息，对上链的农产品数据验证失败，并拒绝本次虚拟农产品生长信息；否则，更新本次虚拟农产品生长信息。

当上链的农产品数据验证成功后，元宇宙可视化平台使用D₁,D₂,...,D_t更新当前虚拟农产品的生长状态，生长状态更新算法如下：

（1）输入：D[t]，curState[t]

（2）输出：newState[t]

（3）算法描述：

for i←1 to t do

isSuccess←UpdateState(D[i],curState[i],newState[i])

if isSuccess = False then

Panic(i)

end if

end for

return newState

（4）变量解释：D为采集到的虚拟农产品生长信息，curState为虚拟农场品当前的生长状态，newState为虚拟农产品的新生长状态，UpdateState用于更新虚拟农产品的生长状态，Panic用于报告元宇宙可视化平台某个生长状态更新异常。

农产品成熟后在农产品流通时，使用上述相同的方式对采集的数据计算并验证哈希链的根，然后更新到流通轨迹中。

步骤4，农产品交易阶段，农产品在交易平台上售卖，消费者购买农产品成功后，区块链网络生成溯源码，农产品生产厂商粘贴溯源码，并将农产品邮寄给消费者。

为了保护消费者隐私和农产品生产厂商的权益，本方案使用了动态匿名和具有同态性质的承诺机制对交易信息进行保护，将基于离散对数困难问题的强绑定性和同态加法特性的交易金额密文存于区块链网络中。

消费者P在交易平台上挑选并购买农产品，假设消费者P购买了n个农产品生产厂商的农产品，n≤m，消费者P选好农产品后，随机选择满足

的n个随机数来生成关于购买金额的承诺值，r_j为第j个农产品生产厂商AP_j的随机数。对第j个农产品生产厂商AP_j，消费者P计算承诺值

，其中s_j为消费者P在农产品生产厂商AP_j消费的金额，

是为了消费者P用来承诺对第j个农产品生产商声明的购买金额是正确的，当某个恶意的消费者把消费金额s_j的大部分给了一个农产品生产厂商，非常小部分给了其它农产品生产厂商，虽然总金额没有发生变化，但是其它农产品生产厂商没有收到对应的金额，权益收到了极大的损害，因此需要消费者P的承诺；

用于隐藏消费者P在农产品生产商AP_j的消费金额s_j，避免恶意的消费者得知甚至篡改。然后，消费者P使用公钥PK_j将r_j加密得到交易金额密文

，其中

为公钥加密算法，将交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)发送给区块链网络，其中PID为消费者P随机生成的动态假名，并将消费总金额

通过转账、支付宝等交易方式发送至区块链网络的某一可信节点。

区块链网络接收到交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)后，可信节点计算总承诺值

，若C_j`与C_j不相等，则拒绝交易上链申请，并退回消费者P的消费总金额S；否则，农产品生产厂商AP_j使用私钥SK_j将交易金额密文R_j进行解密得到

，其中

为私钥解密算法，并验证

与C_j是否相等，若不相等，则说明消费者P给出的消费金额s_j或者随机数r_j有误，则拒绝交易上链申请。

若验证

与C_j相等，则交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)通过区块链网络验证，区块链网络将交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)上链，并生成溯源码(ID_jk||FID_jk||AP_j)，其中FID_jk为农产品生产厂商AP_j的农产品的交易号，将溯源码返回至农产品生产厂商AP_j。农产品生产厂商AP_j将溯源码粘贴到农产品上，并邮寄该农产品给消费者P。

农产品生产厂商AP_j将(r_j||s_j)通过安全信道发送至可信节点，可信节点计算

，验证C_j`与C_j是否相等，若不相等，则返回错误；否则，可信节点将农产品生产厂商AP_j与消费者P的交易金额s_j通过转账的方式发送给AP_j。为了保护消费者P与农产品生产厂商的权益，交易平台把交易金额放到可信节点中，当某个农产品生产厂商提出想要在可信节点取款时，才进行验证并转账。

步骤5，农产品溯源阶段，验证元宇宙可视化平台与消费者之间的身份和数据合法性，再根据验证结果确定开放元宇宙可视化平台的溯源过程查看权限。

消费者收到农产品后，可以扫描农产品上的溯源码，获取溯源所必须的基本信息，向元宇宙可视化平台提出溯源申请。元宇宙可视化平台与消费者之间需要进行身份和数据合法性验证，保证消费者连接到真实的元宇宙可视化平台，以及元宇宙可视化平台允许合法的消费者访问农产品相关信息。验证成功后，元宇宙可视化平台授权消费者访问农产品的生长过程，实现消费者对农产品溯源。

消费者P扫描农产品上的溯源码获取(ID_jk||FID_jk||AP_j)，选择一个随机数x作为临时私钥，计算Y=g^x，计算共享密钥Key=(PK_meta)^x。

共享密钥的生成方式：

显然，

，且只有掌握

才可以获得正确的共享密钥Key，其中PK_meta为元宇宙可视化平台的公钥；

计算溯源请求

，其中，TS₀为当前时间戳。消费者P将溯源申请(TrackReq||X||TS₀)发送到元宇宙可视化平台；

元宇宙可视化平台收到溯源申请(TrackReq||X||TS₀)后，首先检查时间戳TS₀是否过期，若过期，则拒绝该溯源申请；否则，计算共享密钥

，其中SK_meta为元宇宙可视化平台的私钥，计算得到

，计算

。根据溯源码中的AP_j从区块链网络上取出对应的C_j与C_j`进行比较，若不相等，则返回给消费者P“基本信息填写有误”的错误提示；否则，以ID_jk为关键字段，从云服务器中取出ID_jk所对应的农产品数据Data，此处需要说明的是，在步骤2中上链时将农产品数据D_i的哈希链的根h_t存入区块链网络，将农产品数据D_i存入云服务器，由于从云服务器中取出的农产品数据D_i可能会被篡改，但区块链网络中的哈希链的根h_t绝对不会被篡改，因此为了保证数据的真实性和完整性，利用ID_jk从云服务器中取出的农产品数据Data即是没有被篡改过的数据。

然后，元宇宙可视化平台计算签名σ=Sign(Sk_meta,H(Data))，计算溯源信息

，其中TS₁为当前时间戳。最后，元宇宙可视化平台把(TrackMsg||TS₁)发送至消费者P。

消费者P收到(TrackMsg||TS₁)后，首先检查时间戳TS₁是否过期，若已过期，则丢弃溯源信息TrackMsg；否则，使用共享密钥Key和TS₁解出(Data||σ)，并使用公钥PK_meta验证签名σ，若验证失败，则拒绝接收农产品数据Data，若验证成功，则使用农产品数据Data计算其哈希链的值h_t`，并从区块链网络中查询该哈希链的值h_t，若数据一致，则表示溯源信息是真实、完整的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，系统初始化阶段，可信节点生成系统参数，可信第三方生成节点密钥；

步骤2，数据上链阶段，终端数据采集设备采集一个周期T内的农产品数据，并生成上链申请；当区块链网络接收到上链申请时，对上链申请的合法性和真实性进行验证，验证无误后，完成上链；

步骤3，虚拟农产品生长及农产品流通阶段，对上链的农产品数据进行验证，验证成功后使用农产品数据触发智能合约中的农产品生长函数，元宇宙可视化平台的虚拟农产品开始生长，生长成熟后更新农产品流通轨迹；

步骤4，农产品交易阶段，农产品在交易平台上售卖，消费者购买农产品成功后，区块链网络生成溯源码，农产品生产厂商粘贴溯源码，并将农产品邮寄给消费者；

步骤5，农产品溯源阶段，验证元宇宙可视化平台与消费者之间的身份和数据合法性，再根据验证结果确定开放元宇宙可视化平台的溯源过程查看权限。

2.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：

由区块链网络中的可信节点选择一个q阶乘法循环群G，以及乘法循环群G的两个生成元v和p；

由可信节点选择一个哈希函数H:{0,1}^*→{0,1}^l，l为H输出的比特位数，H将输入的任意长度的二进制串转换成固定长度的输出二进制串；

可信节点选择公钥加密算法E_PK(.)和私钥解密算法D_SK(.)，公钥加密算法E_PK(.)用于生成公钥PK，私钥解密算法D_SK(.)用于生成私钥SK；

可信节点生成并公开系统参数{G,q,v,p,H,E_PK(.),D_SK(.)}。

3.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：

终端数据采集设备S_f收集农产品数据的周期为T，f表示第f个终端数据收集设备，f=1,2,...,F，用于在周期T内收集第j个农产品生产厂商AP_j的一种农产品数据，j=1,2,...,m，在周期T内依次采集到t个农产品数据，分别为D₁,D₂,...,D_t，将t个农产品数据用哈希链的方式生成根，并将该哈希链的根上链，令哈希链的初始值h₀为0；

终端数据采集设备S_f收集到农产品数据D_i时，i=1,2,...,t，计算对应的哈希链h_i=H(h_i-1||D_i)，将元信息{D_i,h_i}通过安全信道发送至云服务器中；当周期T截止时，终端数据采集设备S_f得到哈希链的根h_t；

若农产品生产厂商未在区块链网络中注册数字化身份，则农产品生产厂商AP_j向区块链网络发送注册数字化身份申请ReqInfo=(σ_j||PK_j||CheckInfo||TS)，其中，CheckInfo为农产品相关信息，PK_j为农产品生产厂商AP_j的公钥，SK_j为农产品生产厂商AP_j的私钥，σ_j为农产品生产厂商AP_j使用私钥SK_j对注册数字化身份申请ReqInfo的签名，TS为当前时间戳，||为连接符；

区块链网络收到注册数字化身份申请ReqInfo后，对当前时间戳TS的新鲜度进行检查，若TS已过期，则拒绝该注册数字化身份申请ReqInfo；否则，签发节点使用公钥PK_j验证签名σ_j，并检查CheckInfo信息，验证通过后，签发节点对农产品生产厂商AP_j的第k种农产品相关信息进行签名σ_jk，k=1,2,...,K；使用哈希函数H将该注册数字化身份申请ReqInfo映射为H(ReqInfo)，将H(ReqInfo)作为农产品生产厂商AP_j的第k种农产品的数字化身份ID_jk；

签发节点将农产品数字化身份ID_jk、签名σ_jk和CheckInfo信息上传至区块链网络，通过区块链网络共识后将农产品数字化身份ID_jk上链，得到区块链网络交易号FID_jk；签发节点向农产品生产厂商AP_j发送农产品数字化身份ID_jk、签名σ_jk和区块链网络交易号FID_jk；

终端数据采集设备S_f计算签名σ_f=Sign(SK_f||ID_f||ID_jk||h_t||TS`)，将上链申请(SK<sub>f</sub>||ID<sub>f</sub>||ID<sub>jk</sub>||h<sub>t</sub>||TS`||σ_f)发送至区块链网络，其中，ID_f为终端数据采集设备S_f的数字化身份，SK_f为终端数据采集设备S_f的私钥，TS`为当前时间戳；

区块链网络收到上链申请(SK_f||ID_f||ID_jk||h_t||TS`||σ<sub>f</sub>)后，检查时间戳TS`是否超过规定的合法时间，若超过，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请；否则，从区块链节点中检索ID_f对应的公钥证书，若不存在公钥证书，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请，若存在公钥证书，则区块链网络使用公钥证书中的公钥PK_f验证签名σ_f，PK_f为终端数据采集设备S_f的公钥；若验证失败，则拒绝终端数据采集设备S_f的上链申请，否则，区块链网络将交易信息(ID_f||ID_jk||h_t||TS`||σ_f)上链。

4.根据权利要求3所述的一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤：

当农产品数据D_i的哈希链的根h_t上链成功后，区块链网络向元宇宙可视化平台发送农产品数字化身份ID_jk，元宇宙可视化平台根据农产品数字化身份ID_jk从云服务器中获取农产品数据D₁,D₂,...,D_t，以及对应的哈希链的值；

元宇宙可视化平台接收到来自云服务器的农产品数据D_i后，计算哈希链的值h_i=H(h_i-1||D_i)，计算t次之后，元宇宙可视化平台得到重新计算的哈希链的根h_t`；元宇宙可视化平台从区块链网络中取出原来上链的哈希链的根h<sub>t</sub>，若h<sub>t</sub>`与h_t不相等，则向云服务器发送数据有误的错误信息，对上链的农产品数据验证失败，并拒绝本次虚拟农产品生长信息；否则，更新本次虚拟农产品生长信息；

当上链的农产品数据验证成功后，元宇宙可视化平台使用D₁,D₂,...,D_t更新当前虚拟农产品的生长状态。

5.根据权利要求4所述的一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤：

消费者P在交易平台上挑选并购买农产品，若消费者P购买了n个农产品生产厂商的农产品，n≤m，随机选择满足

的n个随机数生成购买金额的承诺值，r_j为第j个农产品生产厂商AP_j的随机数；对第j个农产品生产厂商AP_j，消费者P计算承诺值

，其中s_j为消费者P在农产品生产厂商AP_j消费的金额，

用于表示消费者P承诺对农产品生产厂商AP_j的消费金额是正确的，

用于隐藏消费者P在农产品生产商AP_j的消费金额s_j；

消费者P使用公钥PK_j将r_j加密得到交易金额密文

，其中

为公钥加密算法，将交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)发送给区块链网络，其中PID为消费者P随机生成的动态假名，并将消费总金额

发送至区块链网络的可信节点；

区块链网络接收到交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)后，可信节点计算总承诺值

，若C_j`与C_j不相等，则拒绝交易上链申请，并退回消费者P的消费总金额S；否则，农产品生产厂商AP_j使用私钥SK_j将交易金额密文R_j进行解密得到

，其中

为私钥解密算法，并验证

与C_j是否相等，若不相等，则拒绝交易上链申请；

若验证

与C_j相等，则交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)通过区块链网络验证，区块链网络将交易上链申请(PID||C₁||...||C_n||R₁||...||R_n||S)上链，并生成溯源码(ID_jk||FID_jk||AP_j)，其中FID_jk为农产品生产厂商AP_j的农产品的交易号，将溯源码返回至农产品生产厂商AP_j；农产品生产厂商AP_j将溯源码粘贴到农产品上，并邮寄该农产品给消费者P；

农产品生产厂商AP_j将(r_j||s_j)通过安全信道发送至可信节点，可信节点计算

，验证C_j`与C_j是否相等，若不相等，则返回错误；否则，可信节点将农产品生产厂商AP_j与消费者P的交易金额s_j发送至农产品生产厂商AP_j。

6.根据权利要求5所述的一种基于元宇宙的农产品溯源方法，其特征在于：所述步骤5具体包括以下步骤：

消费者P扫描农产品上的溯源码获取(ID_jk||FID_jk||AP_j)，选择随机数x作为临时私钥，计算Y=g^x，计算共享密钥Key=(PK_meta)^x，其中PK_meta为元宇宙可视化平台的公钥；计算溯源请求

，其中，TS₀为当前时间戳；消费者P将溯源申请(TrackReq||X||TS₀)发送到元宇宙可视化平台；

元宇宙可视化平台收到溯源申请(TrackReq||X||TS₀)后，检查时间戳TS₀是否过期，若过期，则拒绝该溯源申请；否则，计算共享密钥

，其中SK_meta为元宇宙可视化平台的私钥，计算得到

，计算

；根据溯源码中的AP_j从区块链网络上取出对应的C_j与C_j`进行比较，若不相等，则将基本信息填写有误的错误提示返回给消费者P；否则，以ID_jk为关键字段，从云服务器中取出ID_jk所对应的农产品数据Data；

元宇宙可视化平台计算签名σ=Sign(Sk_meta,H(Data))，计算溯源信息

，其中TS₁为当前时间戳；元宇宙可视化平台把(TrackMsg||TS₁)发送至消费者P；

消费者P收到(TrackMsg||TS₁)后，检查时间戳TS₁是否过期，若已过期，则丢弃溯源信息TrackMsg；否则，使用共享密钥Key和TS₁解出(Data||σ)，并使用公钥PK_meta验证签名σ，若验证失败，则拒绝接收农产品数据Data，若验证成功，则使用农产品数据Data计算其哈希链的值h_t`，并从区块链网络中查询该哈希链的值h<sub>t</sub>，若h<sub>t</sub>`与h_t相等，则表示溯源信息真实、完整。

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