[发明专利]基于区块链的园林植物生长信息可溯性方法

权利要求书

1.基于区块链的园林植物生长信息可溯性系统，所述基于区块链的园林植物生长信息可溯性系统依靠数据库，通过分散和无信任的方法共同维护植物生长信息，其特征在于：

通过使用加密对系统中的任何数量的节点来创建区块，每个块包含一段时间内系统中采集的所有生长数据，通过创建数字识别机制，使用不同密钥加密解密，并用来验证信息的有效性并与下一个块连接，利用区块链技术，构建园林植物生长信息的溯源系统；

所述园林植物生长信息的溯源系统基于以太坊区块链环境，融合无线传感器网络、智能前端APP、数据库和二维码技术构，所述园林植物生长信息的溯源系统为每株园林植物生成唯一的二维码溯源标签，通过无线传感器网络系统和智能前端APP将园林植物生产过程数据上传至区块链记录，保证信息的公开透明且不可篡改，人们则通过客户端APP读取区块链和数据库信息，获得植物的完整生长信息；

所述区块链中数据的加密算法采SHA-256安全散列算法，包括：

先将任意长度的输入数据压缩成256位,但在运算时每次只能计算512位，因此，需要把输入数据分割成512位的块分步进行计算；不足512位的块根据FIPS180-2的规定进行处理，为便于理解后续的算法推导，复述数据处理算法如下：

1)在寄存器H₀，H₁，…，H₇中放入初值；

2)对每块512位的输入数据进行运算；

a)将512位的数据分成16个32位放入寄存器W_t中,(0≤t＜16；

b)For 16≤t≤63

{W_t＝σ₁^{256}(W_t-2)+W_t-7+σ₀^{256}(W_t-15)+W_t-16}.

c)A＝H₀，B＝H₁，C＝H₂，D＝H₃，

E＝H₄，F＝H₅，G＝H₆，H＝H₇.

d)For 0≤t≤163

e)H₀＝A+H₀,H₁＝B+H₁,H₂＝C+H₂,

H₃＝D+H₃,H₄＝E+H₅,H₅＝F+H₅,

H₆＝D+H₃,H₇＝H+H₇.

算法中，

Ch(x,y,z)＝(xy)∧(～xz),

Maj(x,y,z)＝(xy)∧(xz)∧(yz),

在上述算法中，输入为512位的任意数据，输出为经过运算后的256位数据,经过多次运用该算法，可将任意长度的输入数据压缩成256位,算法中，ROTR代表循环右移运算，SHR代表逻辑右移运算，ROTR和SHR的上标代表移位的位数，“”，“∧”分别代表与、异或操作，～代表非操作；

下面对算法进行分解：

根据步骤d)中E和A的运算公式，令n为运算的某一周期，E_n和A_n为第n个周期时的运算结果，则有

对于式(1)和式(2)，根据SHA-256算法，可分别得出式(3)和式(4)

根据式(3)，令

L_n-1＝G_n-2+M_n-2, (6)

则有

根据(4)，令

L'_n-1＝G_n-2+M'_n-2, (9)

则有

由于变量W_n-1的计算独立于变量A、E等的计算，根据式(5)～(11)，可对E_n和A_n的运算进行流水化处理，各流水线最多包含两次加法；

式(10)和式(11)等进行流水分级，变量E_n-1、F_n-1、G_n-1需要比A_n-1等变量早一个周期完成，因次，只需定义在某一个时钟可完成A_n-1、B_n-1、C_n-1、D_n-1和E_n、F_n、G_n、H_n的运算，也就是说，同一轮次的变量E、F、G和H的运算；鉴此，变量A_n的运算可流水化执行，式(5)将因此约束条件而进行进一步的推导；

式(12)中的变量A_n-4表明SHA-256算法的实现用四级的流水线设计达到比较理想的结果；

流水线的引入导致一些附加的处理时钟周期，采用该方法，处理一块512的数据需要68个时钟周期；

保持各流水线路径的平衡，缩短关键路径,达到更快的数据处理速度的效果。