基于区块链的优质作物种质资源数据存储模型研究

作     者：王青梅 

作者单位：河南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李艳玲

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 09[农学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：区块链 优质作物种质资源 Hyperledger Fabric IPFS 灰色关联分析 

摘      要：优质作物种质资源是我国创新原始农作物、培养新品种的物质基础,为国家粮食安全提供了基本保障,是维护生物多样性的战略性资源,对推进我国农业绿色稳定发展具有重大意义。随着优质作物种质品种日益增多,近几年备受关注的优质作物种质资源数据存储也面临着极大问题。在传统的中心化存储管理方式下的优质作物种质资源数据,存在存储压力大、安全性低、共享效率低等缺点。同时随着互联网技术进入新纪元,作物数据的存储方式也面临着变形问题,传统的中心化存储已经无法满足存储要求。针对这些问题,本文开展了以下三方面的研究:(1)提供利用灰色关联分析法(GRA)和DTOPSIS法筛选优质作物种质的实例。以16种小麦数据为例,选取单株产量、穗粒数、千粒质量、每穗小穗数、株高、容重作为评价属性,通过灰色关联分析法和DTOPSIS法对16种小麦种质进行综合评价,分别得出各参试品种的优劣顺序,将灰色关联分析法、DTOPSIS法所得评价结果与单株产量进行排名比较,验证了所选方法的有效性与可行性,且为本研究模型提供数据。(2)设计了基于区块链的优质作物种质资源数据模型。首先构建了区块链和IPFS(Inter Planetary File System)星际文件系统相结合的链上链下协同存储模型,降低链上存储压力,搭建IPFS节点,设计作物发布、添加和查询的智能合约,并调用智能合约完成对数据的操作。然后采用RSA非对称加密算法设计优质作物种质数据安全传输流程,以保证种质数据的传输安全。最后从存储空间、存储时间两方面对模型进行了性能测试,验证所构建存储模型的存储性能。(3)开发并实现系统平台建设。设计基于区块链技术的优质作物种质资源数据存储共享系统整体逻辑架构,采用Hyperledger Fabric框架搭建区块链,实现了基于区块链技术的优质作物种质资源数据存储共享系统,最后对系统的存储性能以及安全性进行分析。本研究将区块链技术应用于优质作物种质资源数据的存储领域,使优质作物种质数据的存储实现去中心化、防篡改等特点,为优质作物种质数据的存储提供了信息技术的支撑,有效推进优质作物种质资源数据的管理进程,为优质作物的数据管理提供新的思路。