一种适用于农业信息化大数据服务的数据完整和保密传输实现方法与流程

本发明涉及农业大数据，特别是一种适用于农业信息化大数据服务的数据完整和保密传输实现方法。

背景技术：

1、农业作为我国经济的重要组成部分，是社会发展的基础，农业信息化是未来的一个重要发展趋势，农业信息化以最高效率整合利用各种农业资源，最大限度减少农业的能耗和成本、农业生态破坏以及实现农业系统整体最优为目标。数据是信息化的基础，农业大数据是农业信息化建设的重要组成部分。农业大数据是融合了农业地域性、季节性、多样性、周期性等自身特征后产生的来源广泛、类型多样、结构复杂、具有潜在价值，并难以应用通常方法处理和分析的数据集合，农业大数据保留了大数据自身具有的规模巨大、类型多样、价值密度低、处理速度快、精确度高和复杂度高等基本特征，并使农业内部的信息流得到了延展和深化。然而，现有的农业数据传输的过程中，发送端与接收端距离较远，数据传输的速度较慢，无法保证数据的完整性和保密性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中农业大数据的传输过程无法保证数据的完整性和保密性的技术问题，本发明提出的适用于农业信息化大数据服务的数据完整和保密传输实现方法具体包括如下步骤：

2、s1、传感器数据的采集和整理，获得每个地块单元的原始数据矩阵；

3、s2、对于每个地块单元的原始数据矩阵进行加密处理，获得与地块单元对应的经过加密的传输数据块bt1-bt4；

4、s3、判断是否处于传输窗口，如果处于传输窗口，进入s4；

5、s4、将经过加密的传输数据块bt1-bt4通过数据链路传输给云端服务器；

6、s5、云端服务器对接收的传输数据块bt1-bt4进行数据还原，获取分解矩阵b；

7、s6、云端服务器根据分解矩阵b获取分解矩阵c，基于分解矩阵b和分解矩阵c运算得到原始数据矩阵。

8、优选的，农业信息化大数据系统包括云端服务器和多个本地服务端，所述云端服务器分别连接多个本地服务端，所述本地服务端包括数据采集终端和数据加密存储终端。

9、优选的，所述s1中，所述数据采集终端采集来自二氧化碳传感器组、光照传感器组、温湿度传感器组和土壤ph传感器组的数据，所采集的传感器数据中包括采集数据的标准时间信息和传感器的标准位置信息，以地块单元为基本单位，按照传感器的标准位置信息将各个传感器分配至不同的地块，对于每个地块单元，按照时间顺序，建立包含温湿度信息、二氧化碳信息、光照信息和土壤ph信息的原始数据矩阵。

10、优选的，所述s2中，原始数据矩阵的加密处理过程具体包括：

11、s21、对于原始数据矩阵进行满秩分解，获得分解矩阵b和分解矩阵c；

12、s22、采用二进制表达分解矩阵b，针对分解矩阵b的二进制表达采用crc32算法进行运算获得分解矩阵b的特征参数，将分解矩阵c存入数据加密存储终端中的存储单元，存储单元的读取密码设定为分解矩阵b的特征参数；

13、s23、将分解矩阵b分为四个部分，分别为数据块b1、数据块b2、数据块b3和数据块b4，利用数据块b1-b4构建传输数据块bt1-bt4；

14、s24、对传输数据块bt1-bt4进行加密处理。

15、优选的，所述s23中，传输数据块＝虚假数据块+数据块+位置信息块，位置信息块包括数据块在分解矩阵中的位置和数据块在传输数据块中的位置。

16、优选的，所述s24中，将传输数据块中的虚假数据块和数据块采用excel表格数据打乱算法进行随机打乱，将传输数据块中的位置信息块采用fisher–yates shuffle经典洗牌算法进行随机打乱，通过加密算法对已经进行随机打乱的传输数据块进行加密。

17、优选的，所述s3中，如果当前时间处于分配的数据传输时间段内，则认定处于传输窗口。

18、优选的，所述s4中，所述数据采集终端将经过加密的传输数据块bt1-bt4通过数据链路传输给所述云端服务器。

19、优选的，所述s5中，对各个传输数据块进行相应密钥的解锁以及对应随机的反推，获得原始的传输数据块bt1-bt4，依据传输数据块中的位置信息块提取数据块b1-b4，并将数据块b1-b4组装成完整的分解矩阵b。

20、优选的，所述s6中，所述云端服务器采用二进制表达分解矩阵b，针对分解矩阵b的二进制表达采用crc32算法进行运算获得分解矩阵b的特征参数，将分解矩阵b的特征参数传输至所述数据加密存储终端，获取对应的分解矩阵c，将分解矩阵c通过数据链路传输给所述云端服务器，所述云端服务器基于分解矩阵b和分解矩阵c运算得到原始数据矩阵。

21、相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

22、将原始数据矩阵拆分为分解矩阵b和分解矩阵c，通过两次传输过程完成数据的传输，并且，分解矩阵b在传输前会拆分为数据块b1-b4，通过虚假数据混淆、随机打乱和加密来对数据块进行保护，从而在传输过程中实现多层次的加密保护。

技术特征：

1.一种适用于农业信息化大数据服务的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于,数据完整和保密传输实现方法具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，农业信息化大数据系统包括云端服务器和多个本地服务端，所述云端服务器分别连接多个本地服务端，所述本地服务端包括数据采集终端和数据加密存储终端。

3.根据权利要求2所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s1中，所述数据采集终端采集来自二氧化碳传感器组、光照传感器组、温湿度传感器组和土壤ph传感器组的数据，所采集的传感器数据中包括采集数据的标准时间信息和传感器的标准位置信息，以地块单元为基本单位，按照传感器的标准位置信息将各个传感器分配至不同的地块，对于每个地块单元，按照时间顺序，建立包含温湿度信息、二氧化碳信息、光照信息和土壤ph信息的原始数据矩阵。

4.根据权利要求2所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s2中，原始数据矩阵的加密处理过程具体包括：

5.根据权利要求4所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s23中，传输数据块＝虚假数据块+数据块+位置信息块，位置信息块包括数据块在分解矩阵中的位置和数据块在传输数据块中的位置。

6.根据权利要求5所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s24中，将传输数据块中的虚假数据块和数据块采用excel表格数据打乱算法进行随机打乱，将传输数据块中的位置信息块采用fisher–yates shuffle经典洗牌算法进行随机打乱，通过加密算法对已经进行随机打乱的传输数据块进行加密。

7.根据权利要求2所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s3中，如果当前时间处于分配的数据传输时间段内，则认定处于传输窗口。

8.根据权利要求2所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s4中，所述数据采集终端将经过加密的传输数据块bt1-bt4通过数据链路传输给所述云端服务器。

9.根据权利要求6所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s5中，对各个传输数据块进行相应密钥的解锁以及对应随机的反推，获得原始的传输数据块bt1-bt4，依据传输数据块中的位置信息块提取数据块b1-b4，并将数据块b1-b4组装成完整的分解矩阵b。

10.根据权利要求2所述的数据完整和保密传输实现方法，其特征在于，所述s6中，所述云端服务器采用二进制表达分解矩阵b，针对分解矩阵b的二进制表达采用crc32算法进行运算获得分解矩阵b的特征参数，将分解矩阵b的特征参数传输至所述数据加密存储终端，获取对应的分解矩阵c，将分解矩阵c通过数据链路传输给所述云端服务器，所述云端服务器基于分解矩阵b和分解矩阵c运算得到原始数据矩阵。

技术总结
本发明提出一种适用于农业信息化大数据服务的数据完整和保密传输实现方法，方法具体包括如下步骤：S1、传感器数据的采集和整理，获得每个地块单元的原始数据矩阵；S2、对于每个地块单元的原始数据矩阵进行加密处理，获得与地块单元对应的经过加密的传输数据块；S3、判断是否处于传输窗口，如果处于传输窗口，进入S4；S4、将经过加密的传输数据块通过数据链路传输给云端服务器；S5、云端服务器对接收的传输数据块进行数据还原，获取分解矩阵B；S6、云端服务器根据分解矩阵B获取分解矩阵C，基于分解矩阵B和分解矩阵C运算得到原始数据矩阵。本发明中，通过对原始数据矩阵的两次拆分来实现在传输过程中的多层次加密保护。

技术研发人员：吴宇,陈波勇,孙少军,王天成,汪茜,魏丽娜
受保护的技术使用者：眉山市大数据产业发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27