面向种质资源领域的人脸识别与区块链技术融合的身份认证研究

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种质资源为战略性资源,种质资源平台能够有效解决种质数据的信息孤岛问题,实现资源共享。在种质资源领域内,传统的种质资源身份认证平台仅通过单一服务器进行认证,容易导致数据泄露或者丢失,在认证过程中用户和平台也面临着更多潜在的安全问题,如:中间人攻击问题、重放攻击问题和拒绝服务攻击问题。针对传统的种质资源平台所面临的上述安全性问题,本文提出了一种基于区块链和人脸识别技术的身份认证机制,该机制融合了区块链技术的去中心化、数据不可篡改和信息可追溯等特点,以及人脸识别技术在认证方面安全快捷、不易仿冒的突出优势,通过区块链的共识机制和智能合约的交互设计,有效解决了传统身份认证中面临的安全性问题。本文主要的研究内容和总结如下:(1)阐述了传统种质资源平台身份认证机制存在的安全性问题,分析并研究了基于区块链和人脸识别的身份认证机制。在Fabric联盟链的架构上,采用改进后的实用型拜占庭容错算法,建立更加高效安全的共识机制,通过智能合约的交互实现去中心化的身份认证方式,由于区块链各节点的功能对等,有效降低了恶意认证的风险,使认证结果更加真实可信。(2)采用了FaceNet人脸识别模型,对人脸图像进行采集和识别。通过以CASIA-Web Faces数据集作为训练集进行实验,该模型在LFW数据集上的准确率为96%左右,而且此模型对人脸图像质量不敏感,能够很好地适用于身份认证系统开发。(3)本文通过区块链和IPFS星际文件系统对种质资源数据协同存储。用户身份信息和认证结果存储在区块链上,无法被轻易篡改并且便于审计和追溯,而种质资源数据量较大,为减轻区块链上的存储压力,将种质资源数据的详细信息存储在星际文件系统,将相应文件的哈希摘要存储在链上,有效提升了数据的传输效率。最后采用Hyperledger Caliper架构对系统的性能进行了测试,结果表明,系统在读操作中平均时延达到0.58s,当并发数达到150左右时,系统的TPS达到峰值为26,在并发数较少时,系统基本能够满足要求,也可使用更好的硬件设备进一步提升系统性能。本文融合了人脸识别和区块链技术,面向种质资源领域,设计并实现了安全可靠的身份认证系统,更好地促进了种质资源数据的安全共享和数据研究。结果表明,在进行安全认证的同时,系统在响应时延和并发性能上基本满足认证开发需求。
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