CN109543421A - 一种基于多项式数论加密算法的医疗信息保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，包括数据采集单元、协同式入侵检测单元、疾病预测单元和远程云服务器，其中数据采集单元由复数个数据采集传感器构成，所述数据采集单元将患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密后上传到协同式入侵检测单元；协同式入侵检测单元，由建立在微云上的复数个入侵检测单元组成，每个入侵检测单元被分配以独立地执行入侵检测任务；远程云服务器包括数据保护单元以对上传的患者的生理信息进行重组、加密，并以电子医疗数据EMR的形式存储。本发明解决了现有技术中患者通过医疗传感器收集并上传到远程服务器的身体数据信息无法得到安全保证的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全和医疗领域，具体涉及一种基于多项式数论加密算法的医疗信息系统及方法。
背景技术
随着云计算技术的发展，以及医疗保健大数据和可穿戴技术的发展，基于云的医疗大数据计算变得难以满足用户的健康需求。随着云，云技术和可穿戴技术的技术进步，患者的医疗信息通常通过互联网分享。分享这种医疗社交网络上的信息虽然对医生有益，然而患者的信息可能会被披露，从而产生潜在的隐私和安全问题。
在现有技术中的一些医疗信息系统中，用户信息被传送到远程云进行存储并用于分析和诊断，然而现有技术中依然存在以下问题：
1.如何保护用户通过各种医疗传感器收集并上传到远程服务器的身体信息；
2.如何保证远程服务器中存储的患者身体信息的安全性；
3.如何保护远程服务器中的患者身体信息不被恶意入侵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多项式数论加密算法的医疗信息系统及方法，以解决现有技术中患者通过各种医疗传感器收集并上传到远程服务器的身体数据信息无法得到安全保证的技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，其特征在于，包括数据采集单元、协同式入侵检测单元、疾病预测单元和远程云服务器具体包括：
数据采集单元，用于检测和采集患者的生理信息；所述数据采集单元由复数个数据采集传感器构成，所述数据采集单元将患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密后上传到协同式入侵检测单元；
协同式入侵检测单元，由建立在微云(cloudlet) 上的复数个入侵检测单元组成，每个入侵检测单元被分配以独立地执行入侵检测任务，所述协同式入侵检测单元在完成入侵检测任务后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；协同式入侵检测单元在检测到恶意入侵时将阻拦该次访问并执行报警；
疾病预测单元，用于根据患者的生理体征和疾病信息进行人工智能诊断并输出诊断结果；
远程云服务器，包括数据保护单元以对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
进一步的，所述多项式数论加密算法为公开密钥，和基于随机多项式的加密算法。
进一步的，所述数据采集传感器包括压电传感器、超小型微电子机械系统加速传感器、微电子机械系统流速传感器、梗塞测压元件。
本发明还包括一种基于多项式数论加密的医疗信息保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.检测和采集患者的生理信息；所述患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密和解密；
S2.对所述患者的生理信息执行协同式入侵检测，检测完成后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；若执行协同式入侵检测时检测到恶意入侵将阻拦该次访问并执行报警；
S3.对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
进一步的，所述多项式数论加密算法包括如下子步骤：
设随机多项式u、v、r；
整数模k和模j；
设uj满足uj=u-1(mod j),u*uj=1(mod j),uk满足uk=u-1(mod k),u*uk=1(mod k)；
计算公钥h如下：
h=juk*v(mod k)
对文本e进行加密：
e=r*h+m(mod k).
进一步的，所述多项式数论加密算法的解密包括以下子步骤：
x=u*e(mod k)
y=x (mod j)
z=uj*y(mod j)
其中，z为解密后的原始数据信息。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
（1）本文提出了一种基于多项式数论加密算法的医疗信息系统及方法。在这个系统中的医学信息采集阶段，使用独立设计的多项式数论加密算法算法用于加密医疗传感器从患者收集的医疗数据。然后将医疗信息以特定的格式，即：将医疗数据以结构化的EID，QID和MI数据分段存储，其中，EID和QID数据使用所述的多项式数论加密算法算法进行加密，并存储在远程云中以抵御恶意攻击，本发明中提出的多项式数论加密算法算法是本发明独创的基于公钥和多项式的算法，相对于传统的例如RSA算法等无论是在加密还是解密的速度上和易用性上都有大的改进，从而保证了患者的生理数据在上传阶段和存储阶段的安全性；
（2）本发明还构建了协同入侵检测系统，协同式入侵检测系统是由N个入侵检测系统集成而成，其中每个入侵检测系统独立地执行入侵检测工作，从而提高了入侵检测的效率和准确性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为根据一个实施例的本发明的系统结构框图；
图2为根据一个实施例的加密算法流程图。
图3为根据一个实施例的解密算法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，其特征在于，包括数据采集单元、协同式入侵检测单元、疾病预测单元和远程云服务器具体包括：
数据采集单元，用于检测和采集患者的生理信息；所述数据采集单元由复数个数据采集传感器构成，所述数据采集单元将患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密后上传到协同式入侵检测单元；
协同式入侵检测单元，由复数个入侵检测单元组成，每个入侵检测单元被分配以独立地执行入侵检测任务，所述协同式入侵检测单元在完成入侵检测任务后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；协同式入侵检测单元在检测到恶意入侵时将阻拦该次访问并执行报警；
疾病预测单元，用于根据患者的生理体征和疾病信息进行人工智能诊断并输出诊断结果；
远程云服务器，包括数据保护单元以对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
进一步的，所述多项式数论加密算法为公开密钥，和基于随机多项式的加密算法。
进一步的，所述数据采集传感器包括压电传感器、超小型微电子机械系统加速传感器、微电子机械系统流速传感器、梗塞测压元件。
本发明还包括一种基于多项式数论加密的医疗信息保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.检测和采集患者的生理信息；所述患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密和解密；
S2.对所述患者的生理信息执行协同式入侵检测，检测完成后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；若执行协同式入侵检测时检测到恶意入侵将阻拦该次访问并执行报警；
S3.对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
进一步的，所述多项式数论加密算法包括如下子步骤：
设随机多项式u、v、r；
整数模k和模j；
设uj满足uj=u-1(mod j),u*uj=1(mod j),uk满足uk=u-1(mod k),u*uk=1(mod k)；
计算公钥h如下：
h=juk*v(mod k)
对文本e进行加密：
e=r*h+m(mod k).
进一步的，所述多项式数论加密算法的解密包括以下子步骤：
x=u*e(mod k)
y=x (mod j)
z=uj*y(mod j)
其中，z为解密后的原始数据信息。
本发明提出了一种基于多项式数论加密算法的医疗信息系统及方法。在这个系统中的医学信息采集阶段，使用独立设计的多项式数论加密算法算法用于加密医疗传感器从患者收集的医疗数据。然后将医疗信息以特定的格式，即：将医疗数据以结构化的EID，QID和MI数据进行存储，其中，EID和QID使用所述的多项式数论加密算法算法进行加密，并存储在远程云中以抵御恶意攻击，所述多项式数论加密算法算法是本发明独创的加密算法，具有可抵御量子计算的特性，从而保证了患者的生理数据的安全性。
其次，本发明还通过微云构建了协同入侵检测系统（CIDS），CIDS是从N个入侵检测系统（IDS）集成而成，其中每个入侵检测系统独立地执行入侵检测工作，从而提高了入侵检测的效率和准确性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，其特征在于，包括数据采集单元、协同式入侵检测单元、疾病预测单元和远程云服务器具体包括：
数据采集单元，用于检测和采集患者的生理信息；所述数据采集单元由复数个数据采集传感器构成，所述数据采集单元将患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密后上传到协同式入侵检测单元；
协同式入侵检测单元，由建立在微云(cloudlet)上的复数个入侵检测单元组成，每个入侵检测单元被分配以独立地执行入侵检测任务，所述协同式入侵检测单元在完成入侵检测任务后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；协同式入侵检测单元在检测到恶意入侵时将阻拦该次访问并执行报警；
疾病预测单元，用于根据患者的生理体征和疾病信息进行人工智能诊断并输出诊断结果；
远程云服务器，包括数据保护单元以对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
2.根据权利要求1所述的一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，其特征在于：
所述多项式数论加密算法为公开密钥，和基于随机多项式的加密算法。
3.根据权利要求1所述的一种基于多项式数论加密的医疗信息保护系统，其特征在于：
所述数据采集传感器包括压电传感器、超小型微电子机械系统加速传感器、微电子机械系统流速传感器、梗塞测压元件。
4.一种基于多项式数论加密的医疗信息保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.检测和采集患者的生理信息；所述患者的生理信息通过多项式数论加密算法进行加密和解密；
S2.对所述患者的生理信息执行协同式入侵检测，检测完成后将所述患者的生理信息上传至远程云服务器；若执行协同式入侵检测时检测到恶意入侵将阻拦该次访问并执行报警；
S3.对上传的患者的生理信息进行重组并以电子医疗数据EMR的形式存储；所述电子医疗数据EMR由EID、QID和MI三种数据类型构成，其中，所述EID和QID数据用以记录患者的社会信息及个人标签，并以所述多项式数论加密算法进行加密，所述MI数据用以记录患者的疾病类型和疾病症状。
5.根据权利要求4所述的一种基于多项式数论加密算法的医疗信息保护方法，其特征在于：
所述多项式数论加密算法包括如下子步骤：
设随机多项式u、v、r；
整数模k和模j；
设uj满足uj=u-1(mod j),u*uj=1(mod j),uk满足uk=u-1(mod k),u*uk=1(mod k)；
计算公钥h如下：
h=juk*v(mod k)
对文本e进行加密：
e=r*h+m(mod k) 。
6.根据权利要求5所述的一种基于多项式数论加密算法的医疗信息保护方法，其特征在于：
所述多项式数论加密算法的解密包括以下子步骤：
x=u*e(mod k)
y=x (mod j)
z=uj*y(mod j)
其中，z为解密后的原始数据信息。
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