CN105227634A - 一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法 - Google Patents

一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法 Download PDF

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鲍蓉
胡局新
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Abstract

本发明公开了一种居民健康档案数据压缩及加密的方法，其具体步骤为：(1)数据读取模块读取数据存放到缓存队列中；(2)二进制压缩模块取出数据先判断其数据类型；(3-1)将定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；(3-2)将不定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；(3-3)将特殊医用测量数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；(4)加密模块将二进制压缩数据加密后存放到最终的加密缓存中去；(5)传输模块将加密缓存中的数据进行二进制流的传输。使用该方法不但提高数据传输的效率,而且降低网络传输的负担,同时增加数据在传输过程的安全性。

Description

一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法
技术领域
本发明涉及信号传输领域，特别是一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法。
背景技术
近年来，随着计算机和信息技术的迅猛发展和普及应用，医疗行业也开始加入这个浪潮中来，开始着手利用现代化技术来管理医院，然而医院是一个为大众服务的部门，负责管理大量的数据信息，互联网化后就会有各种问题浮现出来，首先就是数据量的问题，互联网传输数据的量是有限的，大的数据会降低软件的执行效率；现在主流的网络传输数据格式主要是使用xml或者json传输，这两种格式的数据信息量大，数据传输效率不高且安全性较低，当今网络存在很多的安全隐患，体现出对数据加密的必要性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，使用该方法不但提高数据传输的效率,降低网络传输的负担,而且增加数据在传输过程的安全性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，该方法的具体步骤为：
(1)数据读取模块从数据源中读取后，将数据存放到缓存队列中；
(2)二进制压缩模块从缓存队列中取出数据先判断其数据类型，若为定长数据则执行步骤(3-1)，若为不定长数据则执行步骤(3-2)，若为特殊医用测量数据则执行步骤(3-3)；
(3-1)将定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-2)将不定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-3)将特殊医用测量数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(4)加密模块从二进制压缩缓存中读取二进制压缩信息，将二进制压缩信息进行加密后存放到最终的加密缓存中去；
(5)传输模块将加密缓存中的数据进行二进制流的传输。
进一步，所述步骤(3-1)定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分用一个字节表示数据内容的长度，第三部分为数据内容的二进制编码，则定长数据的压缩由一、二、三部分相加后放到二进制压缩缓存中。
进一步，所述步骤(3-2)不定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个不定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分根据多选项的个数来分配二进制的位数，每一项对应一个二进制位，选中项对应的二进制位的数值为1，未选中项对应的二进制位的数值为0；
Ⅰ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为0，则不定长数据的二进制编码由第一部分和第二部分相加，压缩完成后存放到二进制压缩缓存中；
Ⅱ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为1，则不定长数据由第一、二、三、四部分组成，第三部分用一个字节来表示数据内容的长度，第四部分为数据的内容的二进制编码，则不定长数据压缩完成后存放到二进制压缩缓存中。
进一步，所述步骤(3-3)特殊医用测量数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个特殊医用测量数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分为自定义的内容；
Ⅰ-1.假设第二部分的自定义内容是根据第一次测量记录值直接转成二进制编码即可，假设后面没有其他测量记录，则直接存放到二进制缓存中；
Ⅱ-2.假设第二部分的自定义内容后面还有更多的测量记录，则第二次测量记录值在第一次测量记录值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，若还有第三次测量记录值，则第三次测量记录值也在第一次测量值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，以此类推。
进一步，所述步骤(4)中加密模块的加密方法为：将数据压缩完成后得到的二进制编码，在设定的位置加入固定长度的二进制数。
本发明的有益效果：
1、提高数据传输效率，降低网络传输负担。
2、方便对数据的加密处理，增加了数据在传输过程的安全性。
3、传输相同的信息时，字节流可以不同，增加破解难度。
本发明通过高效的压缩算法以及二进制编码存储方式，实现了居民健康档案数据的高比例压缩；在平时使用xml或者json传输的情况下，传输大量的数据信息，会使数据传输效率和安全性降低。而使用本方法进行数据压缩，数据压缩比可以达到50％--60％，理想情况下将达到70％，同时对数据进行自定义加密，保证数据传输的安全性。
附图说明
图1是本发明的流程图，
图2为图1中定长数据压缩流程图，
图3为图1中不定长数据压缩流程图，
图4为图1中特殊医用数据压缩流程图，
图5为图1中加密方法流程图，
图6为二进制数据存储的格式，
图7为实施例的个人基本信息表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示该方法包括一个数据读取模块，一个二进制压缩模块，一个加密模块，一个传输模块；其具体步骤为：
(1)数据读取模块从数据源中读取后，将数据存放到缓存队列中；
(2)二进制压缩模块从缓存队列中取出数据先判断其数据类型，若为定长数据则执行步骤(3-1)，若为不定长数据则执行步骤(3-2)，若为特殊医用测量数据则执行步骤(3-3)；
(3-1)将定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-2)将不定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-3)将特殊医用测量数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(4)加密模块从二进制压缩缓存中读取二进制压缩信息，并进行数据加密后存放到最终的加密缓存中去；
(5)传输模块将加密缓存中的数据进行二进制流的传输。
如图2、图6所示，作为本发明的进一步改进方案，所述步骤(3-1)定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分用一个字节表示数据内容的长度，第三部分为数据内容的二进制编码，则定长数据的压缩由一、二、三部分相加后放到二进制压缩缓存中。
如图7所示，在此根据日常普遍使用的个人信息表来举例说明：
例如：性别属性一栏：
第一部分的数据用一个字节表示编号，假设为00000001，第二部分再用一个字节表示选项内容的长度，即00000010，表示当读取完长度的二进制(将二进制转换成十进制)，往后读取两位就可获得具体的性别，第三部分加上数据内容代码。
性别的4个选项分别是男，女，不详和未说明的性别，用两位分别表示4个选项，假设：00表示男，01表示女，10表示不详，11表示未说明的性别；此时性别的属性压缩成的二进制为：0000000100000010再加上性别的两位，例如性别为男00，二进制编码为：000000010000001000。
例如：文化程度属性一栏：
第一部分数据的编号用一个字节表示，例如00000100，用一个字节表示选项内容的长度，即00000011，表示当读取完长度的二进制(将二进制转换成十进制)，往后读取三位就可获得具体的性别，第三部分加上数据内容的二进制编码。
文化程度的6个选项分别文盲及半文盲，小学，初中，高中/技校/中专，大学专科及以上和不详，假如：001表示文盲及半文盲，010表示小学，011表示初中，100表示高中/技校/中专，101表示大学专科及以上，110表示不详；此时文化程度的属性压缩成的二进制为：0000010000000011再加上文化程度的三位，假设文化程度为小学，二进制编码为：0000010000000011010。
例如：血型属性一栏：
第一部分的数据编号用一个字节表示，假设00000001，第二部分再用一个字节表示选项内容的长度，即00000100，转换成十进制数为5，即往后读取5位二进制可获得血型内容。血型有5个选项，用三位表示，假设000表示血型A，001表示血型B，010表示血型O，011表示血型AB，100表示不详，HR阴型有3个选项，用两位表示，假设00表示是，01表示否，10表示不详，则血型属性的二进制为：0000000100000100加上五位血型内容的二进制。
属于定长数据类型的还包括编号、出生日期、身份证号、电话、联系人电话、常住类型、职业、婚姻状况这些栏。
如图3、图6所示，作为本发明的进一步改进方案，所述步骤(3-2)不定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个不定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分根据多选项的个数来分配二进制的位数，每一项对应一个二进制位，选中项对应的二进制位的数值为1，未选中项对应的二进制位的数值为0；
Ⅰ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为0，则不定长数据的二进制编码由第一部分和第二部分相加，压缩完成后存放到二进制压缩缓存中；
Ⅱ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为1，则不定长数据由第一、二、三、四部分组成，第三部分用一个字节来表示数据内容的长度，第四部分为数据的内容的二进制编码，则不定长数据压缩完成后存放到二进制压缩缓存中。
如图7所示，例如：不定长的数据
药物过敏史属性一栏：
第一部分数据编号用一个字节表示，假设00000111，药物过敏史有5个多选项，因此就用五位二进制编码表示，每一位表示一个选项，即00000，选中的则为1，不选中的则为0。假若药物过敏史选择选项“5其他”，则代表有其他的药物过敏，则需要选中最后一位，因此第二部分的编码为00001，此时第三部分用一个字节来表示具体药物名称所需要的字节长度，假若对阿司匹林过敏，则字节长度为00001000，后面加上阿司匹林四个字的二进制编码。
此时分为两种情况：1.当最后一位未选中，则此时数据压缩的二进制为：00000111加上五位选项，假设选择2青霉素，此时数据压缩的二进制编码为：0000011101000；2.当最后一位选中，假如对阿司匹林过敏，则此时数据压缩的二进制为：000001110100100001000再加上阿司匹林四个汉字的二进制编码(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)。
既往史属性一栏：
疾病：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00010000。第二部分12种类型用12位表示，每一位对应一种情况，选中的为1，未选中的为0。假设最后1位没有选中，则需要在第二部分后面加上日期的长度，后面再加上日期的二进制数。假设12种类型疾病有1个，则日期长度为3，后面加上1个具体日期内容；假设12种类型疾病有2个，则日期长度为6，后面加上2个具体日期内容，以此类推。假设最后一位选中，则需要第三部分用一个字节表示其他疾病内容的字节长度(由java代码获得)和日期长度，后面的内容先加上前11个选中疾病的日期，后面再加上其他疾病的内容和日期。
手术：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00010001。第二部分用1位表示是否有过手术。假设1表示有，0表示无。若有手术，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)和时间长度，再加上手术名称和时间。
外伤：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00010010。第二部分用1位表示是否有过外伤。假设1表示有，0表示无。若有外伤，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)和时间长度，后面加上外伤名称和时间。
输血：第一部分用一个字节8位标识编号，假设000100011。第二部分用1位表示是否有过输血。假设1表示有，0表示无。若有输血，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)和时间长度，后面加上输血原因和时间。
家族史属性一栏：
父亲：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00101000。第二部分用12位表示12个选项。假设1表示有，0表示无。若最后一位选中，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)，再加上内容。
母亲：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00101001。第二部分用12位表示12个选项。假设1表示有，0表示无。若最后一位选中，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)，再加上内容。
兄弟姐妹：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00101010。第二部分用12位表示12个选项。假设1表示有，0表示无。若最后一位选中，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)，再加上内容。
子女：第一部分用一个字节8位标识编号，假设00101011。第二部分用12位表示12个选项。假设1表示有，0表示无。若最后一位选中，后面先用一个字节表示内容长度(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)，再加上内容。
属于不定长数据类型的还包括姓名、联系人姓名、民族、工作单位、医疗费用支付、遗传病史、残疾情况这些栏。
如图4、图6所示，作为本发明的进一步改进方案，所述步骤(3-3)特殊医用测量数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个特殊医用测量数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分为自定义的内容；
Ⅰ-1.假设第二部分的自定义内容是根据第一次测量记录值直接转成二进制编码即可，假设后面没有其他测量记录，则直接存放到二进制缓存中；
Ⅱ-2.假设第二部分的自定义内容后面还有更多的测量记录，则第二次测量记录值在第一次测量记录值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，若还有第三次测量记录值，则第三次测量记录值也在第一次测量值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，以此类推。
如图7所示，例如：特殊医用测量数据
高血压测量记录：
假设格式为数据编号+姓名+第一次测量日期+第一次测量值+第二次测量日期+第二次测量值(由第二次测量值与第一次测量值的差数表示)+第三次测量日期+第三次测量值(由第三次测量值与第一次测量值的差数表示)+第四次......
数据编号用一个字节表示，假设编号用00001000。用一个字节表示姓名的长度，假设姓名为张三，则加上内容长度(即zip流由Java代码获取),再加上张三汉字的二进制编码(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)；用四个字节表示日期，假设日期是2012-01-01，只存放20120101，即日期压缩的二进制为：00100000000100100000000100000001。
假设第一次测量的数据为80,130，用两个字节存放，即0101000010000010，之后的测量时间和测量值都是在第一次的测量时间和测量值的基础进行加减得到。
假设第二次的测量时间为2012-01-05，则在第一次的测量时间加上4天，用两个字节来表示这个值，即0000000000000100，测量值为88，138，再用两个字节来表示，0000100000001000；
假设第二次的测量值为72,128，用两个字节表示，即1000100010000010，测量数据的两个字节的第一位表示正负(因为100000000转成十进制为128,而测量数据不可能在第一次测量的值上加减128，所以可以将第一位的值用来表示正负)，则此时的测量记录压缩成二进制为：00001000加上张三姓名的内容长度(即zip流由Java代码获取)00100000000100100000000100000001(第一次日期)0101000010000010(第一次测量值)0000000000000100(第二次日期)0000100000001000(第二次测量值)......
糖尿病的测量记录：
假设格式为数据编号+姓名+第一次测量日期+第一次测量值+第二次测量日期+第二次测量值(由第二次测量值与第一次测量值的差数表示)+第三次测量日期+第三次测量值(由第三次测量值与第一次测量值的差数表示)+第四次......
数据编号用一个字节表示，假设编号用00010000。用一个字节表示姓名的长度，假设姓名为张三，则加上内容长度(即zip流由Java代码获取)，再加上张三汉字的二进制编码(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)；用四个字节表示日期，假设日期是2012-01-01，只存放20120101，即日期压缩的二进制为：00100000000100100000000100000001。
假设第一次测量的数据为7.5，7.5转换成二进制是111.1，用1个字节存放，即01111000，0111表示整数内容，1000表示的是小数点的内容，即保留4位小数。之后的测量时间和测量值都是在第一次的测量时间和测量值的基础进行加减得到。
假设第二次的测量时间为2012-01-05，则在第一次的测量时间加上4天，用两个字节来表示这个值，即0000000000000100，测量值为8，在用2个字节来表示，0000000000001000，前面一个字节表示正负(00000000表示正,1111111表示负)，后面那个字节用来存放数值。
假设第二次的测量值为7，用两个字节表示，即1111111100001000，则此时的测量记录压缩成二进制为：00010000zip流长度张三(即内容的字节长度zip流由Java代码获取)00100000000100100000000100000001(第一次日期)01111000(第一次测量值)0000000000000100(第二次日期)1111111100001000(第二次测量值)......
如图5所示，作为本发明的进一步改进方案，所述步骤(4)中加密模块的加密方法为：将数据压缩完成后得到的二进制编码，在设定的位置加入固定长度的二进制数。
例如：身份证41270219930702055X的二进制为010000010010011100000010000110011001001100000111000000100000010101011111；
加密的方式是在数据的定点处加入固定长度的二进制数，假设规定在原始数据20位后加入6位数字011110，在原始数据第30位后加入9位数字011111110，则加密后的数据为010000010010011100000111100010000110011111110011001001100000111000000100000010101011111。

Claims (5)

1.一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)数据读取模块从数据源中读取后，将数据存放到缓存队列中；
(2)二进制压缩模块从缓存队列中取出数据先判断其数据类型，若为定长数据则执行步骤(3-1)，若为不定长数据则执行步骤(3-2)，若为特殊医用测量数据则执行步骤(3-3)；
(3-1)将定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-2)将不定长数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(3-3)将特殊医用测量数据进行压缩存放到二进制压缩缓存中，执行步骤(4)；
(4)加密模块从二进制压缩缓存中读取二进制压缩信息，将二进制压缩信息进行加密后存放到最终的加密缓存中去；
(5)传输模块将加密缓存中的数据进行二进制流的传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，其特征在于，所述步骤(3-1)定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分用一个字节表示数据内容的长度，第三部分为数据内容的二进制编码，则定长数据的压缩由一、二、三部分相加后放到二进制压缩缓存中。
3.根据权利要求1所述的一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，其特征在于，所述步骤(3-2)不定长数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个不定长数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分根据多选项的个数来分配二进制的位数，每一项对应一个二进制位，选中项对应的二进制位的数值为1，未选中项对应的二进制位的数值为0；
Ⅰ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为0，则不定长数据的二进制编码由第一部分和第二部分相加，压缩完成后存放到二进制压缩缓存中；
Ⅱ.假设不定长数据第二部分二进制位的最后一位数值为1，则不定长数据由第一、二、三、四部分组成，第三部分用一个字节来表示数据内容的长度，第四部分为数据的内容的二进制编码，则不定长数据压缩完成后存放到二进制压缩缓存中。
4.根据权利要求1所述的一种基于居民健康档案的二进制数据压缩及加密方法，其特征在于，所述步骤(3-3)特殊医用测量数据的压缩方法为：首先从缓存数据中读取一个特殊医用测量数据，第一部分用一个字节标识数据编号，第二部分为自定义的内容；
Ⅰ-1.假设第二部分的自定义内容是根据第一次测量记录值直接转成二进制编码即可，假设后面没有其他测量记录，则直接存放到二进制缓存中；
Ⅱ-2.假设第二部分的自定义内容后面还有更多的测量记录，则第二次测量记录值在第一次测量记录值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，若还有第三次测量记录值，则第三次测量记录值也在第一次测量值的基础上进行加减得到的差值再转成二进制编码来表示，以此类推。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的居民健康档案数据压缩传输的方法，其特征在于，所述步骤(4)中加密模块的加密方法为：将数据压缩完成后得到的二进制编码，在设定的位置加入固定长度的二进制数。
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