CN109753817A - 基于区块链的医疗信息安全存储方案 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链的医疗信息安全存储方案，主要解决第三方对数据的控制和存储造成的隐私威胁和数据量较大的信息在区块链上存储造成的内存过度占用问题。提出的技术方案为：1)在数据层存储生成的医疗数据摘要和在链下存储中的数据地址值对应的索引2)在网络层网络中各节点节点创造新的区块后通过广播的形式向全网传播进行通信3)在共识层利用POW机制让分散的节点在去中心化的环境下就区块的有效性达成共识4)在应用层实现医疗记录的发布和采用链上及链下相结合的存储方式进行存储。

Description

基于区块链的医疗信息安全存储方案

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及一种基于区块链的医疗信息安全存储方案。

背景技术

在医疗在人们生活中日益普遍，给予人们便利生活条件的同时也需要对数据信息的保护产生重视。对患者数据信息的管理和存储不安全，导致信息泄露，将患者的敏感信息暴露给外界，会发生对病人不利的隐私危害。

针对医疗中的隐私安全和存储的问题，利用区块链不同于传统系统的去可信第三方的共信特性及不可篡改的特性，因此采用区块链进行信息的存储会解决医疗隐私问题。但同时考虑到数据量较大的信息在区块链上存储会造成内存过度占用，尤其当区块进行同步时信息会在各个节点中进行同步，在一定程度上会导致资源的浪费和负担太重的问题，因此采用链上及链下相结合的存储方式进行存储，及敏感及数据量较大的数据在链下以密文形式进行存储，在区块链上只存储索引信息。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于区块链的医疗信息安全存储方案。通过区块链链上存储与云存储相结合的方法，来解决传统医疗记录存储利用存在单点失败问题的中心化模式，一旦有不法分子进入系统就可以获得全部数据的问题。

本发明的技术思路是：通过各层的相互协作，在数据层存储生成的医疗数据摘要和在链下存储中的位置；在网络层实现了网络中各节点之间的通信；在共识层让分散的节点在去中心化的环境下就区块的有效性达成共识；在应用层实现了医疗记录的发布和保存。

对于医疗数据的发布和保存，病人在医院进行就诊，进行检查之后医生会生成病人的检查结果及身体状况等医疗信息并进行加密传送给患者，患者将加密后的数据进行解密验证数据的正确性，然后用自己新的密钥对不同类别的数据进行加密并将地址值返回至链上存储在索引表中。从而达到链上索引与链下数据的相对应。

本发明的有益效果为：本发明一方面通过区块链技术来减少第三方对数的控制和存储对数据造成的隐私威胁问题，另一方面加入了链下云存储与链上存储相结合减少了因数据量较大的信息在区块链上存储造成的内存过度占用问题。

附图说明

图1是区块链基础架构模型；

图2是医疗数据发布及存储过程；

具体实施方式

结合以下具体实例对本发明做进一步描述：

根据图1可以看出，在数据层时间戳来保证各区块按照时序链接，通过哈希函数来保证数据不被篡改，通过公钥加密实现身份认证，在区块链上存储医疗数据的摘要及索引信息，在链下云存储中存储具体医疗数据信息。

在网络层，网络节点之间通过维护一个共同的账本来保持通信的一致性。在网络中每个节点都可以创造新的区块，节点创造新的区块后通过广播的形式向全网传播。

在共识层，采用POW(工作量证明机制)来保证节点间的一致性。矿工通过SH256数学难题来竞争记账权。

在应用层，医疗记录的发布和医疗记录的存储图2看出可以由以下步骤进行：

步骤1，医疗数据发布

以医疗系统为例，病人在医院看病后，医院或医疗机构会生成关于病人的病例检查报告等医疗信息m，医生会将医疗数据进行哈希得到H(m)，同时将哈希数据和信息摘要用医院的私钥进行签名进行发布。同时将医疗信息用病人的公钥进行加密并将加密后的医疗数据传送给病人。具体算法如下：

Input加密后的数据m

begin

医院生成患者的医疗数据m

对原始医疗数据，摘要信息和哈希值进行签名Sig(m|H(m)|digest)

将签名保存在区块链上

将签名同原始数据一起用病人的公钥进行加密Enc(m|H(m)|digest|sig)传送给病人

步骤2，对医疗数据进行解密，并用自己的新密钥进行加密

Input数据加密信息Enc(m|H(m)|digest|sig)用户设置的公钥pk使用者请求读取的操作rw

Output数据存储位置p_m

begin

用户用对应的私钥解密出数据信息m、数据的哈希值H(m)、签名then

根据医院发布的公钥验证签名是否正确

If签名正确

then计算m的哈希值H₁(m)then

验证H(m)和H₁(m)是否相同

if相等then

数据真实；

if rw＝0(rw＝0为存入数据，1为读出数据)then

数据拥有者将医疗数据进行分类(t1，t2...)

return数据类别then

将不同类别的数据m用公钥进行加密

存储至链下数据库p_m

else丢弃数据

else丢弃数据

end

步骤3，构建链上索引与链下云存储的结合

计算出不同类别信息的地址值

return不同类别信息存储的地址值to链上then

创建索引表

return索引编号

本发明的优点可以有以下几点：

传统的存储方式依靠第三方机构，这种存在单点失败问题的中心化模式，一旦有不法分子进入系统就可以获得全部数据的问题。以区块链为核心的存储方式使医疗记录的公共信息都存储在区块链上，公共可见无法篡改，保证了医疗数据的安全性。

若单纯依靠区块链进行数据的存储，存储会造成内存过度占用，尤其当区块进行同步时信息会在各个节点中进行同步，在一定程度上会导致资源的浪费和负担太重的问题，而将链上链下结合起来进行存储，敏感及数据量较大的数据在链下以密文形式进行存储，在区块链上只存储索引信息，在一定程度上减轻了资源浪费的问题，并且通过分类，可以快速对应到链下查询数据。

Claims (5)

1.基于区块链的医疗信息安全存储方案，包括了数据层，用于存储生成的医疗数据摘要和在链下存储中的位置；网络层，用于实现网络中各节点之间的通信；共识层让分散的节点在去中心化的环境下就区块的有效性达成共识；激励层鼓励节点参与区块链的交易验证工作；合约层包含执行脚本，智能合约及其他各类交易逻辑实现算法；应用层实现医疗记录的发布和保存。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗信息安全存储方案，其特征是，所述数据层模块，具体用于在区块链上存储医疗数据的摘要及索引信息，在链下云存储中存储具体医疗数据信息。

3.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗信息安全存储方案，其特征是，所述网络层模块中，区块链中节点创造新的区块后通过广播的形式向全网传播，收到信息的节点会对接收到的区块信息进行验证，通过验证后继续向网络转发。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗信息安全存储方案，其特征是，所述共识层模块，采用POW(工作量证明机制)来保证节点间的一致性。矿工通过SH256数学难题来竞争记账权。

5.根据权利要求1所述的基于区块链的医疗信息安全存储方案，其特征是，所述应用层模块，具体包括：

1)医疗记录的发布：病人在医院进行就诊，进行检查之后医生会生成病人的检查结果及身体状况等医疗信息m，对医疗数据生成哈希H(m)，并生成摘要digest。将哈希数据和信息摘要用医院的私钥进行签名进行发布。同时将医疗信息用病人的公钥进行加密并将加密后的医疗数据传送给病人。

2)医疗记录的存储：具体分为病人对得到的医疗数据的解密及在链上对医疗数据索引的构建。

2a)在病人受到来自医院加密过的医疗数据后，用自己的私钥进行解密，解密出原始医疗数据，摘要和哈希值，利用医院的公钥进行解密

2b)对于来自医院加密后的数据，首先进行签名验证，解密，将解密出的医疗数据根据医疗数据的患者编号所属类别进行分类，用自己的加密密钥进行加密

2c)将加密后存储在链下的的医疗数据的地址值，返回至链上存储在索引表中。通过对链上索引表的查找，对应到链下进行查找具体的信息数据。