CN110364237B - 一种电子处方防篡改方法及装置 - Google Patents

一种电子处方防篡改方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子处方防篡改方法及装置，当用户试图申请某种处方药品时,首先需要输入正确的密码，并计算密码锁和密码钥之间的相关系数以，通过身份认证，才能授予认证用户生成有效电子处方的权限，从而达到双重验证的电子处方防篡改效果，通过双重密钥的验证，使得现有的HIS系统中线性的加密系统中的密钥无法轻易被破解，通过唯一对应的密码锁图像和密码钥图像的快速验证计算，从而保证了验证速度和验证的鲁棒性性，提升了系统的安全性，使得生成的电子处方无法被篡改或仿造。

Description

一种电子处方防篡改方法及装置
技术领域
本发明属于医疗信息安全技术领域，涉及一种电子处方防篡改方法及装置。
背景技术
在HIS系统(医院管理和医疗活动中进行信息管理和联机操作的计算机应用系统)中，电子处方实质上是电子签名技术的一种应用。然而现有HIS系统中的加密系统为线性性质，而如果一个系统具有线性性质，则可能会带来安全风险，因为线性的性质很容易对该系统中的加密系统进行密码分析，当攻击者了解HIS系统中的加密算法并能获取一个或多个指定的“明文-密文”对，攻击者依此分析出密钥或者与密文对应的明文，所选取的“明文-密文”对中的明文是“正实数分布函数”，估算出相位密钥和明文相位部分的叠加值，从而很容易的根据密钥篡改或者仿造电子处方。
发明内容
为解决上述问题，本公开提供一种电子处方防篡改方法及装置，当用户试图申请某种处方药品时,首先需要输入正确的密码，并计算密码锁和密码钥之间的相关系数以，通过身份认证，才能授予认证用户生成有效电子处方的权限，从而达到双重验证的电子处方防篡改效果。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种电子处方防篡改方法，所述方法包括以下步骤：
第1步，读取用户输入的用户名和密码；
第2步，将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁；
第3步，用户输入密码钥；
第4步，计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
第5步，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
第6步，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限。
进一步地，在第2步中，所述数据库至少包括用户名、密码、密码锁，其中，密码锁为图像格式，用户名和密码锁在数据库中是唯一、排他的，密码锁的来源为用户名与密码字符串的单独或任意组合形成的字符串转换成的二维码图像或自行指定的图像。
进一步地，在第3步中，所述用户输入密码钥的方法为：通过移动设备的摄像头或智能相机等图像获取设备获取密码钥，所述密码钥为拍摄图片获取的图像格式文件，密码钥由对应用户的密码锁图像包括但不限于采用原图、加水印或锐化任一种方法生成，保证了密码钥与密码锁相互对应且具有唯一性，加水印可以使得该图像很难被复制。
进一步地，在第4步中，计算密码锁和密码钥之间的相关系数的方法为：对密码锁图像的像素矩阵o(x,y)与密码钥图像的像素矩阵o'(x,y)进行比较，计算其相关系数(Correlation Coefficient,CC)值，
其中，和/>分别表示密码锁图像和密码钥图像中像素值的平均值，由上式可知，当CC值为1时，表示两幅图像完全一样，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址，通过相关系数法确定密码锁和密码钥可以在图像获取质量较差的情况下，例如光照不均、图像扭曲、撕裂，准确的条件下，能够准确的判断示密码锁图像和密码钥图像这两个对应的图像是否是同一个图像，提升了图像对比可靠性和鲁棒性。
进一步地，在第5步中，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证的方法为：如果密码锁和密码钥之间的相关系数(Correlation Coefficient,CC)高于事先设定的阈值(阈值默认值为：0.85，取值范围为0～1直接的小数，表示概率)，就视为用户身份认证通过；如果相关系数低于阈值，就视为用户身份认证失败，表示该用户不是授权的合法用户，通过相关系数与阈值进行判断可以快速的准确知道当前用户是否是合法用户。
进一步地，在第6步中，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限的方法为：当用户身份认证通过则授予该用户生成有效电子处方的权限；用户身份认证失败则拒绝其生成电子处方，从而快速准确的判断是否用户具有电子处方的权限。
本发明还提供了一种电子处方防篡改装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：
密码读取单元，用于读取用户输入的用户名和密码；
密码匹配单元，用于将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁；
密码钥读取单元，用于用户输入密码钥；
相关系数计算单元，用于计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
用户认证单元，用于根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
用户赋权单元，用于根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限。
本公开的有益效果为：本发明提供一种电子处方防篡改方法及装置，通过双重密钥的验证，使得现有的HIS系统中线性的加密系统中的密钥无法轻易被破解，通过唯一对应的密码锁图像和密码钥图像的快速验证计算，从而保证了验证速度和验证的鲁棒性性，提升了系统的安全性，使得生成的电子处方无法被篡改或仿造。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种电子处方防篡改方法的流程图；
图2所示为一种电子处方防篡改装置图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为根据本公开的一种电子处方防篡改方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种电子处方防篡改方法。
本公开提出一种电子处方防篡改方法，具体包括以下步骤：
第1步，读取用户输入的用户名和密码；
第2步，将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁；
第3步，用户输入密码钥；
第4步，计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
第5步，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
第6步，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限。
进一步地，在第2步中，所述数据库至少包括用户名、密码、密码锁，其中，密码锁为图像格式，用户名和密码锁在数据库中是唯一、排他的，密码锁的来源为用户名与密码字符串的单独或任意组合形成的字符串转换成的二维码图像或自行指定的图像。
进一步地，在第3步中，所述用户输入密码钥的方法为：通过移动设备的摄像头或智能相机等图像获取设备获取密码钥，所述密码钥为拍摄图片获取的图像格式文件。
进一步地，在第4步中，计算密码锁和密码钥之间的相关系数的方法为：对密码锁图像的像素矩阵o(x,y)与密码钥图像的像素矩阵o'(x,y)进行比较，计算其相关系数(Correlation Coefficient,CC)值，
其中，和/>分别表示密码锁图像和密码钥图像中像素值的平均值，由上式可知，当CC值为1时，表示两幅图像完全一样，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址。
进一步地，在第5步中，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证的方法为：如果密码锁和密码钥之间的相关系数(Correlation Coefficient,CC)高于事先设定的阈值(阈值默认值为：0.85，取值范围为0～1直接的小数，表示概率)，就视为用户身份认证通过；如果相关系数低于阈值，就视为用户身份认证失败，表示该用户不是授权的合法用户。
进一步地，在第6步中，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限的方法为：当用户身份认证通过则授予该用户生成有效电子处方的权限；用户身份认证失败则拒绝其生成电子处方。
本发明的一种实施例为，首先，对用户进行分组、分级，将所有合法用户分成若干个不同级别的用户组(每个用户组里可以有数量不等的用户)；然后，确定每个用户组的密码钥图像，并将它们存储在系统内置的数据库中。接下来，以“C组”为例，介绍系统设计的标准流程，如下所示：第1步，随机选择n个密码(密码C1，密码C2，…，密码Cn)；第2步，随机生成n个密码锁(密码锁C1，密码锁C2，…，密码锁Cn)，并将其与第1步选取的n个密码一一关联对应起来，再将它们连同其映射关系一起存入系统数据库中；第3步，根据第2步随机生成的n个不同的密码锁，分别逐一地确定出n个与C组对应的相对应的密码钥(密码钥C1，密码钥C2，…，密码钥Cn)，从而完成对C组的认证设计。此时，将这n个“密码”和n个密码钥分别派发给C组中的n个合法用户，他们便可以利用上述的步骤进行身份认证并获取相应的系统访问权限，获得生成有效电子处方的权限。
在Matlab R2010a的环境下，进行了相关的仿真实验。在下边的一系列仿真实验中，设定密码锁以及密码钥的尺寸均为128×128的图像，像素尺寸为0.02mm。本论文接下来主要从以下三个方面对上述认证方案进行验证。
首先，假设某系统需要授权一个合法用户，其具体操作过程为：该用户选择一个密码，系统则同时随机生成一个密码锁并将其与该密码关联起来，然后一起存入系统。再调出系统数据库中对应高级别用户的密码钥，这里，用户身份认证通过条件为：密码锁图像与密码钥图像的相关系数不低于0.97)，确定密码钥正确。
本公开的实施例提供的一种电子处方防篡改装置，如图2所示为本公开的一种电子处方防篡改装置图，该实施例的一种电子处方防篡改装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种电子处方防篡改装置实施例中的步骤。
所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：
密码读取单元，用于读取用户输入的用户名和密码；
密码匹配单元，用于将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁；
密码钥读取单元，用于用户输入密码钥；
相关系数计算单元，用于计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
用户认证单元，用于根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
用户赋权单元，用于根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限。
所述一种电子处方防篡改装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种电子处方防篡改装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种电子处方防篡改装置的示例，并不构成对一种电子处方防篡改装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种电子处方防篡改装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种电子处方防篡改装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种电子处方防篡改装置可运行装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种电子处方防篡改装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种电子处方防篡改方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第1步，读取用户输入的用户名和密码；
第2步，将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁，所述密码锁为图像格式；
第3步，用户输入密码钥，所述密码钥为拍摄图片获取的图像格式文件；
第4步，计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
第5步，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
第6步，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限；
在第4步中，计算密码锁和密码钥之间的相关系数的方法为：对密码锁图像的像素矩阵与密码钥图像的像素矩阵/>进行比较，计算其相关系数CC的值，；
其中，和/>分别表示密码锁图像和密码钥图像中像素值的平均值，由上式可知，当CC值为1时，表示两幅图像完全一样，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址。
2.根据权利要求1所述的一种电子处方防篡改方法，其特征在于，在第2步中，所述数据库至少包括用户名、密码、密码锁。
3.根据权利要求2所述的一种电子处方防篡改方法，其特征在于，在第3步中，所述用户输入密码钥的方法为：通过图像获取设备获取密码钥，得到密码钥图像。
4.根据权利要求1所述的一种电子处方防篡改方法，其特征在于，在第5步中，根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证的方法为：如果密码锁和密码钥之间的相关系数高于阈值，就视为用户身份认证通过；如果相关系数低于阈值，就视为用户身份认证失败，表示该用户不是授权的合法用户。
5.根据权利要求1所述的一种电子处方防篡改方法，其特征在于，在第6步中，根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限的方法为：当用户身份认证通过则授予该用户生成有效电子处方的权限；用户身份认证失败则拒绝其生成电子处方。
6.一种电子处方防篡改装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：
密码读取单元，用于读取用户输入的用户名和密码；
密码匹配单元，用于将用户名和密码与数据库中的用户名和密码进行匹配，匹配成功后，系统从数据库中读取与该密码对应的密码锁，所述密码锁为图像格式；
密码钥读取单元，用于用户输入密码钥，所述密码钥为拍摄图片获取的图像格式文件；
相关系数计算单元，用于计算密码锁和密码钥之间的相关系数；
用户认证单元，用于根据相关系数对用户身份的最终鉴别和认证；
用户赋权单元，用于根据用户认证结果授予或拒绝生成有效电子处方的权限；
其中，所述计算密码锁和密码钥之间的相关系数具体为：对密码锁图像的像素矩阵与密码钥图像的像素矩阵/>进行比较，计算其相关系数CC的值，；
其中，和/>分别表示密码锁图像和密码钥图像中像素值的平均值，由上式可知，当CC值为1时，表示两幅图像完全一样，其中，x和y坐标分别为计算机显示屏幕上任意像素点的水平和垂直地址。
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