CN110866266A - 一种保护数据安全的bcmcps框架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保护数据安全的BCMCPS框架，框架包括物理层、数据存储层、系统应用层，重点介绍了BCMCPS框架在每一层上的具体构造和功能应用，包括系统中医疗数据的采集和传输过程、物理层的基本构件、数据存储层设备数据和医疗数据存储结构的实现、系统应用层的医疗应用等。该框架成功地将区块链技术和MCPS技术相融合，解决了传统MCPS采用集中式的数据存储结构，将全部数据存储于一个中心数据库中，一旦中心数据库遭到入侵，所有数据将面临严重威胁的问题，在保护数据的同时还可以达到数据备份的目的，此外，医疗数据还具有不可篡改性、可追溯性、可靠性、可共享性、可认证性。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术和MCPS技术领域，具体涉及一种保护数据安全的BCMCPS框架。
背景技术
MCPS中保存着大量的医疗数据，关系着病人的隐私和安全，传统的MCPS采用集中式的数据存储结构，将全部数据存储于一个中心数据库中，一旦中心数据库遭到入侵，所有数据将面临严重的威胁，而区块链的分布式和区块上链式存储能很好地阻止非法者的入侵，在保护数据的同时还可以达到数据备份的目的。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种保护数据安全的BCMCPS框架，能够解决传统MCPS集中式存储存在的问题，同时能够保护数据安全。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种保护数据安全的BCMCPS框架，包括物理层、数据存储层、系统应用层，其特征在于：物理层可以实现医疗数据的采集和传输至上层节点，数据存储层上可以实现节点间数据的传输、存储，系统应用层在医疗数据的基础上可以实现具体的医疗应用。
优选的，BCMCPS框架中物理层的物理构件为低功率、低存储的感知设备和传输设备。
优选的，物理构件可以实现对物理实体及外部环境的状态感知和控制，可以将物理世界的信息转化为网络数据，基础的物理构件包括物理实体、传感器、执行器以及与外界交互的装置，具有采集和传输医疗数据的功能。
优选的，BCMCPS框架数据存储层中的网络节点互联互通，可以实现全局范围内的资源自组织、自配置、自决策、自优化，提高资源优化配置的广度、深度和精度。
优选的，网络节点可以根据异构数据转化规则实现异构数据的统一，同时对新加入的物理设备进行审核认证，统一节点之间的联结规则，维护该层的数据区块并记录物理设备之间的连接方式和传输方式，完成区块的备份、存储以及相关信息的查询。
优选的，BCMCPS框架中系统应用层是人与系统交互的最终形态，可以实现包括实时监控、远程诊疗、网络会诊、电子病历这些医疗领域的一系列应用，使系统更加智能化、多样化。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)利用区块链技术进行数据传输和存储较为安全，同时能解决MCPS中存在的一些数据安全问题：1)数据的不可篡改性；2)数据的可追溯性；3)数据的真实性；4)数据的可靠性；5)数据的可共享性；6)数据的可认证性。
(2)节点之间互通，数据存储在各个节点中，可以实现数据共享和数据备份。
(4)共识采用数字签名的方式实现一致性的认证，规避采用其他复杂共识算法对资源和数据的浪费，还可以节约共识时间，提高系统效率。
(3)存储采用两条数据链分开存储，一条是设备管理数据的链式存储结构，另一条是医疗数据的链式存储结构，优点是便于存储、管理和查询数据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是BCMCPS的分层框架图；
图2是系统过程模型图；
图3是医疗数据传输过程模型图；
图4是医疗数据区块链形成过程图；
图5是信息包数据格式；
图6是设备管理数据的区块结构图；
图7是医疗数据的区块结构图；
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
一种保护数据安全的BCMCPS框架，包括物理层、数据存储层、系统应用层，其特征在于：物理层可以实现医疗数据的采集和传输至上层节点，数据存储层上可以实现节点间数据的传输、存储，系统应用层在医疗数据的基础上可以实现具体的医疗应用。
进一步的，BCMCPS框架中物理层的物理构件为低功率、低存储的感知设备和传输设备。
进一步的，物理构件可以实现对物理实体及外部环境的状态感知和控制，可以将物理世界的信息转化为网络数据，基础的物理构件包括物理实体、传感器、执行器以及与外界交互的装置，具有采集和传输医疗数据的功能；可以实现对物理实体及外部环境的状态感知和控制，可以将物理世界的信息转化为网络数据，具备传统MCPS物理构件的基本感知与数据存储、传输功能。
进一步的，BCMCPS框架数据存储层中的网络节点互联互通，可以实现全局范围内的资源自组织、自配置、自决策、自优化，提高资源优化配置的广度、深度和精度。
进一步的，网络节点可以根据异构数据转化规则实现异构数据的统一，同时对新加入的物理设备进行审核认证，统一节点之间的联结规则，维护该层的数据区块并记录物理设备之间的连接方式和传输方式，完成区块的备份、存储以及相关信息的查询。
进一步的，BCMCPS框架中系统应用层是人与系统交互的最终形态，可以实现包括实时监控、远程诊疗、网络会诊、电子病历这些医疗领域的一系列应用，使系统更加智能化、多样化。
数据存储层由网络节点构成，可以实现全局范围内的资源自组织、自配置、自决策、自优化，进而提高资源优化配置的广度、深度和精度，从而达到在数据存储层保护数据安全的作用。数据存储层并不是简单的数据汇总，它要实现数据的深度整合和节点之间的互联互通，并且要根据异构数据转化规则实现异构数据的统一，同时对新加入的物理设备进行审核认证，统一节点之间的联结规则，维护该层的数据区块并记录物理设备之间的连接方式和传输方式，完成区块的备份、存储以及相关信息的查询。数据存储层的每个网络节点都有两条数据链存储结构，一条是设备管理数据的链式存储结构，另一条是医疗数据的链式存储结构。
系统应用层在数据存储层封装的医疗数据基础上展开对应的具体应用的。系统应用层的一系列应用可以体现系统的完备性和多样性，也是人与系统交互的最终形态。将区块链技术的合约层与MCPS应用层融合，利用区块链技术中的智能合约，可以实现定时提醒病人吃药、复诊等功能，能够达到更好的医疗诊治，使系统更加智能化、多样化，实现智能治疗。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。
Claims (6)
1.一种保护数据安全的BCMCPS框架，包括物理层、数据存储层、系统应用层，其特征在于：物理层可以实现医疗数据的采集和传输至上层节点，数据存储层上可以实现节点间数据的传输、存储，系统应用层在医疗数据的基础上可以实现具体的医疗应用。
2.根据权利要求1所述的保护数据安全的BCMCPS框架，其特征在于：BCMCPS框架中物理层的物理构件为低功率、低存储的感知设备和传输设备。
3.根据权利要求2所述的保护数据安全的BCMCPS框架，其特征在于：物理构件可以实现对物理实体及外部环境的状态感知和控制，可以将物理世界的信息转化为网络数据，基础的物理构件包括物理实体、传感器、执行器以及与外界交互的装置，具有采集和传输医疗数据的功能。
4.根据权利要求1所述的保护数据安全的BCMCPS框架，其特征在于：BCMCPS框架数据存储层中的网络节点互联互通，可以实现全局范围内的资源自组织、自配置、自决策、自优化，提高资源优化配置的广度、深度和精度。
5.根据权利要求4所述的保护数据安全的BCMCPS框架，其特征在于：网络节点可以根据异构数据转化规则实现异构数据的统一，同时对新加入的物理设备进行审核认证，统一节点之间的联结规则，维护该层的数据区块并记录物理设备之间的连接方式和传输方式，完成区块的备份、存储以及相关信息的查询。
6.根据权利要求1所述的保护数据安全的BCMCPS框架，其特征在于：BCMCPS框架中系统应用层是人与系统交互的最终形态，可以实现包括实时监控、远程诊疗、网络会诊、电子病历这些医疗领域的一系列应用，使系统更加智能化、多样化。
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