CN111556172B - 一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法 - Google Patents

一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，所述系统包括节点，节点分为核心节点和终端节点，核心节点分为中心节点和边缘节点，终端节点分为患者节点和医护节点，患者节点是设置在患者身上的设备，医护节点是医护人员使用的用户监测患者节点产生的数据的设备；所述系统只包含一个中心节点；医护节点利用本发明通过单播可以快速获取患者节点采集的数据从而实现对患者健康参数的实时监控，从而实现及时救护，本方法有效降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于智能医疗，患者远程医疗监护等领域，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法
技术领域
本发明涉及一种监测系统实现方法，尤其涉及的是一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法。
背景技术
物联网具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合环境监测。近年来，国内外研究人员对基于物联网的环境监测系统进行了相关研究，并取得了一定的研究成果。但是目前基于物联网的环境监测系统具有一点过的局限性，例如采用广播方式实现数据监测，因此代价较大。因此，如何降低基于物联网的环境监测延迟和代价成为近年来研究的热点问题。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法。
技术方案：本发明公开了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，所述系统包括节点，节点分为核心节点和终端节点，核心节点分为中心节点和边缘节点，终端节点分为患者节点和医护节点，患者节点是设置在患者身上的设备，例如传感节点等，医护节点是医护人员使用的用户监测患者节点产生的数据的设备，例如电脑或者智能手机；所述系统只包含一个中心节点；
每个核心节点具有唯一的核心ID，例如MAC地址；每个终端节点具有唯一的节点ID，例如MAC地址；
每个核心节点配置N种不同的接口，N为大于1的整数，每种接口使用不同的通信协议进行通信，每种通信协议使用不同的频段，每种接口使用的通信协议称为该接口的接口ID；接口ID为z的接口简写成接口z；
每个终端节点配置一种接口，并与边缘节点链路相连，同一时刻，一个终端节点只与一个边缘节点链接；
每种接口的接口ID具有一个密钥，终端节点配置自己接口的接口ID的密钥，该密钥也称为该终端节点的密钥；
加密之后的核心ID称为加密核心ID；
每个核心节点保存一个密钥表，一个密钥表项包含密钥、接口ID和加密核心ID；
每个核心节点配置N种接口的接口ID的密钥，针对自己的每个接口，核心节点用定义该接口的接口ID的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的核心ID获取加密核心ID，每个核心节点创建一个密钥表项，该密钥表项的接口ID为该接口的接口ID，密钥为定义该接口的接口ID的密钥，加密核心ID为获取的加密核心ID；例如，对称加密算法采用高级加密标准算法，即AES算法；
所述系统中的一个消息由消息ID定义；所述系统定义了路径消息、患者注册消息、医护注册消、数据消息、警告消息、请求消息和响应消息，分别对应的消息ID为1、2、3、4、5、6和7；
每个边缘节点保存一个中心表，一个中心表项包含加密核心ID、接口ID和生命周期；路径消息包含消息ID和加密核心ID；
中心节点定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：中心节点设置一个密钥表变量kp1，变量kp1的值等于自己的密钥表；
步骤103：中心节点随机从变量kp1种选择一个密钥表项，构建一个路径消息，该路径消息的消息ID为1，加密核心ID等于该密钥表项中的加密核心ID，从该密钥表项的接口ID所标识的接口发送该路径消息，从变量kp1中删除选中的密钥表项；
步骤104：中心节点判断变量kp1是否为空表，是则执行步骤105，否则执行步骤103；
步骤105：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0且生命周期大于阈值T0，阈值T0的取值范围为最大生命周期的95％-99％，如果存在，则执行步骤110，否则执行步骤106；
步骤106：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，如果存在，则执行步骤107，否则执行步骤108；
步骤107：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的核心加密ID，将生命周期设置为最大值，执行步骤109；
步骤108：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点创建一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的核心加密ID，将生命周期设置为最大值；
步骤109：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f0，将该路径消息中的加密核心ID设置为该密钥表项中的加密核心ID，从接口f0发送该路径消息，执行步骤105；
步骤110：结束。
中心节点通过上述过程发送路径消息从而在边缘节点建立中心表。这样边缘节点能够通过中心表建立到达中心节点的最优路由路径，上述过程通过生命周期确保中心表的有效性，从而确保了路由路径的有效性，进而提高了数据通信的高效性和有效性。
本发明所述方法中，每个终端节点具有自己的唯一的生物特征，例如指纹；加密之后的生物特征称为加密生物特征；
一个中心节点保存一个患者表，一个患者表项包含节点ID、接口ID、加密生物特征、加密核心ID和加密数据；
加密之后的数据称为加密数据；
每个终端节点用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的节点ID获取自己的加密节点ID；
每个核心节点保存一个边缘表，一个边缘表项包含接口ID、最终加密核心ID、下一跳加密核心ID和生命周期；
患者注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1定期执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：患者节点PN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，患者节点PN1发送一个患者注册消息，该患者注册消息的消息ID为2，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤203：如果终端节点接收到该患者注册消息，则执行步骤211，否则执行步骤204；
步骤204：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤205，否则执行步骤206；
步骤205：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤206：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该患者注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤207，否则执行步骤211；
步骤207：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1且最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤208：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤210，否则执行步骤209；
步骤209：从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤210：从接口f1接收到该患者注册消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，用该密钥表项中的密钥解密该患者注册消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，如果存在，则将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，加密数据设置为空；
步骤211：结束。
患者节点通过上述过程发送患者注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。
本发明所述方法中，一个中心节点保存一个医护表，一个医护表项包含加密节点ID、接口ID、加密生物特征和加密核心ID；
医护注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
医护节点DN1定期执行下述操作：
步骤301：开始；
步骤302：医护节点DN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个医护注册消息，该医护注册消息的消息ID为3，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤303：如果终端节点接收到该医护注册消息，则执行步骤311，否则执行步骤304；
步骤304：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤305，否则执行步骤306；
步骤305：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤306：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该医护注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤307，否则执行步骤311；
步骤307：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2且最终加密核心ID等于该医护注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤308：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤310，否则执行步骤309；
步骤309：从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤310：从接口f2接收到该医护注册消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，如果存在，则将该医护表项的接口ID设置为f2，将加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，将该医护表项的接口ID设置为f2，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID；
步骤311：结束。
医护节点通过上述过程发送医护注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。本发明所述方法中，数据消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征和下一跳加密核心ID；
警告消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1产生数据后，执行下述操作：
步骤401：开始；
步骤402：患者节点PN1用自己的密钥加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个数据消息，该数据消息的消息ID为4，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，下一跳加密核心ID等于空；
步骤403：如果终端节点接收到该数据消息，则执行步骤420，否则执行步骤404；
步骤404：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断该数据消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤406；
步骤405：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤406：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该数据消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤407，否则执行步骤420；
步骤407：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤408；
步骤408：从接口x1接收到该数据消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤409：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，如果存在，则执行步骤410，否则执行步骤420；
步骤410：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，将该患者表项中的加密数据设置为该数据消息中的加密数据，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密数据获取数据DA0，如果数据DA0超出预先设定的阈值范围，则执行步骤411，否则执行步骤420；
步骤411：从接口x1接收到该数据消息的中心节点随机选择一个医护表项，选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于该医护表项的接口ID，用该密钥表项的密钥加密数据DA0获取加密数据EDA0，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于该医护表项中的接口ID且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，从接口x1接收到该数据消息的中心节点构建一个警告消息，该警告消息的消息ID为5，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA0，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该警告消息；
步骤412：如果患者节点接收到该警告消息，则执行步骤420，否则执行步骤413；
步骤413：如果医护节点接收到该警告消息，则执行步骤418，否则执行步骤414；
步骤414：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤415，否则执行步骤416；
步骤415：从接口x2接收到该警告消息的核心节点从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤416：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤417，否则执行步骤420；
步骤417：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于x2且最终加密核心ID等于该警告消息中的最终加密核心ID，将该警告消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤418：接收到该警告消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否等于该警告消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤419，否则执行步骤420；
步骤419：接收到该警告消息的医护节点用自己的密钥解密该警告消息中的加密数据获取数据；
步骤420：结束。
患者节点通过上述过程发送数据消息从而将自己的数据发送给中心节点，如果中心节点监测到数据超出阈值，则将该数据发送到医护节点。由此能够实现及时治疗，由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性和高效性。本发明所述方法中，请求消息包含消息ID、源加密节点ID、加密生物特征、目的加密节点ID和下一跳加密核心ID；
响应消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1的节点ID为PID1，医护节点DN1通过下述过程获取患者节点PN1产生的数据：
步骤501：开始；
步骤502：医护节点DN1用自己的密钥分别加密节点ID PID1和自己的生物特征获取加密节点ID EPID1和自己的加密生物特征，发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为6，源加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，目的加密节点ID等于EPID1，下一跳加密核心ID等于空；
步骤503：如果终端节点接收到该请求消息，则执行步骤519，否则执行步骤504；
步骤504：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断该请求消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤505，否则执行步骤506；
步骤505：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤506：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该请求消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤507，否则执行步骤519；
步骤507：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤509，否则执行步骤508；
步骤508：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤509：从接口y1接收到该请求消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果存在，则执行步骤510，否则执行步骤519；
步骤510：从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，选择一个密钥表项E1，该密钥表项E1的接口ID等于该医护表项中的接口ID，用该密钥表项E1的密钥解密该请求消息中的目的加密节点ID获取节点ID，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID，选择一个密钥表项E0，该密钥表项E0的接口ID等于该患者表项的接口ID，用该密钥表项E0的密钥解密该患者表项中的加密数据获取数据DA1，用密钥表项E1的密钥加密数据DA1获取加密数据EDA1，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y1且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，构建一个响应消息，该响应消息的消息ID为7，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA1，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该响应消息；
步骤511：如果患者节点接收到该响应消息，则执行步骤519，否则执行步骤512；
步骤512：如果医护节点接收到该响应消息，则执行步骤517，否则执行步骤513；
步骤513：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤514，否则执行步骤515；
步骤514：从接口y2接收到该响应消息的核心节点从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤515：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤516，否则执行步骤519；
步骤516：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y2且最终加密核心ID等于该响应消息中的最终加密核心ID，将该响应消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤517：接收到该响应消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否分别等于该响应消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤518，否则执行步骤519；
步骤518：接收到该响应消息的医护节点用自己的密钥解密该响应消息中的加密数据获取数据；
步骤519：结束。
医护节点通过上述过程发送请求消息从而从中心节点获取数据。由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性，同时上述过程通过边缘表和中心表实现路由，从而实现了数据通信的高效性。
有益效果：本发明提供了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，在所述系统中，医护节点通过单播可以快速获取患者节点采集的数据从而实现对患者健康参数的实时监控，从而实现及时救护，本方法有效降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于智能医疗，患者远程医疗监护等领域，具有广泛的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本发明所述的中心表流程示意图。
图2为本发明所述的患者节点注册流程示意图。
图3为本发明所述的医护节点注册流程示意图。
图4为本发明所述的数据上传流程示意图。
图5为本发明所述的数据通信流程示意图。
具体实施方式：
本发明提供了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，在所述系统中，医护节点通过单播可以快速获取患者节点采集的数据从而实现对患者健康参数的实时监控，从而实现及时救护，本方法有效降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于智能医疗，患者远程医疗监护等领域，具有广泛的应用前景。
图1为本发明所述的中心表流程示意图。所述系统包括节点，节点分为核心节点和终端节点，核心节点分为中心节点和边缘节点，终端节点分为患者节点和医护节点，患者节点是设置在患者身上的设备，例如传感节点等，医护节点是医护人员使用的用户监测患者节点产生的数据的设备，例如电脑或者智能手机；所述系统只包含一个中心节点；
每个核心节点具有唯一的核心ID，例如MAC地址；每个终端节点具有唯一的节点ID，例如MAC地址；
每个核心节点配置N种不同的接口，N为大于1的整数，每种接口使用不同的通信协议进行通信，每种通信协议使用不同的频段，每种接口使用的通信协议称为该接口的接口ID；接口ID为z的接口简写成接口z；
每个终端节点配置一种接口，并与边缘节点链路相连，同一时刻，一个终端节点只与一个边缘节点链接；
每种接口的接口ID具有一个密钥，终端节点配置自己接口的接口ID的密钥，该密钥也称为该终端节点的密钥；
加密之后的核心ID称为加密核心ID；
每个核心节点保存一个密钥表，一个密钥表项包含密钥、接口ID和加密核心ID；
每个核心节点配置N种接口的接口ID的密钥，针对自己的每个接口，核心节点用定义该接口的接口ID的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的核心ID获取加密核心ID，每个核心节点创建一个密钥表项，该密钥表项的接口ID为该接口的接口ID，密钥为定义该接口的接口ID的密钥，加密核心ID为获取的加密核心ID；例如，对称加密算法采用高级加密标准算法，即AES算法；
所述系统中的一个消息由消息ID定义；所述系统定义了路径消息、患者注册消息、医护注册消、数据消息、警告消息、请求消息和响应消息，分别对应的消息ID为1、2、3、4、5、6和7；
每个边缘节点保存一个中心表，一个中心表项包含加密核心ID、接口ID和生命周期；路径消息包含消息ID和加密核心ID；
中心节点定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：中心节点设置一个密钥表变量kp1，变量kp1的值等于自己的密钥表；
步骤103：中心节点随机从变量kp1种选择一个密钥表项，构建一个路径消息，该路径消息的消息ID为1，加密核心ID等于该密钥表项中的加密核心ID，从该密钥表项的接口ID所标识的接口发送该路径消息，从变量kp1中删除选中的密钥表项；
步骤104：中心节点判断变量kp1是否为空表，是则执行步骤105，否则执行步骤103；
步骤105：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0且生命周期大于阈值T0，阈值T0的取值范围为最大生命周期的95％-99％，如果存在，则执行步骤110，否则执行步骤106；
步骤106：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，如果存在，则执行步骤107，否则执行步骤108；
步骤107：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的核心加密ID，将生命周期设置为最大值，执行步骤109；
步骤108：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点创建一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的核心加密ID，将生命周期设置为最大值；
步骤109：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f0，将该路径消息中的加密核心ID设置为该密钥表项中的加密核心ID，从接口f0发送该路径消息，执行步骤105；
步骤110：结束。
中心节点通过上述过程发送路径消息从而在边缘节点建立中心表。这样边缘节点能够通过中心表建立到达中心节点的最优路由路径，上述过程通过生命周期确保中心表的有效性，从而确保了路由路径的有效性，进而提高了数据通信的高效性和有效性。
图2为本发明所述的患者节点注册流程示意图。每个终端节点具有自己的唯一的生物特征，例如指纹；加密之后的生物特征称为加密生物特征；
一个中心节点保存一个患者表，一个患者表项包含节点ID、接口ID、加密生物特征、加密核心ID和加密数据；
加密之后的数据称为加密数据；
每个终端节点用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的节点ID获取自己的加密节点ID；
每个核心节点保存一个边缘表，一个边缘表项包含接口ID、最终加密核心ID、下一跳加密核心ID和生命周期；
患者注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1定期执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：患者节点PN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，患者节点PN1发送一个患者注册消息，该患者注册消息的消息ID为2，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤203：如果终端节点接收到该患者注册消息，则执行步骤211，否则执行步骤204；
步骤204：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤205，否则执行步骤206；
步骤205：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤206：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该患者注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤207，否则执行步骤211；
步骤207：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1且最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤208：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤210，否则执行步骤209；
步骤209：从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤210：从接口f1接收到该患者注册消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，用该密钥表项中的密钥解密该患者注册消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，如果存在，则将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，加密数据设置为空；
步骤211：结束。
患者节点通过上述过程发送患者注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。
图3为本发明所述的医护节点注册流程示意图。一个中心节点保存一个医护表，一个医护表项包含加密节点ID、接口ID、加密生物特征和加密核心ID；
医护注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
医护节点DN1定期执行下述操作：
步骤301：开始；
步骤302：医护节点DN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个医护注册消息，该医护注册消息的消息ID为3，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤303：如果终端节点接收到该医护注册消息，则执行步骤311，否则执行步骤304；
步骤304：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤305，否则执行步骤306；
步骤305：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤306：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该医护注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤307，否则执行步骤311；
步骤307：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2且最终加密核心ID等于该医护注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤308：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤310，否则执行步骤309；
步骤309：从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤310：从接口f2接收到该医护注册消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，如果存在，则将该医护表项的接口ID设置为f2，将加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，将该医护表项的接口ID设置为f2，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID；
步骤311：结束。
医护节点通过上述过程发送医护注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。
图4为本发明所述的数据上传流程示意图。数据消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征和下一跳加密核心ID；
警告消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1产生数据后，执行下述操作：
步骤401：开始；
步骤402：患者节点PN1用自己的密钥加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个数据消息，该数据消息的消息ID为4，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，下一跳加密核心ID等于空；
步骤403：如果终端节点接收到该数据消息，则执行步骤420，否则执行步骤404；
步骤404：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断该数据消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤406；
步骤405：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤406：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该数据消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤407，否则执行步骤420；
步骤407：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤408；
步骤408：从接口x1接收到该数据消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤409：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，如果存在，则执行步骤410，否则执行步骤420；
步骤410：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，将该患者表项中的加密数据设置为该数据消息中的加密数据，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密数据获取数据DA0，如果数据DA0超出预先设定的阈值范围，则执行步骤411，否则执行步骤420；
步骤411：从接口x1接收到该数据消息的中心节点随机选择一个医护表项，选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于该医护表项的接口ID，用该密钥表项的密钥加密数据DA0获取加密数据EDA0，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于该医护表项中的接口ID且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，从接口x1接收到该数据消息的中心节点构建一个警告消息，该警告消息的消息ID为5，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA0，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该警告消息；
步骤412：如果患者节点接收到该警告消息，则执行步骤420，否则执行步骤413；
步骤413：如果医护节点接收到该警告消息，则执行步骤418，否则执行步骤414；
步骤414：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤415，否则执行步骤416；
步骤415：从接口x2接收到该警告消息的核心节点从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤416：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤417，否则执行步骤420；
步骤417：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于x2且最终加密核心ID等于该警告消息中的最终加密核心ID，将该警告消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤418：接收到该警告消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否等于该警告消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤419，否则执行步骤420；
步骤419：接收到该警告消息的医护节点用自己的密钥解密该警告消息中的加密数据获取数据；
步骤420：结束。
患者节点通过上述过程发送数据消息从而将自己的数据发送给中心节点，如果中心节点监测到数据超出阈值，则将该数据发送到医护节点。由此能够实现及时治疗，由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性和高效性。
图5为本发明所述的数据通信流程示意图。请求消息包含消息ID、源加密节点ID、加密生物特征、目的加密节点ID和下一跳加密核心ID；
响应消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1的节点ID为PID1，医护节点DN1通过下述过程获取患者节点PN1产生的数据：
步骤501：开始；
步骤502：医护节点DN1用自己的密钥分别加密节点ID PID1和自己的生物特征获取加密节点ID EPID1和自己的加密生物特征，发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为6，源加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，目的加密节点ID等于EPID1，下一跳加密核心ID等于空；
步骤503：如果终端节点接收到该请求消息，则执行步骤519，否则执行步骤504；
步骤504：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断该请求消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤505，否则执行步骤506；
步骤505：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤506：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该请求消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤507，否则执行步骤519；
步骤507：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤509，否则执行步骤508；
步骤508：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤509：从接口y1接收到该请求消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果存在，则执行步骤510，否则执行步骤519；
步骤510：从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，选择一个密钥表项E1，该密钥表项E1的接口ID等于该医护表项中的接口ID，用该密钥表项E1的密钥解密该请求消息中的目的加密节点ID获取节点ID，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID，选择一个密钥表项E0，该密钥表项E0的接口ID等于该患者表项的接口ID，用该密钥表项E0的密钥解密该患者表项中的加密数据获取数据DA1，用密钥表项E1的密钥加密数据DA1获取加密数据EDA1，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y1且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，构建一个响应消息，该响应消息的消息ID为7，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA1，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该响应消息；
步骤511：如果患者节点接收到该响应消息，则执行步骤519，否则执行步骤512；
步骤512：如果医护节点接收到该响应消息，则执行步骤517，否则执行步骤513；
步骤513：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤514，否则执行步骤515；
步骤514：从接口y2接收到该响应消息的核心节点从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤515：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤516，否则执行步骤519；
步骤516：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y2且最终加密核心ID等于该响应消息中的最终加密核心ID，将该响应消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤517：接收到该响应消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否分别等于该响应消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤518，否则执行步骤519；
步骤518：接收到该响应消息的医护节点用自己的密钥解密该响应消息中的加密数据获取数据；
步骤519：结束。
医护节点通过上述过程发送请求消息从而从中心节点获取数据。由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性，同时上述过程通过边缘表和中心表实现路由，从而实现了数据通信的高效性。
有益效果：本发明提供了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，在所述系统中，医护节点通过单播可以快速获取患者节点采集的数据从而实现对患者健康参数的实时监控，从而实现及时救护，本方法有效降低了系统成本，提高了系统性能。本发明可应用于智能医疗，患者远程医疗监护等领域，具有广泛的应用前景。
实施例1
基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法。中心节点启动后，执行步骤101-110定期发送路径消息，从接口f0接收到该路径消息的边缘节点创建一个中心表项，该中心表项的加密核心ID等于该路径消息中的加密核心ID，接口ID为f0，生命周期设置为最大值，例如；接口ID为IEEE 802.11，加密核心ID等于xy1u9M7p，生命周期设置为500ms。中心节点通过步骤101-110发送路径消息从而在边缘节点建立中心表，这样边缘节点能够通过中心表建立到达中心节点的最优路由路径，上述过程通过生命周期确保中心表的有效性，从而确保了路由路径的有效性，进而提高了数据通信的高效性和有效性。患者节点PN1启动后，定期执行步骤201-211发送患者注册消息，从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点创建边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，例如接口ID等于IEEE802.11，最终加密核心ID等于a9U8N74g,下一跳加密核心ID等于x8U2DfaM，生命周期设置为最大值500ms。从接口f1接收到该患者注册消息的中心节点创建一个患者表项，该患者表项的节点ID等于发送该患者注册消息的节点ID，接口ID等于f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，加密数据设置为空，例如，节点ID为9aef4c19,接口ID等于IEEE 802.11，加密生物特征为发送该患者注册消息的手纹，加密核心ID等于a9U8N74g。患者节点通过上述过程发送患者注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。医护节点DN1启动后，定期执行步骤301-311发送医护注册消息，从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点创建边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，例如接口ID等于IEEE 802.16，最终加密核心ID等于9Ji48TG3,下一跳加密核心ID等于y8U3XbaN，生命周期设置为最大值500ms。从接口f2接收到该医护注册消息的中心节点创建一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，该医护表项的接口ID设置为f2，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，例如加密节点ID等于加密节点ID等于x9iU87N6，接口ID等于IEEE802.16，加密生物特征等于发送该医护注册消息的医护节点的加密指纹，加密核心ID等于9Ji48TG3。医护节点通过上述过程发送医护注册消息建立自己链接的核心节点到达中心节点的边缘表以及路由路径，同时在中心节点注册自己的节点ID和生物特征，以及与自己关联的核心数据的核心ID。这样，中心节点能够实现消息的正确转发并实现数据通信的安全性。
患者节点PN1产生数据后执行步骤401-409向中心节点发送数据消息，从接口x1接收到该数据消息的中心节点查找患者节点PN1对应的患者表项，并在该表项中保存该数据消息中的加密数据。如果中心节点监测出该数据异常，则执行步骤410-420向所有的医护节点发送警告消息，以通知医护节点及时救助。患者节点通过上述过程发送数据消息从而将自己的数据发送给中心节点，如果中心节点监测到数据超出阈值，则将该数据发送到医护节点，由此能够实现及时治疗，由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性和高效性。医护节点DN1执行步骤501-519获取患者节点PN1产生的数据从而实现实时的数据监测。首先，医护节点DN1执行步骤501-509向中心节点发送请求消息，中心节点通过步骤510-519向医护节点DN1返回响应消息，这样医护节点DN1能够及时获取患者节点PN1的健康数据。医护节点通过上述过程发送请求消息从而从中心节点获取数据。由于上述过程通过加密数据进行通信，从而确保的数据通信的安全性，同时上述过程通过边缘表和中心表实现路由，从而实现了数据通信的高效性。当医护节点DN1距离中心节点较远时，数据通信代价随之增加，当医护节点DN1距离中心节点较近时，数据通信代价随之降低，医护节点获取数据的平均代价延迟为8.1。
表1仿真参数
Figure BDA0002541800670000161
本发明提供了一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，其特征在于，所述系统包括节点，节点分为核心节点和终端节点，核心节点分为中心节点和边缘节点，终端节点分为患者节点和医护节点，患者节点是设置在患者身上的设备，医护节点是医护人员使用的用户监测患者节点产生的数据的设备；所述系统只包含一个中心节点；
每个核心节点具有唯一的核心ID；每个终端节点具有唯一的节点ID；
每个核心节点配置N种不同的接口，N为大于1的整数，每种接口使用不同的通信协议进行通信，每种通信协议使用不同的频段，每种接口使用的通信协议称为该接口的接口ID；接口ID为z的接口简写成接口z；
每个终端节点配置一种接口，并与边缘节点链路相连，同一时刻，一个终端节点只与一个边缘节点链接；
每种接口的接口ID具有一个密钥，终端节点配置自己接口的接口ID的密钥，该密钥也称为该终端节点的密钥；
加密之后的核心ID称为加密核心ID；
每个核心节点保存一个密钥表，一个密钥表项包含密钥、接口ID和加密核心ID；
每个核心节点配置N种接口的接口ID的密钥，针对自己的每个接口，核心节点用定义该接口的接口ID的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的核心ID获取加密核心ID，每个核心节点创建一个密钥表项，该密钥表项的接口ID为该接口的接口ID，密钥为定义该接口的接口ID的密钥，加密核心ID为获取的加密核心ID；
所述系统中的一个消息由消息ID定义；所述系统定义了路径消息、患者注册消息、医护注册消息、数据消息、警告消息、请求消息和响应消息，分别对应的消息ID为1、2、3、4、5、6和7；
每个边缘节点保存一个中心表，一个中心表项包含加密核心ID、接口ID和生命周期；路径消息包含消息ID和加密核心ID；
中心节点定期执行下述操作：
步骤101：开始；
步骤102：中心节点设置一个密钥表变量kp1，变量kp1的值等于自己的密钥表；
步骤103：中心节点随机从变量kp1种选择一个密钥表项，构建一个路径消息，该路径消息的消息ID为1，加密核心ID等于该密钥表项中的加密核心ID，从该密钥表项的接口ID所标识的接口发送该路径消息，从变量kp1中删除选中的密钥表项；
步骤104：中心节点判断变量kp1是否为空表，是则执行步骤105，否则执行步骤103；
步骤105：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0且生命周期大于阈值T0，阈值T0的取值范围为最大生命周期的95%-99%，如果存在，则执行步骤110，否则执行步骤106；
步骤106：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点判断是否存在一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，如果存在，则执行步骤107，否则执行步骤108；
步骤107：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的加密核心ID，将生命周期设置为最大值，执行步骤109；
步骤108：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点创建一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f0，将该中心表项的加密核心ID设置为该路径消息中的加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤109：从接口f0接收到该路径消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f0，将该路径消息中的加密核心ID设置为该密钥表项中的加密核心ID，从接口f0发送该路径消息，执行步骤105；
步骤110：结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，其特征在于，
每个终端节点具有自己的唯一的生物特征；加密之后的生物特征称为加密生物特征；
一个中心节点保存一个患者表，一个患者表项包含节点ID、接口ID、加密生物特征、加密核心ID和加密数据；
加密之后的数据称为加密数据；
每个终端节点用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的节点ID获取自己的加密节点ID；
每个核心节点保存一个边缘表，一个边缘表项包含接口ID、最终加密核心ID、下一跳加密核心ID和生命周期；
患者注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1定期执行下述操作：
步骤201：开始；
步骤202：患者节点PN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，患者节点PN1发送一个患者注册消息，该患者注册消息的消息ID为2，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤203：如果终端节点接收到该患者注册消息，则执行步骤211，否则执行步骤204；
步骤204：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤205，否则执行步骤206；
步骤205：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤206：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该患者注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤207，否则执行步骤211；
步骤207：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1且最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f1，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该患者注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤208：从接口f1接收到该患者注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤210，否则执行步骤209；
步骤209：从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f1接收到该患者注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f1，将该患者注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f1转发该患者注册消息，执行步骤203；
步骤210：从接口f1接收到该患者注册消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f1，用该密钥表项中的密钥解密该患者注册消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，如果存在，则将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密获取的节点ID，将该患者表项的接口ID设置为f1，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该患者注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，加密数据设置为空；
步骤211：结束。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，其特征在于，
一个中心节点保存一个医护表，一个医护表项包含加密节点ID、接口ID、加密生物特征和加密核心ID；
医护注册消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、源加密核心ID、前一跳加密核心ID和下一跳加密核心ID；
医护节点DN1定期执行下述操作：
步骤301：开始；
步骤302：医护节点DN1用自己的密钥和预先设置的对称加密算法加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个医护注册消息，该医护注册消息的消息ID为3，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，源加密核心ID为空，前一跳加密核心ID为空，下一跳加密核心ID为空；
步骤303：如果终端节点接收到该医护注册消息，则执行步骤311，否则执行步骤304；
步骤304：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断源加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤305，否则执行步骤306；
步骤305：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的源加密核心ID和前一跳加密核心ID分别设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤306：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该医护注册消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤307，否则执行步骤311；
步骤307：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断是否存在一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2且最终加密核心ID等于该医护注册消息中的源加密核心ID，如果存在，则将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值，否则，该核心节点创建一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于f2，最终加密核心ID等于该注册消息中的源加密核心ID，将该边缘表项的下一跳加密核心ID设置为该医护注册消息中的前一跳加密核心ID，将生命周期设置为最大值；
步骤308：从接口f2接收到该医护注册消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤310，否则执行步骤309；
步骤309：从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的前一跳加密核心ID设置为该密钥表项的加密核心ID，从接口f2接收到该医护注册消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于f2，将该医护注册消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口f2转发该医护注册消息，执行步骤303；
步骤310：从接口f2接收到该医护注册消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，如果存在，则将该医护表项的接口ID设置为f2，将加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID，否则，创建一个医护表项，该医护表项的加密节点ID等于该医护注册消息中的加密节点ID，将该医护表项的接口ID设置为f2，加密生物特征和加密核心ID分别设置为该医护注册消息中的加密生物特征和源加密核心ID；
步骤311：结束。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，其特征在于，
数据消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征和下一跳加密核心ID；
警告消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1产生数据后，执行下述操作：
步骤401：开始；
步骤402：患者节点PN1用自己的密钥加密自己的生物特征获取加密生物特征，发送一个数据消息，该数据消息的消息ID为4，加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，下一跳加密核心ID等于空；
步骤403：如果终端节点接收到该数据消息，则执行步骤420，否则执行步骤404；
步骤404：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断该数据消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤405，否则执行步骤406；
步骤405：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤406：从接口x1接收到该数据消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该数据消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤407，否则执行步骤420；
步骤407：从接口x1接收到该数据消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤409，否则执行步骤408；
步骤408：从接口x1接收到该数据消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于x1，将该数据消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口x1发送该数据消息，执行步骤403；
步骤409：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密节点ID获取节点ID，判断是否存在一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，如果存在，则执行步骤410，否则执行步骤420；
步骤410：从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID且加密生物特征等于该数据消息中的加密生物特征，将该患者表项中的加密数据设置为该数据消息中的加密数据，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x1，用该密钥表项的密钥解密该数据消息中的加密数据获取数据DA0，如果数据DA0超出预先设定的阈值范围，则执行步骤411，否则执行步骤420；
步骤411：从接口x1接收到该数据消息的中心节点随机选择一个医护表项，选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于该医护表项的接口ID，用该密钥表项的密钥加密数据DA0获取加密数据EDA0，从接口x1接收到该数据消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于该医护表项中的接口ID且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，从接口x1接收到该数据消息的中心节点构建一个警告消息，该警告消息的消息ID为5，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA0，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该警告消息；
步骤412：如果患者节点接收到该警告消息，则执行步骤420，否则执行步骤413；
步骤413：如果医护节点接收到该警告消息，则执行步骤418，否则执行步骤414；
步骤414：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤415，否则执行步骤416；
步骤415：从接口x2接收到该警告消息的核心节点从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤416：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于x2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该警告消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤417，否则执行步骤420；
步骤417：从接口x2接收到该警告消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于x2且最终加密核心ID等于该警告消息中的最终加密核心ID，将该警告消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口x2转发该警告消息，执行步骤412；
步骤418：接收到该警告消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否等于该警告消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤419，否则执行步骤420；
步骤419：接收到该警告消息的医护节点用自己的密钥解密该警告消息中的加密数据获取数据；
步骤420：结束。
5.根据权利要求1所述的一种基于生物特征的智能医护监测系统实现方法，其特征在于，
请求消息包含消息ID、源加密节点ID、加密生物特征、目的加密节点ID和下一跳加密核心ID；
响应消息包含消息ID、加密节点ID、加密生物特征、最终加密核心ID、加密数据和下一跳加密核心ID；
患者节点PN1的节点ID为PID1，医护节点DN1通过下述过程获取患者节点PN1产生的数据：
步骤501：开始；
步骤502：医护节点DN1用自己的密钥分别加密节点ID PID1和自己的生物特征获取加密节点ID EPID1和自己的加密生物特征，发送一个请求消息，该请求消息的消息ID为6，源加密节点ID和加密生物特征分别等于自己的加密节点ID和加密生物特征，目的加密节点ID等于EPID1，下一跳加密核心ID等于空；
步骤503：如果终端节点接收到该请求消息，则执行步骤519，否则执行步骤504；
步骤504：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断该请求消息的下一跳加密核心ID是否为空，如果是，则执行步骤505，否则执行步骤506；
步骤505：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤506：从接口y1接收到该请求消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y1，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该请求消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤507，否则执行步骤519；
步骤507：从接口y1接收到该请求消息的核心节点判断自己是否为中心节点，如果是，则执行步骤509，否则执行步骤508；
步骤508：从接口y1接收到该请求消息的边缘节点选择一个中心表项，该中心表项的接口ID等于y1，将该请求消息的下一跳加密核心ID设置为该中心表项的加密核心ID，从接口y1发送该请求消息，执行步骤503；
步骤509：从接口y1接收到该请求消息的中心节点判断是否存在一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果存在，则执行步骤510，否则执行步骤519；
步骤510：从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个医护表项，该医护表项的加密节点ID和加密生物特征分别等于该请求消息中的加密节点ID和加密生物特征，选择一个密钥表项E1，该密钥表项E1的接口ID等于该医护表项中的接口ID，用该密钥表项E1的密钥解密该请求消息中的目的加密节点ID获取节点ID，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个患者表项，该患者表项的节点ID等于解密后的节点ID，选择一个密钥表项E0，该密钥表项E0的接口ID等于该患者表项的接口ID，用该密钥表项E0的密钥解密该患者表项中的加密数据获取数据DA1，用密钥表项E1的密钥加密数据DA1获取加密数据EDA1，从接口y1接收到该请求消息的中心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y1且最终加密核心ID等于该医护表项中的加密核心ID，构建一个响应消息，该响应消息的消息ID为7，加密节点ID等于该医护表项中的加密节点ID，加密生物特征等于该医护表项中的加密生物特征，加密数据等于EDA1，最终加密核心ID和下一跳加密核心ID分别等于该边缘表项中的最终加密核心ID和下一跳加密核心ID，从医护表项的接口ID所标识的接口发送该响应消息；
步骤511：如果患者节点接收到该响应消息，则执行步骤519，否则执行步骤512；
步骤512：如果医护节点接收到该响应消息，则执行步骤517，否则执行步骤513；
步骤513：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的最终加密核心ID，如果等于，则执行步骤514，否则执行步骤515；
步骤514：从接口y2接收到该响应消息的核心节点从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤515：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个密钥表项，该密钥表项的接口ID等于y2，判断该密钥表项的加密核心ID是否等于该响应消息中的下一跳加密核心ID，如果等于，则执行步骤516，否则执行步骤519；
步骤516：从接口y2接收到该响应消息的核心节点选择一个边缘表项，该边缘表项的接口ID等于y2且最终加密核心ID等于该响应消息中的最终加密核心ID，将该响应消息的下一跳加密核心ID设置为该边缘表项中的下一跳加密核心ID，从接口y2转发该响应消息，执行步骤511；
步骤517：接收到该响应消息的医护节点判断自己的加密节点ID和加密生物特征是否分别等于该响应消息中的加密节点ID和加密生物特征，如果等于，则执行步骤518，否则执行步骤519；
步骤518：接收到该响应消息的医护节点用自己的密钥解密该响应消息中的加密数据获取数据；
步骤519：结束。
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