CN115664810A - 一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法 - Google Patents

一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法 Download PDF

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CN115664810A CN202211312793.1A CN202211312793A CN115664810A CN 115664810 A CN115664810 A CN 115664810A CN 202211312793 A CN202211312793 A CN 202211312793A CN 115664810 A CN115664810 A CN 115664810A
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Abstract

本发明公开了一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，属于信息安全技术领域。所述方法包括：根据安全参数生成系统公共参数；病人和医生在云存储服务器处注册；多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议；病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生；病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历；医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制。本发明对各字段分别采用不同方式加密电子病历，可以在密文状态下统计某一病症出现的频率，从而实现流行病的预警。

Description

一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，特别是涉及一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法。
背景技术
云辅助电子医疗系统将电子医疗系统中针对医疗数据的存储、计算等操作外包至云服务器端执行的电子信息系统。与传统的基于纸质记录的医疗系统相比，云辅助电子医疗系统效率更高、出错率更低、可靠性更强。近年来，在新冠疫情的大背景下，云辅助电子医疗系统的重要性愈加凸显。典型地，在云辅助电子医疗系统中，不同的医疗机构将患者的医疗数据存在同一个云服务器，这使得云服务器可以监测一个时期内流行病症状出现的频次，并实现高效的流行病预警。
然而，上述预警机制缺乏对患者医疗数据的隐私保护。具体来说，上述机制中对流行病症状出现频次的统计依赖于云服务器可获取患者诊疗信息，这在实际中会导致患者诊疗信息的泄漏与滥用。近年来，隐私数据泄漏事件频频发生，而医疗数据作为人们最敏感的数据之一，一旦被恶意泄漏，会造成极其恶劣的后果。
综上，需要设计一种面向云辅助电子医疗系统的针对加密医疗数据的流行病预警方法，在保护患者医疗信息隐私的前提下实现高效的流行病预警。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，包括：
根据安全参数生成系统公共参数；
病人和医生在云存储服务器处注册；
多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议；
病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生；
病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，其中，对个人信息字段采用对称加密，对病症字段采用分布式门限密钥加密；
医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制。
进一步地，根据安全参数生成系统公共参数，包括：
根据安全参数l生成系统公共参数PP＝{p,P,G,GT,e,H,h,ρ,L,Enc(),Dec(),E(),D(),Sig(),Ver()}；其中，G代表椭圆曲线上的点构成的p阶加法循环群，P是G的生成元；e是双线性映射G×G→GT；H和h是两个哈希函数，H():{0,1}*→G，h():G→Zp，Zp表示阶为素数p的整数环；ρ是每个医生在单位时间段内接诊病人数量的上限；L是单位时间段内的相同病症出现次数的预警阈值；Enc()和Dec()是一对公钥密码算法；E()和D()是一对对称密码算法；Sig()和Ver()是一对签名算法。
进一步地，病人和医生在云存储服务器处注册，包括：
每个病人
Figure BDA0003907687820000021
自行设置用于加解密的第一密钥对(epk,esk)和用于签名验签的第二密钥对(spk,ssk)；
病人
Figure BDA0003907687820000022
在云存储服务器
Figure BDA0003907687820000023
处注册获得病人身份ID，医生
Figure BDA0003907687820000024
在云存储服务器
Figure BDA0003907687820000025
处注册获得医生身份
Figure BDA0003907687820000026
进一步地，多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议，包括：
每个密钥服务器
Figure BDA0003907687820000027
选择随机数
Figure BDA0003907687820000028
和Zp上的多项式fi(x)＝ai,0+ai,1x+…+ai,t-1xt-1，使得fi(0)＝ai,0，其中
Figure BDA0003907687820000029
表示整数模p的乘法循环群，密钥服务器集合为
Figure BDA00039076878200000210
每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000211
向其他所有密钥服务器
Figure BDA00039076878200000212
发送验证参数ai,0P、ai,∈P(∈＝1,2,…,t-1)和
Figure BDA00039076878200000213
对应的多项式函数值fi(j)；
每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000214
接收到其他密钥服务器
Figure BDA00039076878200000215
发送的fj(i)后，通过等式
Figure BDA00039076878200000216
验证fj(i)的正确性，若验证通过，则接受fj(i)，否则拒绝fj(i)；
每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000217
计算子秘密
Figure BDA00039076878200000218
其对应的子公钥Qi＝siP以及服务器群组共享的私钥对应的公钥
Figure BDA00039076878200000219
服务器群组共享的私钥
Figure BDA00039076878200000220
每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000221
创建一份列表，该列表用于记录单位时间段内医生已接诊的病人数
Figure BDA00039076878200000222
该列表的初始值为0。
进一步地，病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生，包括：
病人
Figure BDA00039076878200000223
将病人身份ID发送给医院
Figure BDA00039076878200000224
医院
Figure BDA0003907687820000031
随机选择治疗密钥tk∈Zp，并用病人
Figure BDA0003907687820000032
的公钥epk对治疗密钥tk进行加密得到密文C1＝Enc(epk,tk)，然后将密文C1发送给病人
Figure BDA0003907687820000033
病人
Figure BDA0003907687820000034
用自己的私钥esk对收到的密文C1执行解密操作Dec(esk,C1)，得到治疗密钥tk；
医院
Figure BDA0003907687820000035
生成预约信息
Figure BDA0003907687820000036
并用治疗密钥tk对预约信息
Figure BDA0003907687820000037
进行加密得到预约信息密文
Figure BDA0003907687820000038
然后将密文C2发送给病人
Figure BDA0003907687820000039
其中，
Figure BDA00039076878200000310
为有效期，
Figure BDA00039076878200000311
为辅助信息；
医院
Figure BDA00039076878200000312
将治疗密钥tk发送给医生
Figure BDA00039076878200000313
进一步地，病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，包括：
病人
Figure BDA00039076878200000314
用治疗密钥tk解密预约信息密文C2获得预约信息
Figure BDA00039076878200000315
然后生成预约凭证
Figure BDA00039076878200000316
并对预约凭证W进行签名得到凭证签名σW＝Sig(ssk,W)，然后将授权密文C3＝E(tk,W||σW)发送给医生
Figure BDA00039076878200000317
医生
Figure BDA00039076878200000318
计算D(tk,C3)得到预约凭证W和凭证签名σW，然后用Ver(spk,σW)验证凭证签名σW，并在验签通过后查看预约凭证W；
医生
Figure BDA00039076878200000319
为病人
Figure BDA00039076878200000320
生成电子病历M＝{m0,m1,…,mv,mv+1,…,mn}，其中m0是病人的个人信息，m1,…,mv是病人的病症信息，mv+1,…,mn是医生开具的处方信息；
医生
Figure BDA00039076878200000321
随机选择对称加密密钥K∈Zp，将个人信息m0加密为个人信息密文c0＝E(K,m0)，将处方信息mβ,β∈[v+1,n]加密为处方密文cβ＝E(K,mβ)；
医生
Figure BDA00039076878200000322
选择随机数
Figure BDA00039076878200000323
对病症信息mα,α∈[1,v]逐条盲化，计算
Figure BDA00039076878200000324
并将
Figure BDA00039076878200000325
发送给所有密钥服务器
Figure BDA00039076878200000326
密钥服务器
Figure BDA00039076878200000327
检查
Figure BDA00039076878200000328
是否成立，若
Figure BDA00039076878200000329
成立，则用子秘密si对
Figure BDA00039076878200000330
签名得到子签名
Figure BDA00039076878200000331
并设置
Figure BDA00039076878200000332
然后将子签名σi,α发送给医生
Figure BDA00039076878200000333
医生
Figure BDA00039076878200000334
通过验证等式
Figure BDA00039076878200000335
是否成立对收到的每个子签名σi,α进行验证，验证通过后从中选出t个子签名计算门限签名
Figure BDA00039076878200000336
其中
Figure BDA00039076878200000337
t是秘密共享方案的门限值；
对每个α∈[1,v]，医生
Figure BDA00039076878200000338
计算h(σα)，然后加密mα得到病症密文cα＝E(h(σα),mα)，其中mα为电子病历M中第α个病症信息。
进一步地，医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制，包括：
对所有α∈[1,v]和β∈[v+1,n]，医生
Figure BDA0003907687820000041
将外包数据data＝{W||σW,E(tk,K||h(σα)),C＝c0||cα||cβ}发送给云存储服务器
Figure BDA0003907687820000042
云存储服务器
Figure BDA0003907687820000043
调用Ver(spk,σW)验证凭证签名σW，验签通过后接受外包数据data；
在一个epoch内，所有的病症计数初始值为0，云存储服务器
Figure BDA0003907687820000044
查看data，从C中取出病症密文cα，并根据所述病症密文cα对相应的病症进行计数，当至少一个病症的计数达到预警阈值L时触发预警机制，其中，epoch为单位时间段。
进一步地，所述方法还包括：
病人从云存储服务器
Figure BDA0003907687820000045
下载外包数据data＝{W||σW,E(tk,K||h(σα)),C＝c0||cα||cβ},α∈[1,v],β∈[v+1,n]，并用治疗密钥tk解密得到封装好的对称加密密钥K和门限密钥h(σα)，然后分别对个人信息密文c0、处方密文cβ和病症密文cα解密，即可得到电子病历M。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出了一种对各字段分别采用不同方式加密的电子病历加密方案，可以在密文状态下统计某一病症出现的频率，可在确保病人医疗数据机密性的同时实现流行病的预警；
(2)本发明中电子病历个人信息采用对称加密，为个人信息提供了强于病症字段信息的安全性；
(3)本发明采用分布式门限密钥对病人的症状信息等进行加密，门限密钥由多个密钥服务器协同生成，可以抵抗暴力破解和单点攻击，可以有效保护病人的医疗数据，防止隐私信息的泄露；
(4)现有的部分方案中，虽然电子病历以密文形式存储在云上，但需要一个完全可信的密钥生成器。本发明使用分布式协议，随机选择达到门限值数量的密钥服务器分别持有密钥分片，生成门限密钥，信任模型可降低为半可信。
(5)本发明构建的基于云的电子医疗系统中，密钥服务器、医院等各个角色所需的计算和通信开销都具有一定优势。
附图说明
图1为本发明中流行病预警方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明提供一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，包括步骤S100～步骤S600，以下详细说明。
S100.根据安全参数生成系统公共参数。
在一些实施例中，根据安全参数生成系统公共参数，包括：根据安全参数l生成系统公共参数PP＝{p,P,G,GT,e,H,h,ρ,L,Enc(),Dec(),E(),D(),Sig(),Ver()}；其中，G代表椭圆曲线上的点构成的p阶加法循环群，P是G的生成元；e是双线性映射G×G→GT；H和h是两个哈希函数，H():{0,1}*→G，h():G→Zp，Zp表示阶为素数p的整数环；ρ是每个医生在单位时间段内接诊病人数量的上限；L是单位时间段内的相同病症出现次数的预警阈值；Enc()和Dec()是一对安全的公钥密码算法；E()和D()是一对安全的对称密码算法；Sig()和Ver()是一对安全的签名算法。
S200.病人和医生在云存储服务器处注册。
在一些实施例中，病人和医生在云存储服务器处注册，包括：
S210.每个病人
Figure BDA0003907687820000051
自行设置用于加解密的第一密钥对(epk,esk)和用于签名验签的第二密钥对(spk,ssk)。
S220.病人
Figure BDA0003907687820000052
在云存储服务器
Figure BDA0003907687820000053
处注册获得病人身份IDk，医生
Figure BDA0003907687820000054
在云存储服务器
Figure BDA0003907687820000055
处注册获得医生身份
Figure BDA0003907687820000056
S300.多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议。
在一些实施例中，多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议，包括：
S310.每个密钥服务器
Figure BDA0003907687820000057
选择随机数
Figure BDA0003907687820000058
和Zp上的多项式fi(x)＝ai,0+ai,1x+…+ai,t-1xt-1，使得fi(0)＝ai,0，其中
Figure BDA0003907687820000059
表示整数模p的乘法循环群，密钥服务器集合为
Figure BDA00039076878200000510
S320.每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000511
向其他所有密钥服务器
Figure BDA00039076878200000512
发送验证参数ai,0P、ai,∈P(∈＝1,2,…,t-1)和
Figure BDA00039076878200000513
对应的多项式函数值fi(j)。
S330.每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000514
接收到其他密钥服务器
Figure BDA00039076878200000515
发送的fj(i)后，通过等式
Figure BDA00039076878200000516
验证fj(i)的正确性，若验证通过，则接受fj(i)，否则拒绝fj(i)。
S340.每个密钥服务器
Figure BDA00039076878200000517
计算子秘密
Figure BDA00039076878200000518
其对应的子公钥Qi＝siP以及服务器群组共享的私钥对应的公钥
Figure BDA00039076878200000519
S350.执行完上述秘密共享步骤，服务器群组共享的私钥
Figure BDA0003907687820000061
S360.每个密钥服务器
Figure BDA0003907687820000062
创建一份列表，该列表用于单位时间段内记录医生已接诊的病人数
Figure BDA0003907687820000063
该列表的初始值为0。
S400.病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生。
在一些实施例中，病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生，包括：
S410.病人
Figure BDA0003907687820000064
将病人身份ID发送给医院
Figure BDA0003907687820000065
S420.医院
Figure BDA0003907687820000066
随机选择治疗密钥tk∈Zp，并用病人
Figure BDA0003907687820000067
的公钥epk对治疗密钥tk进行加密得到密文C1＝Enc(epk,tk)，然后将第一密文C1发送给病人
Figure BDA0003907687820000068
S430.病人
Figure BDA0003907687820000069
用自己的私钥esk对收到的密文C1执行解密操作Dec(esk,C1)，得到治疗密钥tk。
S440.医院
Figure BDA00039076878200000610
生成预约信息
Figure BDA00039076878200000611
并用治疗密钥tk对预约信息
Figure BDA00039076878200000612
进行加密得到预约信息密文
Figure BDA00039076878200000613
然后将密文C2发送给病人
Figure BDA00039076878200000614
其中，
Figure BDA00039076878200000615
为有效期，
Figure BDA00039076878200000616
为辅助信息。
S450.医院
Figure BDA00039076878200000617
将治疗密钥tk通过安全信道发送给医生
Figure BDA00039076878200000618
医生
Figure BDA00039076878200000619
保存治疗密钥tk，用于后续就诊和认证。
S500.病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，其中，对个人信息字段采用对称加密，对病症字段采用分布式门限密钥加密。
在一些实施例中，病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，包括：
S510.病人
Figure BDA00039076878200000620
用治疗密钥tk解密预约信息密文C2获得预约信息
Figure BDA00039076878200000621
然后生成预约凭证
Figure BDA00039076878200000622
并对预约凭证W进行签名得到凭证签名σW＝Sig(ssk,W)，然后将授权密文C3＝E(tk,W||σW)发送给医生
Figure BDA00039076878200000623
S520.医生
Figure BDA00039076878200000624
计算D(tk,C3)得到预约凭证W和凭证签名σW，然后用Ver(spk,σW)验证凭证签名σW，并在验签通过后查看预约凭证W。
S530.医生
Figure BDA00039076878200000625
为病人
Figure BDA00039076878200000626
生成电子病历M＝{m0,m1,…,mv,mv+1,…,mn}，其中m0是病人的个人信息，m1,…,mv是病人的病症信息，mv+1,…,mn是医生开具的处方信息。
S540.医生
Figure BDA00039076878200000627
随机选择对称加密密钥K∈Zp，将个人信息m0加密为个人信息密文c0＝E(K,m0)，将处方信息mβ,β∈[v+1,n]加密为处方密文cβ＝E(K,mβ)。
S550.医生
Figure BDA00039076878200000628
选择随机数
Figure BDA00039076878200000629
对病症信息mα,α∈[1,v]逐条盲化，计算盲化信息
Figure BDA0003907687820000071
并将
Figure BDA0003907687820000072
发送给所有密钥服务器
Figure BDA0003907687820000073
S560.密钥服务器
Figure BDA0003907687820000074
检查
Figure BDA0003907687820000075
是否成立，若
Figure BDA0003907687820000076
成立，则用子秘密si对
Figure BDA0003907687820000077
签名得到子签名
Figure BDA0003907687820000078
并设置
Figure BDA0003907687820000079
然后将子签名σi,α发送给医生
Figure BDA00039076878200000710
S570.医生
Figure BDA00039076878200000711
通过验证等式
Figure BDA00039076878200000712
i∈[1,n],α∈[1,v]是否成立对收到的每个子签名σi,α进行验证，验证通过后从中选出t个子签名计算门限签名
Figure BDA00039076878200000713
其中
Figure BDA00039076878200000714
t是秘密共享方案的门限值。
S580.对每个α∈[1,v]，医生
Figure BDA00039076878200000715
计算h(σα)，然后加密mα得到病症密文cα＝E(h(σα),mα)，其中mα为电子病历M中第α个病症信息。本实施例中病症字段采用确定性加密，相同的病症会产生相同的密文。
S600.医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制。
在一个实施例中，医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制，包括：
S600.对所有α∈[1,v]和β∈[v+1,n]，医生
Figure BDA00039076878200000724
将外包数据data＝{W||σW,E(tk,K||h(σα)),C＝c0||cα||cβ}发送给云存储服务器
Figure BDA00039076878200000716
S600.云存储服务器
Figure BDA00039076878200000717
调用Ver(spk,σW)验证凭证签名σW，验签通过后接受外包数据data；
S600.在一个epoch内，所有的病症计数初始值为0，云存储服务器
Figure BDA00039076878200000718
查看data，从C中取出病症密文cα，并根据所述病症密文cα对相应的病症进行计数，当至少一个病症的计数达到预警阈值L时触发预警机制，其中，epoch为单位时间段。例如，将每周作为一个单位时间段(周一到周日共7天)。
具体的，在一个epoch内，所有的病症计数初始值为cntd＝0,d＝0,1,2,…。当云存储服务器
Figure BDA00039076878200000719
收到第一份电子病历，此时d＝0，云存储服务器
Figure BDA00039076878200000720
查看病症密文cα，cnt0++。当云存储服务器
Figure BDA00039076878200000721
收到第二份电子病历，同样查看病症密文cα，若和第一份电子病历一样，则设置cnt0++；若不一样，则设置d++，cnt1++。以此类推，每收到一份电子病历，云存储服务器
Figure BDA00039076878200000722
查看存储空间是否已有相同的病症密文，有则增加对应的病症计数值，无则新增一个病症计数值置为1。若在某一时刻，有某个计数值达到预警阈值，即cntd＝L，表示可能有流行病的高发，此时触发预警机制。
在一些实施例中，所述流行病预警方法还包括：
病人从云存储服务器
Figure BDA00039076878200000723
下载外包数据data＝{W||σW,E(tk,K||h(σα)),C＝c0||cα||cβ},α∈[1,v],β∈[v+1,n]，并用治疗密钥tk解密得到封装好的对称加密密钥K和门限密钥h(σα)，然后分别对个人信息密文c0、处方密文cβ和病症密文cα解密，即可得到电子病历M。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，包括：
根据安全参数生成系统公共参数；
病人和医生在云存储服务器处注册；
多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议；
病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生；
病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，其中，对个人信息字段采用对称加密，对病症字段采用分布式门限密钥加密；
医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制。
2.根据权利要求1所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，根据安全参数生成系统公共参数，包括：
根据安全参数l生成系统公共参数PP＝{p，P，G，GT，e，H，h，ρ，L，Enc()，Dec()，E()，D()，Sig()，Ver()}；其中，G代表椭圆曲线上的点构成的p阶加法循环群，P是G的生成元；e是双线性映射G×G→GT；H和h是两个哈希函数，H()：{0，1}*→G，h()：G→Zp，Zp表示阶为素数p的整数环；ρ是每个医生在单位时间段内接诊病人数量的上限；L是单位时间段内的相同病症出现次数的预警阈值；Enc()和Dec()是一对公钥密码算法；E()和D()是一对对称密码算法；Sig()和Ver()是一对签名算法。
3.根据权利要求2所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，病人和医生在云存储服务器处注册，包括：
每个病人
Figure FDA0003907687810000011
自行设置用于加解密的第一密钥对(epk，esk)和用于签名验签的第二密钥对(spk，ssk)；
病人
Figure FDA0003907687810000012
在云存储服务器
Figure FDA0003907687810000013
处注册获得病人身份ID，医生
Figure FDA0003907687810000014
在云存储服务器
Figure FDA0003907687810000015
处注册获得医生身份
Figure FDA00039076878100000110
4.根据权利要求3所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，多个密钥服务器部署分布式秘密共享协议，包括：
每个密钥服务器
Figure FDA0003907687810000016
选择随机数
Figure FDA0003907687810000017
和Zp上的多项式fi(x)＝ai，0+ai，1x+…+ai，t-1xt-1，使得fi(0)＝ai，0，其中
Figure FDA0003907687810000018
表示整数模p的乘法循环群，密钥服务器集合为
Figure FDA0003907687810000019
每个密钥服务器
Figure FDA0003907687810000021
向其他所有密钥服务器
Figure FDA0003907687810000022
发送验证参数ai，0P、ai，∈P(∈＝1，2，...，t-1)和
Figure FDA0003907687810000023
对应的多项式函数值fi(j)；
每个密钥服务器
Figure FDA0003907687810000024
接收到其他密钥服务器
Figure FDA0003907687810000025
发送的fj(i)后，通过等式
Figure FDA0003907687810000026
验证fj(i)的正确性，若验证通过，则接受fj(i)，否则拒绝fj(i)；
每个密钥服务器
Figure FDA0003907687810000027
计算子秘密
Figure FDA0003907687810000028
其对应的子公钥Qi＝siP以及服务器群组共享的私钥对应的公钥
Figure FDA0003907687810000029
服务器群组共享的私钥
Figure FDA00039076878100000210
每个密钥服务器
Figure FDA00039076878100000211
创建一份列表，该列表用于记录单位时间段内医生已接诊的病人数
Figure FDA00039076878100000212
该列表的初始值为0。
5.根据权利要求1所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，病人在医院处进行预约，医院为病人指定医生，包括：
病人
Figure FDA00039076878100000213
将病人身份ID发送给医院
Figure FDA00039076878100000214
医院
Figure FDA00039076878100000215
随机选择治疗密钥tk∈Zp，并用病人
Figure FDA00039076878100000216
的公钥epk对治疗密钥tk进行加密得到密文C1＝Enc(epk，tk)，然后将密文C1发送给病人
Figure FDA00039076878100000217
病人
Figure FDA00039076878100000218
用自己的私钥esk对收到的密文C1执行解密操作Dec(esk，C1)，得到治疗密钥tk；
医院
Figure FDA00039076878100000219
生成预约信息
Figure FDA00039076878100000220
并用治疗密钥tk对预约信息
Figure FDA00039076878100000221
进行加密得到预约信息密文
Figure FDA00039076878100000222
然后将密文C2发送给病人
Figure FDA00039076878100000223
其中，
Figure FDA00039076878100000224
为有效期，
Figure FDA00039076878100000225
为辅助信息；
医院
Figure FDA00039076878100000226
将治疗密钥tk发送给医生
Figure FDA00039076878100000227
6.根据权利要求5所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，病人在与医生认证成功后就诊，医生为病人生成一个电子病历，并采用分字段加密的方式加密该电子病历，包括：
病人
Figure FDA00039076878100000228
用治疗密钥tk解密预约信息密文C2获得预约信息
Figure FDA00039076878100000229
然后生成预约凭证
Figure FDA00039076878100000230
并对预约凭证W进行签名得到凭证签名σW＝Sig(ssk，W)，然后将授权密文C3＝E(tk，W||σW)发送给医生
Figure FDA00039076878100000231
医生
Figure FDA00039076878100000232
计算D(tk，C3)得到预约凭证W和凭证签名σW，然后用Ver(spk，σW)验证凭证签名σW，并在验签通过后查看预约凭证W；
医生
Figure FDA00039076878100000233
为病人
Figure FDA00039076878100000234
生成电子病历M＝{m0，m1，...，mv，mv+1，...，mn}，其中m0是病人的个人信息，m1，...，mv是病人的病症信息，mv+1，...，mn是医生开具的处方信息；
医生
Figure FDA00039076878100000235
随机选择对称加密密钥K∈Zp，将个人信息m0加密为个人信息密文c0＝E(K，m0)，将处方信息mβ，β∈[v+1，n]加密为处方密文cβ＝E(K，mβ)；
医生
Figure FDA0003907687810000031
选择随机数
Figure FDA0003907687810000032
对病症信息mα，α∈[1，v]逐条盲化，计算盲化信息
Figure FDA0003907687810000033
并将
Figure FDA0003907687810000034
发送给所有密钥服务器
Figure FDA0003907687810000035
密钥服务器
Figure FDA0003907687810000036
检查
Figure FDA0003907687810000037
是否成立，若
Figure FDA0003907687810000038
成立，则用子秘密si对
Figure FDA0003907687810000039
签名得到子签名
Figure FDA00039076878100000310
并设置
Figure FDA00039076878100000311
然后将子签名σi，α发送给医生
Figure FDA00039076878100000312
医生
Figure FDA00039076878100000313
通过验证等式
Figure FDA00039076878100000314
是否成立对收到的每个子签名σi，α进行验证，验证通过后从中选出t个子签名计算门限签名
Figure FDA00039076878100000315
其中
Figure FDA00039076878100000316
t是秘密共享方案的门限值；
对每个α∈[1，v]，医生
Figure FDA00039076878100000317
计算h(σα)，然后加密mα得到病症密文cα＝E(h(σα)，mα)，其中mα为电子病历M中第α个病症信息。
7.根据权利要求6所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，医生将加密后的电子病历发送给云存储服务器，云存储服务器对电子病历中的各病症进行计数，并在有病症的计数达到预警阈值时触发预警机制，包括：
对所有α∈[1，v]和β∈[v+1，n]，医生
Figure FDA00039076878100000318
将外包数据data＝{W||σW，E(tk，K||h(σα))，C＝c0||cα||cβ}发送给云存储服务器
Figure FDA00039076878100000319
云存储服务器
Figure FDA00039076878100000320
调用Ver(spk，σW)验证凭证签名σW，验签通过后接受外包数据data；
在一个epoch内，所有的病症计数初始值为0，云存储服务器
Figure FDA00039076878100000321
查看data，从C中取出病症密文cα，并根据所述病症密文cα对相应的病症进行计数，当至少一个病症的计数达到预警阈值L时触发预警机制，其中，epoch为单位时间段。
8.根据权利要求7所述的一种面向云辅助电子医疗系统的流行病预警方法，其特征在于，所述方法还包括：
病人从云存储服务器
Figure FDA00039076878100000322
下载外包数据data＝{W||σW，E(tk，K||h(σα))，C＝c0||cα||cβ}，α∈[1，v]，β∈[v+1，n]，并用治疗密钥tk解密得到封装好的对称加密密钥K和门限密钥h(σα)，然后分别对个人信息密文c0、处方密文cβ和病症密文cα解密，即可得到电子病历M。
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