KR102111141B1 - 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템 및 이를 이용한 의료데이터 서비스 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 관한 것이다. 상기 의료데이터 서비스 시스템은, 암호화된 의료데이터들을 저장한 의료데이터 저장소; 새로운 의료데이터가 입력되면, 암호화키를 이용하여 의료데이터를 암호화시켜 상기 의료데이터 저장소에 저장시키고, 상기 암호화키를 변환 및 분할하여 복수 개의 암호화키를 생성하고, 상기 생성된 복수 개의 암호화키들 중 하나는 공유 암호화키로 설정하고 나머지는 각 단말기에 대한 개별 암호화키로 설정하여 분산 저장시키는 의료데이터 서비스 서버; 상기 의료데이터 서비스 서버로부터 각 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 제공받고, 각 의료데이터의 공유 암호화키에 대한 정보를 포함하는 블록을 생성하고, 상기 생성된 블록을 블록체인의 첫번째 블록으로 기록하고, 상기 블록을 블록체인 네트워크로 전파하는 키 관리 서버; 및 개별 암호화키를 할당받아 저장하고, 상기 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터 저장소에 저장된 상기 암호화된 의료데이터를 제공받을 수 있도록 구성된 복수 개의 단말기들;을 구비한다. 상기 의료데이터 서비스 서버는 공유 암호화키 및 각 단말기에 할당된 개별 암호화키를 이용하여 복호화키를 생성하고, 암호화된 의료데이터를 상기 복호화키를 이용하여 복호화시켜 제공하게 된다.
Description
본 발명은 의료데이터 서비스 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블록체인 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화 및 복호화시키기 위한 키(key) 정보를 효과적으로 보호함과 동시에, 상기 의료데이터에 대한 접근정보도 블록체인의 블록의 형태로 반드시 기록되도록 함으로써, 환자 등의 고객 및 의사가 의료데이터에 대한 접근이력을 파악하고 관리할 수 있도록 하는 블록체인 기술 기반의 개방형 의료데이터 서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다.
의료데이터(medical data)는 각 개인의 의료 정보 및 의료 영상 데이터 등을 포함하는 것으로서, 각 개인에 대한 매우 사적인 개인 정보에 해당하며 개인정보 보호를 위하여 보안성이 더욱 요구되는 것이다.
최근 정보통신기술(IT)은 유무선 통합, 통신방송융합 등의 정보통신 고도화를 위한 디지털 융합기술로의 개발이 전개되고 있다. 이러한 기술이 의료 분야에서도 적용됨에 따라, 원격 진료 기술이 개발되고 있고, 의료 정보 빅 데이터의 활용 방안이 다양하게 논의되고 있으며, 사물 인터넷 기반의 스마트 헬스 시스템이 개발 및 상용화되고 있다.
또한 클라우드 컴퓨팅과 같은 데이터 공유 기술들이 급속도로 발달하게 됨에 따라, 각 개인의 의료데이터들을 공유하는 시스템들이 다양하게 개발되고 있다. 그 결과, 각 개인의 의료 정보 및 의료데이터 파일들이 네트워크상에 산재해 있을 뿐만 아니라 네트워크를 통해 원활하게 전송되거나 제공될 수 있다.
또한 각 개인에 대한 의료 정보들이 병원뿐만 아니라 보건복지부, 건강보험 관리공단, 질병관리본부 등과 같은 다양한 유관기관에서도 요구되고 있다. 이에따라 각 개인의 의료 정보는 네트워크를 통해 병원이나 유관 기관으로 전송되어 제공되므로 쉽게 유출될 수 있는 실정이다.
그러나 특정인에 대한 의료 정보들이 불법으로 조회되거나, 의료 정보들이 불법 판매 및 거래됨에 따라 의료 관련 시스템을 해킹하는 사태들이 발생되고 있어, 개인 정보의 보안 및 프라이버시 보호가 더욱 요구되고 있다.
따라서 각 개인의 의료데이터 등은 권한없는 제3자가 무단으로 검색하거나 확인할 수 없게 함은 물론이며 설사 해킹되더라도 내용을 확인할 수 없게 하여 보안성을 높이기 위한 노력이 계속되고 있다.
또한 환자 등의 고객 자신이 자신의 의료데이터가 언제 누구에 의해 조회 또는 접근되었는지를 파악할 수 있게 하여, 의료데이터에 대한 소유권과 관리 권한을 행사할 수 있게 하는 기술의 개발이 요구되었다.
본 발명은 블록체인 기술을 이용하여, 암호화된 의료데이터를 복호화시키기 위한 키정보를 효과적으로 보호함과 동시에 상기 의료데이터의 접근정보가 반드시 기록되도록 하여 환자 및 의사 등이 해당 의료데이터에 대한 접근이력을 파악하고 관리할 수 있게 하는 개방형 의료데이터 서비스 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템은, 암호화된 의료데이터들 및 각 의료데이터에 접근 허여되도록 설정된 단말기들에 대한 단말기 식별정보들을 저장한 의료데이터 저장소; 새로운 의료데이터가 입력되면, 암호화키를 이용하여 의료데이터를 암호화시켜 상기 의료데이터 저장소에 저장시키고, 상기 암호화키를 변환 및 분할하여 복수 개의 암호화키를 생성하고, 상기 생성된 복수 개의 암호화키를 분산 저장시키는 의료데이터 서비스 서버; 상기 의료데이터 서비스 서버로부터 각 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 제공받고, 각 의료데이터의 공유 암호화키에 대한 정보를 포함하는 블록을 생성하고, 상기 생성된 블록을 블록체인의 첫번째 블록으로 저장하고, 상기 블록을 블록체인 네트워크로 전파하는 키 관리 서버; 및 접근 허여된 의료데이터에 대한 개별 암호화키를 상기 의료데이터 서비스 서버로부터 할당받아 저장하고, 상기 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터 저장소에 저장된 상기 암호화된 의료데이터를 제공받을 수 있도록 구성된 복수 개의 단말기들;을 구비하고,
상기 의료데이터 서비스 서버, 키 관리 서버 및 복수 개의 단말기들은 블록체인 네트워크를 구성하며,
상기 의료데이터 서비스 서버는, 각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하여 상기 키 관리 서버에 저장하고, 상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지는 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들에 할당하여 해당 단말기에 대한 개별 암호화키로 설정하고 해당 단말기들에 분산 저장시키는 것을 특징으로 한다.
전술한 제1 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 상기 키 관리 서버는 상기 공유 암호화키를 머클트리 해쉬처리하여 머클 해쉬값으로 변환시키고, 상기 변환된 머클 해쉬값을 상기 공유 암호화키에 대한 정보로서 상기 블록체인의 첫번째 블록에 저장시킨 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 상기 의료데이터 서비스 서버는 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화키를 변환 및 분할시켜 1개의 공유 암호화키 및 복수 개의 개별 암호화키를 생성하고, 상기 의료데이터에 대한 복호화키는 공유 암호화키와 1 개의 개별 암호화키를 이용하여 생성되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 상기 단말기는 자신의 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 자신의 단말기 식별정보와 함께 상기 의료데이터 식별정보에 대응되는 의료데이터 요청 메시지를 상기 의료데이터 서비스 서버로 전송하며,
상기 의료데이터 서비스 서버는 단말기로부터 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 단말기 식별정보와 함께 의료데이터 요청 메시지가 수신되면, 의료데이터 요청한 단말기의 사용자에 대한 유효성을 검사한 후, 상기 키 관리 서버의 블록체인으로부터 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 판독하고, 상기 공유 암호화키 및 상기 수신된 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하고, 상기 의료데이터 저장소로부터 상기 의료데이터 식별 정보에 대응되는 암호화된 의료데이터를 판독하고, 상기 생성된 복호화키를 이용하여 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시키고, 상기 복호화된 의료데이터를 요청 단말기로 전송하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 상기 의료데이터 서비스 서버는 단말기로부터 의료데이터 요청 메시지가 수신되면, 상기 의료데이터 식별정보와 상기 단말기 식별정보를 포함하는 접근정보를 생성하여 키 관리 서버로 제공하고, 상기 키 관리 서버는 상기 접근 정보를 포함하는 블록을 생성하여 해당 의료데이터에 대한 블록체인에 연결하여 기록하고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들로 전송하고,
상기 키 관리 서버에 의해 생성된 블록은, 블록체인의 마지막 블록으로부터 읽어온 공유 암호화키를 블록 헤더에 저장하고, 상기 접근 정보는 블록의 거래내역에 저장하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 의료데이터 서비스 방법은, 의료데이터 저장소, 의료데이터 서비스 서버, 키 관리 서버 및 복수 개의 단말기들로 구성되는 의료데이터 서비스 시스템에서의 의료데이터 서비스 서버에 의한 의료데이터 서비스 방법에 관한 것으로서, (a) 새로운 의료데이터가 입력되면, 암호화키를 이용하여 의료데이터를 암호화시켜 상기 의료데이터 저장소에 저장시키는 단계; (b) 상기 암호화키를 변환 및 분할하여 복수 개의 암호화키를 생성하는 단계; 및 (c) 상기 생성된 복수 개의 암호화키를 키 관리 서버와 단말기들에 분산 저장시키는 단계;를 구비하고,
상기 (c) 단계는, 각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하고 상기 공유 암호화키에 대한 정보는 상기 키 관리 서버에 블록체인의 첫번째 블록으로 저장하고, 상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지는 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들에 할당하여 각 단말기에 대한 개별 암호화키로 설정하고 해당 단말기들에 분산 저장시킨다.
전술한 제2 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 개방형 의료데이터 서비스 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화키를 변환 및 분할시켜 1개의 공유 암호화키 및 복수 개의 개별 암호화키를 생성하는 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 개방형 의료데이터 서비스 방법에 있어서, (d) 단말기로부터의 의료데이터 요청이 발생되면, 해당 의료데이터를 복호화하여 상기 요청한 단말기로 제공하는 단계;를 더 구비하고,
상기 (d)단계는, (d1) 단말기로부터 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 단말기 식별정보와 함께 의료데이터 요청 메시지를 수신하는 단계; (d2) 상기 키 관리 서버의 블록체인으로부터 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 판독하는 단계; (d3) 상기 공유 암호화키 및 상기 수신된 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하는 단계; (d4) 상기 의료데이터 저장소로부터 상기 의료데이터 식별 정보에 대응되는 암호화된 의료데이터를 판독하는 단계; (d5) 상기 생성된 복호화키를 이용하여 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시키고, 상기 복호화된 의료데이터를 요청 단말기로 전송하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 방법에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d6) 의료데이터 요청 메시지의 수신에 따라 상기 의료데이터 식별정보와 상기 단말기 식별정보를 포함하는 접근정보를 생성하여 키 관리 서버로 제공하고,
상기 키 관리 서버에 의해 상기 접근 정보를 포함하는 블록을 생성하여 해당 의료데이터에 대한 블록체인에 연결하여 기록하고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들로 전파하는 단계;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 키 관리 서버의 블록체인에 저장되는 공유 암호화키에 대한 정보는 공유 암호화키를 머클트리 해쉬처리하여 얻은 머클 해쉬값인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 의료데이터 서비스 시스템은 암호화된 의료데이터를 복호화하기 위한 키정보를 효과적으로 보호하면서 상기 의료데이터의 접근정보가 반드시 기록되도록 하여 환자 등의 고객이 자신의 의료데이터에 대한 접근이력을 파악하고 관리할 수 있게 하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 의료데이터 서비스 방법은 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화키를 변환 및 분할시켜 1개의 공유 암호화키 및 복수 개의 개별 암호화키를 생성하고 이들을 키 관리 서버와 단말기들에 분산 저장시킴으로써, 암호화키에 대한 보안성과 안전성을 도모하고 있다. 특히, 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 방법은 공유 암호화키를 블록체인의 블록으로 저장 및 관리함으로써, 암호화키에 대한 보안성을 향상시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 방법은, 각 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 저장한 블록체인에 블록의 형태로 의료데이터를 요청한 접근 정보들을 기록함으로써, 각 의료데이터에 대한 접근 이력을 언제든지 확인 및 관리할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 기록 모듈이 의료데이터 및 암호화키를 기록하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 하나의 의료데이터에 대하여 의료데이터 서비스 서버에 의해 키 관리 서버에 저장되는 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 제공 모듈이 의료데이터를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 하나의 의료데이터에 대하여 형성된 블록체인의 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 기록 모듈이 의료데이터 및 암호화키를 기록하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 하나의 의료데이터에 대하여 의료데이터 서비스 서버에 의해 키 관리 서버에 저장되는 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 제공 모듈이 의료데이터를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 하나의 의료데이터에 대하여 형성된 블록체인의 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다.
본 발명은 암호화된 의료데이터를 복호화하기 위한 키정보를 효과적으로 보호하면서 상기 의료데이터의 접근정보가 반드시 기록되도록 하여 환자 등의 고객이 자신의 의료데이터에 대한 접근이력을 파악하고 관리할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 보안성 및 신뢰성이 강화된 의료데이터 플랫폼 서비스를 제공하며, 상기 의료 빅 데이터 플랫폼을 통해 의료데이터를 관리함과 아울러 관련 응용 서비스들에 개방되어 자유롭게 접근할 수 있고 재생산화(mash-up)할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 생체정보와 같은 의료데이터에 대해 암호화 기술을 적용하여 개인정보의 유출을 미연에 방지할 수 있게 한다. 또한 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 시스템은, 의료데이터에 대한 암호화 및 복호화를 위한 키정보를 4S기술에 따라 다수개의 키정보로 분할 및 변환하고, 상기 다수개의 키정보를 미리 특정된 단말기들 및 키 관리 서버에 분산 저장함으로써, 상기 다수개의 키정보 중 두개이상이 획득된 상태에서만 암호화된 의료데이터를 복호화할 수 있게 한다. 이로써 의료데이터에 대한 보안성을 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 시스템은 상기 복수 개의 암호화키들 중 하나를 공유 암호화키로 설정하고, 이를 머클트리 해쉬처리하여 블록에 머클해쉬값으로 기록하여 보호한다.
또한 본 발명에 따른 시스템은 암호화된 의료데이터에 접근한 시각정보와 단말기 식별정보를 접근 정보로서 블록의 거래 정보에 기록하고, 상기 블록을 환자 또는 의사인 고객의 단말기가 포함되는 블록체인 네트워크의 노드들에 기록함으로써, 상기 환자인 고객이 자신의 의료데이터에 대한 접근이력을 확인 및 관리할 수 있게 한다.
특히 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 서버는 상기 암호화된 의료데이터를 복호화할 때에 필요한 공유 암호화키를 블록의 머클해쉬값으로부터 획득되므로, 상기 의료데이터의 접근이력을 블록에 저장함과 동시에 공유 암호화키를 획득할 수 있기 때문에, 의료데이터에 대한 접근 이력의 기록없이는 의료데이터의 조회 또는 출력이 불가능하게 된다. 이로서 본 발명은 의료데이터의 접근이력의 기록의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 한다.
이러한 본 발명에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템의 특성은 다음과 같다.
먼저 본 발명은 보안성을 가지며, 이는 의료데이터에 대한 접근 권한을 의료 서비스 공급자뿐만 환자 등인 의료 서비스 수급자에게도 제공하는 것을 의미한다. 이를 통해 담당 의료인과 환자 본인 또는 가족이 전체 데이터를 복호화할 수 있게 하고 의료데이터에 대한 접근 정보를 환자 본인이 관리할 수 있게 한다.
또한 본 발명은 의료데이터에 대한 접근정보를 블록체인 네트워크를 구성하는 노드들에 형성된 블록체인의 블록에 저장시킴으로써, 의료데이터에 대한 소유 및 관리 권한을 가진 본인조차도 의료데이터에 대한 접근정보를 마음대로 수정 및 복제할 수 없도록 제한한다.
또한 본 발명은 투명성을 가지며, 이는 의료데이터의 기록 그리고 타인에 의한 접근정보를 기록할 뿐만 아니라 환자 본인에 의해 열람을 할 수 있게 한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템의 구성 및 서비스 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 의료데이터는 단일의 의료데이터로 구성될 수도 있고, 하나의 조건을 만족하는 다수 개의 의료데이터들로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 동일한 환자에 대한 특정 일자에 발생한 모든 의료데이터는 하나의 의료데이터로서 처리될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템(10)은 의료데이터 서비스 서버(100), 의료데이터 저장소(102), 키 관리 서버(108) 및 제1 내지 제N단말기(1041~104N)로 구성된다. 상기 의료데이터 서비스 서버(100), 키 관리 서버(108) 및 제1 내지 제N단말기(1041~104N)는 암호화키 관리를 위하여 블록체인 네트워크를 구성한다.
상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 네트워크를 통해 제1 내지 제N단말기(1041~104N)와 연결되어 본 발명에 따른 의료데이터 기록 서비스 및 의료데이터 제공 서비스를 제공한다.
상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 의료데이터 기록 서비스를 제공하는 의료데이터 기록 모듈과 의료데이터 제공 서비스를 제공하는 의료데이터 제공 모듈로 나눌 수 있다.
상기 의료데이터 기록 모듈은, 의료데이터를 암호화하여 의료데이터 저장소(102)에 저장함과 아울러, 상기 암호화시에 사용된 암호화키를 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술에 따라 변환 및 분할시켜 복수 개의 암호화키를 생성하고, 각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하여 상기 키 관리 서버의 블록체인의 블록에 저장하고, 상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지는 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들의 각각에 할당하여 각 단말기에 대한 개별 암호화키로 설정하고 해당 단말기들에 분산 저장시키게 된다. 상기 의료데이터 기록 모듈의 동작에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
상기 의료데이터 제공 모듈은, 단말기로부터 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 단말기 식별정보와 함께 의료데이터 요청 메시지가 수신되면, 상기 키 관리 서버의 블록체인으로부터 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 판독하고, 상기 공유 암호화키 및 상기 수신된 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하고, 상기 의료데이터 저장소로부터 상기 의료데이터 식별 정보에 대응되는 암호화된 의료데이터를 판독하고, 상기 생성된 복호화키를 이용하여 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시킨 후, 복호화된 의료데이터를 요청 단말기로 전송한다. 상기 의료데이터 제공 모듈의 동작에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.
상기 의료데이터 저장소(102)는 의료데이터 제공 서비스 서버(100)에 의해 제공되는 암호화된 의료데이터 및 해당 의료데이터에 대한 메타 데이터가 저장된다. 상기 의료데이터에 대한 메타 데이터는 의료데이터 식별정보, 상기 의료데이터에 대해 접근 허여되도록 설정된 단말기들에 대한 단말기 식별 정보들 및 의료데이터에 대한 키워드 정보등이 함께 저장된다. 상기 접근 허여된 단말기들은, 해당 의료데이터와 관련하여 의사 등과 같은 의료 서비스 제공자의 단말기와 환자 등과 같은 의료 서비스 수급자의 단말기들이 포함될 수 있다.
상기 키 관리 서버(108)는 의료데이터 서비스 서버(100)로부터 의료데이터 식별 정보 및 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키가 제공되면, 상기 공유 암호화키를 머클트리 해쉬처리하여 머클트리 해쉬값으로 변환시키고, 상기 변환된 머클트리 해쉬값을 포함하는 블록을 생성하여, 해당 의료데이터에 대한 블록체인의 첫번째 블록으로 기록시키고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크의 노드들로 전파한다.
한편, 상기 키 관리 서버(108)는 의료데이터 서비스 서버로부터 의료데이터에 대한 접근 정보가 제공되면, 거래내역 정보에 상기 접근 정보를 포함하는 블록을 생성하여 해당 의료데이터에 대한 블록체인에 연결하여 기록하고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들로 전파한다.
상기 제1 내지 제N단말기(1041~104N)의 일부는 의료 서비스 제공자나 의료 서비스 수급자의 단말기로서, 네트워크를 통해 상기 의료데이터 제공 서비스 서버(100)에 접속하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료데이터 제공 서비스를 제공받을 수 있게 된다.
또한 상기 제1 내지 제N단말기(1041~104N)의 다른 일부는 상기 제1 내지 제N단말기(1041~104N)의 일부와 상기 의료데이터 서비스 서버(100)을 포함하며 블록체인 네트워크를 형성하여 의료데이터 접속정보가 기록된 블록정보들을 공유하여 위변조가 불가능하게 제한한다.
또한 상기 제1 내지 제N단말기(1041~104N)의 일부 중 의료 서비스 수급자의 단말기는 블록체인에 기록된 자신의 의료데이터에 대한 접근정보를 독출하여 고객에게 안내한다. 이로서 환자 등의 의료 서비스 수급자는 의료정보에 대한 접근 관리를 할 수 있다.
또한 상기 제1 내지 제N단말기(1041~104N)와 의료데이터 서비스 서버(100)는 블록체인 네트워크의 노드들로 구성되어, 블록체인 네트워크를 통해 전파되는 블록들을 블록체인에 연결하여 저장한다.
이하, 이러한 본 발명에 따르는 의료데이터 서비스 서버(100)의 의료데이터 기록 모듈과 의료데이터 제공 모듈의 동작에 대하여 각각 구체적으로 설명한다.
< 의료데이터 기록 모듈 >
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 기록 모듈의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 기록 모듈이 의료데이터 및 암호화키를 기록하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 외부로부터 의료데이터와 함께 의료데이터 기록요청정보가 제공되면(200단계), 상기 의료데이터에 대한 메타 데이터를 추출하여 저장한다(202단계). 이후, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 무작위로 설정된 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터를 암호화시키고, 암호화된 의료데이터를 의료데이터 저장소(102)에 저장함과 아울러, 상기 의료데이터 기록요청정보에 실린 의료데이터 식별정보, 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기 식별정보들을 상기 암호화된 의료데이터에 대응되게 저장한다(204단계). 상기 데이터 접근이 허용된 특정된 단말기는 의료 서비스 제공자의 단말기와 의료 서비스 수급자의 단말기로 특정될 수 있으며, 의료 서비스 수급자의 요청에 따른 단말기가 추가될 수도 있다.
이후, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 4S 기술에 따라 상기 암호화키를 변환 및 분할시켜 복수 개의 암호화키를 생성한다(206단계). 여기서, 상기 4S 기술에 따르면, 새로이 생성된 복수 개의 암호화키들 중 두개 이상의 암호화키가 조합되어 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시킬 수 있는 복호화키를 생성할 수 있다.
다음, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하여 키 관리 서버에 저장시킨다(208 단계). 한편, 상기 키 관리 서버는 의료데이터 서비스 서버로부터 제공된 상기 공유 암호화키를 머클트리 해쉬 처리하여 머클트리 해쉬값을 생성하고, 상기 머클트리 해쉬값을 블록헤더에 삽입하여 블록을 생성하여 블록체인의 첫번째 블록으로 저장하고, 상기 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들에 전파하여, 각 노드들의 블록체인의 첫번째 블록으로 기록하게 된다(210 단계).
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 하나의 의료데이터에 대하여 의료데이터 서비스 서버에 의해 키 관리 서버에 저장되는 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다. 상기 도 3을 참조하면 상기 블록은 블록식별정보(Block #0), 해쉬값(Block Hash), 블록 헤더(Block Header), 거래정보 및 기타정보로 구성되며, 블록 헤더에는 머클트리해쉬값(Merkle Hash), 이전 해쉬값(Previous Hash)을 포함하며, 거래 정보에는 접근 정보가 저장된다.
이와 같이 본 발명은 공유 암호화키를 머클트리 해쉬 처리한 머클 해쉬값을 블록의 거래 정보 영역이 아닌 블록 헤더 영역에 기록함으로써, 공유 암호화키에 대한 보안을 가능하게 함은 물론이고 접근도 곤란하게 한다.
다음, 상기 의료데이터 서비스 서버는 상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지들을 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들에 대한 개별 암호화키로 할당하여 설정하여 각 단말기들에 분산 저장시키게 된다(212 단계). 즉, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 상기 복수 개의 암호화키들의 나머지인 개별 암호화키들의 각각은 미리 정해진 사용자들, 즉 해당 의료데이터에 대해 접근 허여되도록 특정된 의료 서비스 제공자와 의료 서비스 수급자의 단말기들로 전송하여, 상기 미리 특정된 의료 서비스 제공자와 의료 서비스 수급자의 단말기들에 상기 개별 암호화키들을 분산하여 저장하게 된다.
< 의료데이터 제공 모듈>
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 제공 모듈의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료데이터 서비스 시스템에 있어서, 의료데이터 서비스 서버의 의료데이터 제공 모듈이 의료데이터를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
제1 내지 제N단말기(1041~104N) 중 어느 하나는 고객에 의한 의료데이터 검색요청이 발생하면(300단계), 해당 의료데이터에 대한 요청정보를 생성하여 상기 의료데이터 서비스 서버(100)로 전송한다(302단계). 여기서, 상기 의료데이터에 대한 요청정보에는 해당 의료데이터의 식별정보, 해당 단말기에 대한 단말기 식별정보, 및 해당 단말기에 할당되어 저장된 개별 암호화키가 포함된다.
상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 요청된 의료데이터의 식별정보에 대응되게 저장된 암호화된 의료데이터를 의료데이터 저장소(102)에서 검색함과 아울러 상기 단말기 식별정보가 상기 암호화된 의료데이터에 대응되게 특정된 단말기 식별정보에 대응되는지를 검색하여 해당 의료데이터의 요청에 대한 유효성을 검증한다(304,306,308단계).
상기 유효성 검증에 성공하면(312단계), 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 요청된 의료데이터 식별 정보에 대응하여 키 관리 서버에 저장된 블록체인의 블록을 독출하고, 상기 독출된 블록으로부터 머클해쉬값 등을 검출하고, 상기 의료데이터 식별정보와 단말기 식별정보와 데이터 요청 시각정보로 구성되는 접근정보를 생성하고, 상기 머클해쉬값과 상기 접근 정보를 포함하는 새로운 다음 블록을 생성하여 블록체인에 연결하여 저장하고, 상기 생성한 블록을 의료데이터에 대응되게 사전에 접근 허여된 사용자들의 단말기들로 전파한다(314,316단계).
상기 의료데이터에 대응되게 미리 사전에 접근 허여된 단말기들은 상기 접근정보가 실린 블록을 수신하여 자신의 블록체인에 연결 및 기록함과 아울러 추가완료 정보를 상기 의료데이터 서비스 서버(100)로 제공한다(318단계). 여기서, 본 발명은 의료데이터에 대응되게 접근 허여된 단말기들은 블록체인에 블록이 추가되면 이를 블록체인 네트워크를 구성하는 노드들로 전파하여 그 노드들의 블록체인에 추가 기록되게 할 수 있다. 이와같이 본 발명은 의료데이터 서비스 서버(100)가 적어도 사전에 접근 허여되도록 특정된 단말기들로는 접근정보가 실린 블록을 직접 제공하여 각 단말기의 블록체인에 연결하여 기록하도록 하여, 상기 접근정보의 기록이 누락되지 않게 하여 접근정보의 신뢰도를 높인다.
도 5는 전술한 과정에 의하여, 각 단말기들에 저장된 블록체인의 블록들을 예시적으로 도시한 구조도이다. 도 5를 참조하면, 특정 의료데이터에 대한 블록체인에는 3개의 블록들(Block #0, Block #2, Block #2)이 순차적으로 연결되어 구성되며, 각 블록에는 동일한 공유 암호화키(MerkleHash)가 기록되어 있으며, 블록의 해쉬(Block Hash)와 이전 블록의 해쉬(Previous Hash)가 기록되어 있으며, 거래정보에는 접근 정보들이 기록되어 있다.
다음, 상기 의료데이터 서비스 서버(100)는 마지막 블록의 헤더에 기록된 머클해쉬값과 단말기가 제공한 개별 암호화키를 조합하여 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하고(328단계), 상기 생성된 복호화키를 이용하여 요청된 의료데이터를 복호화하여 해당 단말기로 제공한다(332단계). 상기 단말기는 상기 의료데이터 서비스 서버(100)로부터 복호화된 의료데이터를 제공받게 된다(334단계).
이와 같이 본 발명은 암호화된 의료데이터를 복호화하기 위한 키정보를 효과적으로 보호하면서 상기 의료데이터의 접근정보가 반드시 기록되도록 하여 환자 등의 고객이 자신의 의료데이터에 대한 접근이력을 파악하고 관리할 수 있게 한다.
100 : 의료데이터 서비스 서버
102 : 의료데이터 저장소
108 : 키 관리 서버
1041~104N : 제1 내지 제N단말기
102 : 의료데이터 저장소
108 : 키 관리 서버
1041~104N : 제1 내지 제N단말기
Claims (11)
- 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템에 있어서,
암호화된 의료데이터들 및 각 의료데이터에 접근 허여되도록 설정된 단말기들에 대한 단말기 식별정보들을 저장한 의료데이터 저장소;
새로운 의료데이터가 입력되면, 암호화키를 이용하여 의료데이터를 암호화시켜 상기 의료데이터 저장소에 저장시키고, 상기 암호화키를 변환 및 분할하여 복수 개의 암호화키를 생성하고, 상기 생성된 복수 개의 암호화키를 분산 저장시키는 의료데이터 서비스 서버;
상기 의료데이터 서비스 서버로부터 각 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 제공받고, 각 의료데이터의 공유 암호화키에 대한 정보를 포함하는 블록을 생성하고, 상기 생성된 블록을 블록체인의 첫번째 블록으로 기록하고, 상기 블록을 블록체인 네트워크로 전파하는 키 관리 서버; 및
접근 허여된 임의의 의료데이터에 대하여 상기 의료데이터 서비스 서버로부터 개별 암호화키를 할당받아 저장하고, 상기 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터 저장소에 저장된 상기 의료데이터를 제공받을 수 있도록 구성된 복수 개의 단말기들;을 구비하고,
상기 의료데이터 서비스 서버, 키 관리 서버 및 복수 개의 단말기들은 블록체인 네트워크를 구성하며,
상기 의료데이터 서비스 서버는, 각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하여 상기 키 관리 서버에 저장하고, 상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지는 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들에 대한 개별 암호화키로 할당하여 설정하고 해당 단말기들에 분산 저장시키는 것을 특징으로 하며,
상기 의료데이터에 대한 복호화키는 공유 암호화키와 1 개의 개별 암호화키를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하며,
상기 단말기는 자신의 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 자신의 단말기 식별정보와 함께 상기 의료데이터 식별정보에 대응되는 의료데이터 요청 메시지를 상기 의료데이터 서비스 서버로 전송하고,
상기 의료데이터 서비스 서버는 단말기로부터 개별 암호화키와 함께 의료데이터 요청 메시지가 수신되면, 상기 키 관리 서버의 블록체인으로부터 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 판독하고, 상기 공유 암호화키 및 상기 수신된 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하고, 상기 의료데이터 저장소로부터 상기 의료데이터 식별 정보에 대응되는 암호화된 의료데이터를 판독하고, 상기 생성된 복호화키를 이용하여 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시켜 요청 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 키 관리 서버는 상기 공유 암호화키를 머클트리 해쉬처리하여 머클 해쉬값으로 변환시키고, 상기 변환된 머클 해쉬값을 상기 공유 암호화키에 대한 정보로서 해당 의료데이터에 대한 블록체인의 첫번째 블록에 기록시킨 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 의료데이터 서비스 서버는 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화키를 변환 및 분할시켜 복수 개의 암호화키를 생성하고 상기 복수 개의 암호화키는 1개의 공유 암호화키 및 복수 개의 개별 암호화키로 설정되어 분산 저장시키는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 의료데이터 서비스 서버는 단말기로부터 의료데이터 요청 메시지가 수신되면,
상기 의료데이터 식별정보와 상기 단말기 식별정보를 포함하는 접근정보를 생성하여 키 관리 서버로 제공하고,
상기 키 관리 서버는 상기 접근 정보를 포함하는 블록을 생성하여 해당 의료데이터에 대한 블록체인에 저장하고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들로 전송하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템. - 제5항에 있어서, 상기 키 관리 서버에 의해 생성된 블록은,
블록체인의 마지막 블록으로부터 읽어온 공유 암호화키를 블록 헤더에 저장하고, 상기 접근 정보는 블록의 거래내역에 저장하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 시스템. - 의료데이터 저장소, 의료데이터 서비스 서버, 키 관리 서버 및 복수 개의 단말기들로 구성되는 의료데이터 서비스 시스템에서의 의료데이터 서비스 서버에 의한 의료데이터 서비스 방법에 있어서,
(a) 새로운 의료데이터가 입력되면, 암호화키를 이용하여 의료데이터를 암호화시켜 상기 의료데이터 저장소에 저장시키는 단계;
(b) 상기 암호화키를 변환 및 분할하여 복수 개의 암호화키를 생성하는 단계;
(c) 상기 생성된 복수 개의 암호화키를 키 관리 서버와 단말기들에 분산 저장시키는 단계; 및
(d) 단말기로부터의 의료데이터 요청이 발생되면, 해당 의료데이터를 복호화하여 상기 요청한 단말기로 제공하는 단계;를 구비하고,
상기 (c) 단계는,
각 의료데이터에 대한 암호화키로부터 생성된 복수 개의 암호화키들 중 1개는 공유 암호화키로 설정하고 상기 공유 암호화키에 대한 정보는 상기 키 관리 서버에 블록체인의 첫번째 블록으로 저장하고,
상기 복수 개의 암호화키들 중 나머지는 해당 의료데이터에 대해 접근 허여된 단말기들에 대한 개별 암호화키로 할당하여 설정하고 해당 단말기들에 분산 저장시키는 것을 특징으로 하며,
상기 (d)단계는,
(d1) 단말기로부터 개별 암호화키, 의료데이터 식별정보 및 단말기 식별정보와 함께 의료데이터 요청 메시지를 수신하는 단계;
(d2) 상기 키 관리 서버의 블록체인으로부터 해당 의료데이터에 대한 공유 암호화키를 판독하는 단계;
(d3) 상기 공유 암호화키 및 상기 수신된 개별 암호화키를 이용하여 상기 의료데이터에 대한 복호화키를 생성하는 단계;
(d4) 상기 의료데이터 저장소로부터 상기 의료데이터 식별 정보에 대응되는 암호화된 의료데이터를 판독하는 단계;
(d5) 상기 생성된 복호화키를 이용하여 상기 암호화된 의료데이터를 복호화시켜 요청 단말기로 전송하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 방법. - 제7항에 있어서, 상기 (b) 단계는 4S(Shamir's Secret Sharing Scheme) 암호화 기술을 이용하여 의료데이터에 대한 암호화키를 변환 및 분할시켜 1개의 공유 암호화키 및 복수 개의 개별 암호화키를 생성하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 개방형 의료데이터 서비스 방법.
- 삭제
- 제7항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
(d6) 의료데이터 요청 메시지의 수신에 따라 상기 의료데이터 식별정보와 상기 단말기 식별정보를 포함하는 접근정보를 생성하여 키 관리 서버로 제공하고,
상기 키 관리 서버에 의해 상기 접근 정보를 포함하는 블록을 생성하여 해당 의료데이터에 대한 블록체인에 저장하고, 상기 생성된 블록을 블록체인 네트워크를 형성하는 노드들로 전송하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 의료데이터 서비스 방법. - 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 키 관리 서버의 블록체인에 저장되는 공유 암호화키에 대한 정보는 공유 암호화키를 머클트리 해쉬처리하여 얻은 머클트리 해쉬값인 것을 특징으로 하는 블록체인을 기반으로 한 개방형 의료데이터 서비스 방법.
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