基于区块链的电子病历安全和隐私管理方案研究

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电子病历(Electronic Medical Record,EMR)数据的共享是提高医疗服务质量和降低医疗成本的关键方法。但是,EMR的分散存储阻碍了数据共享,且医疗服务提供商对EMR拥有过多的访问权导致患者的隐私泄露,非专业的医生有权修改EMR导致EMR信息不可靠等问题也相继出现。同时,EMR密文的签名和密钥长度大,签名方案容易受到旁道攻击的问题也影响EMR的健康发展。为了解决这些问题,本文提出了基于区块链的可搜索电子病历数据共享方案和基于区块链的支持权限分离和属性撤销的EMR安全存储和共享方案,具体研究内容如下:首先,通过基于密文策略属性的关键字搜索实现细粒度的访问控制,通过用属性上的布尔公式指定表达性访问策略,实现了对加密数据的细粒度访问控制,进一步最小化带宽和通信消耗。其次,使得密文长度随DNF形式的子句数或访问结构中布尔公式的大小而灵活地线性增长。此外,门限签名机制将由门限数目的数据拥有者生成的多个签名转换为单个门限签名,进一步减少了密文长度。然后,提出了快速(外包)解密方案,允许私有链服务器通过使用其密钥来执行最耗时的配对操作,在数据用户方留下了一小部分轻量级操作。外包解密开销不会随着DNF形式的子句数量或访问布尔公式的大小而变化,进一步加快了搜索过程。允许公共验证者代表数据用户检查搜索结果的正确性,而不会泄露隐私,降低了资源受限的数据用户的计算需求。最后,引入了格理论、线性秘密共享和二叉撤销树的思想,利用基于属性的加密和NTRU密码学,提出了一种基于格的签名方案。
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