[發明專利]支持云上電子病歷數據可追蹤的完整性審計方法

有效

• 申請號: 201710641333.6
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107423637B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 付安民;周磊;俞研;王永利;陳珍珠
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G16H10/60
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明提出了一種支持云上電子病歷數據可追蹤的完整性審計方法，包括以下步驟：(1)密鑰生成；(2)副本生成；(3)標簽生成；(4)授權生成；(5)挑戰生成；(6)證據生成；(7)證據驗證。本發明公開的方案，通過采取多副本存儲方式，既為電子病歷數據提供了隱私保護，又增強了其的耐用性與抗災性。同時，通過設計一種新的數據結構，動態映射的哈希表(Dynamic mapping hash table，DMHT)，在有效支持數據動態的基礎上，還為該系統提供了數據可追蹤功能。此外，在保證系統安全性的條件下，降低了完整性設計過程中計算與通信開銷，有效地提高了方法的效率。

技術領域

本發明主要涉及云存儲和電子醫療領域，特別涉及支持云上電子病歷數據可追蹤的完整性審計方法。

背景技術

電子病歷(Electronic Medical Record)完整連續地記錄了病人的病情變化及診療經過。它既可以為疾病治療和急救提供準確及時的信息，也能為醫療研究提供重要資料。相比于傳統性能受限的設備，云存儲的出現很好地滿足病歷檔案日益膨脹的數據量、頻繁數據更新以及數據共享需求。因此，建立云上的電子病歷具有重要意義。當患者將他們的數據上傳到云端時，醫生可以通過以往病歷更好地判斷病人病情，從而更快幫患者恢復健康。然而，云存儲未能為存儲數據提供可靠性保護，因此患者擔心他們的數據是否被正確存儲。此外，電子病歷包含許多敏感信息、姓名、手機號碼、社會安全號碼，因此患者需要確信云上數據不會被泄露給未經授權的實體。所以，如何在保護數據隱私的前提下，高效驗證云上病歷數據的完整性是一個迫切需要解決的問題。

完整性審計被認為是用戶驗證云存儲數據完整性的有效手段。同時，公開審計的引入很好的減輕了用戶端的計算與存儲負擔。為更好提供數據隱私保護，多副本完整性審計技術被提出。其中，對上傳前的數據進行加密隔絕了病歷數據泄露的可能性。更重要的是，只要云端一個數據副本未損壞，則被破壞的數據可以完全恢復，從而提高了數據的可用性和耐久性。因此，提出一種云上電子病歷的多副本公開審計方法是必要的。

此外，為保證電子病歷的完備性與準確性，存儲數據需要隨時間不斷更新，因此云上電子病歷需要支持數據動態操作。此外，為使醫生能通過分析病人在過去一段時間內身體變化情況，數據可追蹤功能必須被提供。然而，在現有的幾個的多副本方案中，他們所設計的支持數據動態的數據結構都存在效率低下的問題，并且都無法提供追蹤數據的功能。

發明內容

本發明的目的在于提供支持云上電子病歷數據可追蹤的完整性審計方法。

實現本發明的技術解決方案為：一種支持云上電子病歷數據可追蹤的完整性審計方法，包括以下步驟：

步驟1、密鑰生成：數據所有者為系統選取公開參數，生成公鑰與私鑰；

步驟2、副本生成：數據所有者將原始文件F進行分塊，對連接的副本號i與數據塊b_j進行加密，生成m個可微副本F_i，數據所有者創建并初始化動態映射哈希表DMHT并發送給云存儲服務器CSS；

步驟3、標簽生成：數據所有者選取文件名Filename，并為文件計算文件標識Fid，為所有文件塊b_ij計算完整性驗證標簽σ_ij，并將位于所有副本中統一位置序號的數據塊標簽進行聚合，得到完整性標簽集合Φ，將{{F_i}_1≤i≤m,Φ,Fid}上傳到云存儲服務器CSS；

步驟4、授權生成：數據所有者詢問第三方審計者TPA的用于授權的身份AID，第三方審計者TPA返回用于授權的身份AID，數據所有者收到用于授權的身份AID后，計算授權簽名auth＝Sig_ssk(AUTH||AID||T)，其中AUTH為授權信息，T為授權的有效時間；數據所有者將授權簽名auth與審計請求一同發送給第三方審計者TPA，并將{AUTH,T}上傳至云存儲服務器CSS；