無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制研究

摘 要無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)所采集和監(jiān)護(hù)的信息是用戶重要的生理數(shù)據(jù)，是個人敏感和關(guān)注的隱私信息，對安全性有較高的要求。但由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開放性、移動性以及監(jiān)護(hù)對象的隨機(jī)性，使得無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)面臨諸多安全問題。本文主要針對數(shù)據(jù)的保密性及身份認(rèn)證方面對無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】無線醫(yī)療監(jiān)護(hù) 監(jiān)護(hù)的信息 安全性 數(shù)據(jù)保密性

1 引言

近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展十分的迅速，尤其是在醫(yī)療研究、監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷發(fā)展。醫(yī)療信息的獲取方法更加多樣化和網(wǎng)絡(luò)化，醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)也向信息化的方向發(fā)展起來，實(shí)現(xiàn)了長時間的遠(yuǎn)程監(jiān)測。只要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知范圍內(nèi)，醫(yī)護(hù)人員就能實(shí)時了解病人的生命體征數(shù)據(jù)，進(jìn)一步研究和分析病人的身體狀況，并及時進(jìn)行反饋。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)體積小，攜帶方便，病人可在家中自由活動，不會受到限制，同時不會影響到疾病的治療。尤其是針對患慢性病的病人，長期獲取的數(shù)據(jù)可作為該疾病的病理研究，為找到疾病的發(fā)病規(guī)律和影響因素奠定了基礎(chǔ)，同時醫(yī)護(hù)人員還可以根據(jù)一些常規(guī)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)潛在的疾病特征，做到及時發(fā)現(xiàn)，盡早治療。除了對病人的實(shí)時監(jiān)測，還可用于對藥品和醫(yī)療器械的監(jiān)測。有些藥品具有危險性，對該類藥品的保存和使用要做到及時了解，很大程度上就能保證藥品的安全性，而對于醫(yī)療器械的追蹤和定位則可有效提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率和儀器的使用率。此外，在重癥監(jiān)護(hù)室安裝無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可隨時獲知病房內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度等），環(huán)境的變化會對病人的狀況造成嚴(yán)重影響，設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急機(jī)制，為病人爭取治療的時間。

2 無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全分析

基于對現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)研與分析，本文主要針對數(shù)據(jù)的保密性及身份認(rèn)證方面對無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制進(jìn)行研究。

2.1 針對無線傳感器產(chǎn)生的生理特征數(shù)據(jù)進(jìn)行保密傳輸

將無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的無線醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)及服務(wù)器作為三個密鑰協(xié)商實(shí)體，協(xié)商的共同密鑰用于無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的保密通信。針對無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)中三個實(shí)體的應(yīng)用場景，本項(xiàng)目將采用離散對數(shù)（DL）問題并以公鑰密碼學(xué)理論為基礎(chǔ)，不使用耗費(fèi)時間的對運(yùn)算，減少節(jié)點(diǎn)的計(jì)算量，設(shè)計(jì)出一個應(yīng)用到無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)的三方密鑰協(xié)商協(xié)議，用于提高無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩约靶省?/p>

2.2 在無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到信息后通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)最終傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)中心

中繼采用固定中繼及移動中繼（如病人或其他人員攜帶的手機(jī)、PAD等移動終端作為中繼）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議安全也是本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。在醫(yī)療監(jiān)護(hù)過程中出現(xiàn)緊急情況時，需要將采集的信息、告警及求救信息臨時廣播給相鄰的移動終端用戶，便于人們知曉病人的位置，時間及病人相關(guān)的生理數(shù)據(jù)。針對這種情況本項(xiàng)目擬設(shè)計(jì)一種在緊急呼叫情況下的無線監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)機(jī)制，將多個無線醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)（WMSN）、多個移動中繼節(jié)點(diǎn)（MRN）及云服務(wù)器（CS）作為密鑰協(xié)商的多個實(shí)體，提出一種高效的多方的密鑰協(xié)商方案，由它們共同協(xié)商出一個臨時會話密鑰從而實(shí)現(xiàn)WMSN、MRN及CS之間的相互認(rèn)證，完成緊急及求救信息的安全傳遞。

2.3 監(jiān)護(hù)中心的云服務(wù)器存儲病人的醫(yī)療信息

監(jiān)護(hù)中心的云服務(wù)器存儲病人的醫(yī)療信息，但是云服務(wù)器或監(jiān)護(hù)中心并非完全可信任。攻擊者入侵云服務(wù)器，云服務(wù)器自身或與他人共謀竊取病人信息，非授權(quán)訪問等一系列隱私安全問題是不可忽視的重要因素。越來越多的醫(yī)院想擁有自己的私有云計(jì)算中心或數(shù)據(jù)中心來管理和挖掘大量的醫(yī)療信息。然而在架構(gòu)醫(yī)療私有云平臺時，有大量的問題需要考慮，其中保護(hù)個人敏感的醫(yī)療信息安全成為醫(yī)院和病人關(guān)注的重點(diǎn)。為了保護(hù)個人敏感醫(yī)療信息不被泄漏，對主流的文件加密系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，結(jié)合私有云系統(tǒng)的整體架構(gòu)，將聚合簽名的身份認(rèn)證引入到醫(yī)療私有云，提出一種基于聚合簽名認(rèn)證的醫(yī)療私有云解決方案。該方案主要應(yīng)用于無線醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)、中繼與云服務(wù)器之間的認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)、個人用戶對私有云醫(yī)療信息文件系統(tǒng)的安全訪問，并能提高醫(yī)院私有云系統(tǒng)的安全性及認(rèn)證效率。

3 總結(jié)

傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)體積大、能量消耗多、攜帶不方便，病人的活動受到限制，給病人帶來精神上的焦慮和財產(chǎn)上的損失，也增加了醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)和壓力，不適合信息時代人們的需求。并且，傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)使病人處于緊張、壓抑的情緒中，采集的數(shù)據(jù)會存在一定的干擾，身體恢復(fù)較慢，而無線傳感器網(wǎng)在醫(yī)療中的應(yīng)用，使病人在治療過程中處于放松和心情愉快的狀態(tài)，病人的數(shù)據(jù)更加真實(shí)有效，并且有利于身體的康復(fù)。本文旨在研究探索出適用于無線醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制，該機(jī)制能夠支持無線醫(yī)療傳感器節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)及云服務(wù)器之間的安全通信，同時還能夠提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時性。

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作者簡介

田肖，初級職稱，現(xiàn)供職于南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校。研究方向?yàn)樵朴?jì)算

作者單位

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 河南省南陽市 473500