移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景下醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全體系設(shè)計(jì)與實(shí)踐

何磊

摘要：該文對(duì)醫(yī)學(xué)類(lèi)院校與臨床教學(xué)醫(yī)院之間多區(qū)域、跨空間遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，闡述了在網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻和隱私保護(hù)的背景下，從安全組網(wǎng)策略和信息安全傳輸方法兩方面進(jìn)行系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息安全保障體系設(shè)計(jì)，保障互動(dòng)教學(xué)內(nèi)容及所涉及的隱私信息的安全。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)院校;互動(dòng)教學(xué);移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng);隱私保護(hù);網(wǎng)絡(luò)信息安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.0 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）02-0042-03

近年來(lái)，《網(wǎng)絡(luò)安全法》的頒布將我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)信息安全工作推向更高的戰(zhàn)略高度。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是近幾年5G技術(shù)的全面進(jìn)步，使得高校遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)，特別是醫(yī)學(xué)類(lèi)院校與教學(xué)醫(yī)院之間的多區(qū)域、跨空間遠(yuǎn)程臨床互動(dòng)實(shí)踐教學(xué)得到了迅速發(fā)展。由于醫(yī)學(xué)教育特別是臨床教學(xué)的特殊性，在實(shí)踐教學(xué)的互動(dòng)環(huán)節(jié)不可避免地涉及患者的真實(shí)信息，如何在數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)資源應(yīng)用層面進(jìn)行信息安全和隱私保護(hù)，已成為亟待解決的問(wèn)題。

1 醫(yī)學(xué)院校臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀

1.1 醫(yī)學(xué)院校臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

目前醫(yī)學(xué)院校臨床醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)等專(zhuān)業(yè)后期理論和實(shí)踐教學(xué)普遍采用校本部（或附屬醫(yī)院）+教學(xué)醫(yī)院承擔(dān)的模式，校本部（或附屬醫(yī)院）與教學(xué)醫(yī)院同質(zhì)化教學(xué)已成為制約教學(xué)質(zhì)量提高的重要因素[1-2]。為解決這一問(wèn)題，通常情況下，絕大部分醫(yī)學(xué)院校會(huì)以學(xué)校為中心節(jié)點(diǎn)，依托學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)一個(gè)集智慧教室、智慧實(shí)驗(yàn)課堂等功能為一體，面向在校醫(yī)學(xué)生的、模擬臨床各科室功能的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)示教中心;同時(shí)會(huì)在學(xué)校所屬的教學(xué)醫(yī)院建設(shè)一套或者多套可移動(dòng)、超高清的遠(yuǎn)程手術(shù)示教直播及錄播系統(tǒng)前端，與學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)示教中心通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，組成一套功能較為完整的臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。

以筆者所在皖南醫(yī)學(xué)院為例，學(xué)校與在學(xué)校所在地域內(nèi)（同一個(gè)城市）的附屬醫(yī)院、教學(xué)醫(yī)院采用通過(guò)運(yùn)營(yíng)商專(zhuān)線(xiàn)互連的方式，在學(xué)校自建的互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)開(kāi)展臨床教學(xué)互動(dòng)教學(xué)。對(duì)于學(xué)校所在城市外的教學(xué)醫(yī)院則選擇依托互聯(lián)網(wǎng)及租用直播平臺(tái)進(jìn)行臨床互動(dòng)教學(xué)。

1.2 臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)面臨的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀

臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是由醫(yī)學(xué)院校自建網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、附屬醫(yī)院或教學(xué)醫(yī)院自建的各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)以及可能使用到的互聯(lián)網(wǎng)鏈路等多個(gè)部分組成，整個(gè)系統(tǒng)的安全性會(huì)受到其中任何一個(gè)部分的影響，而且任何一個(gè)部分的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)都可能會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的安全系數(shù)。

1.2.1 各教學(xué)醫(yī)院復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境給互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)帶來(lái)接入安全風(fēng)險(xiǎn)

醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，存在連接醫(yī)院內(nèi)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)如門(mén)診、住院部、影像中心等的業(yè)務(wù)專(zhuān)網(wǎng)，連接各類(lèi)攝像頭、自助設(shè)備等組成的物聯(lián)專(zhuān)網(wǎng)，連接行政人員辦公、醫(yī)保刷卡、移動(dòng)支付等外網(wǎng)區(qū)域的多張物理或邏輯網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)的線(xiàn)路往往匯聚于冗余配置的相同核心設(shè)備上，要做到訪(fǎng)問(wèn)等級(jí)細(xì)分及權(quán)限隔離且又要滿(mǎn)足各類(lèi)不同的互訪(fǎng)需求，設(shè)備配置的復(fù)雜程度可想而知。因此，部署在醫(yī)院的臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的前端設(shè)備在接入醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)時(shí)，存在著很大可能的訪(fǎng)問(wèn)等級(jí)設(shè)置錯(cuò)誤、權(quán)限分配過(guò)低、越級(jí)訪(fǎng)問(wèn)等接入風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程中的真實(shí)患者信息及敏感、隱私數(shù)據(jù)擴(kuò)散。還有可能因?yàn)榻尤肱渲玫腻e(cuò)誤，導(dǎo)致醫(yī)院更高安全等級(jí)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)外泄，帶來(lái)更大的安全風(fēng)險(xiǎn)和無(wú)謂損失[3]。

1.2.2 校園網(wǎng)及內(nèi)部用戶(hù)給互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)

高校校園網(wǎng)是以學(xué)生為用戶(hù)主體的人員密集型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。從信息安全等級(jí)保護(hù)的普遍實(shí)施情況來(lái)看，校園網(wǎng)的信息安全保護(hù)等級(jí)要低于醫(yī)院，因此，在學(xué)校和醫(yī)院進(jìn)行臨床互動(dòng)教學(xué)的時(shí)候，面臨著數(shù)據(jù)流在安全防護(hù)要求不同網(wǎng)絡(luò)間傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題。另外，校園網(wǎng)內(nèi)部的各類(lèi)子網(wǎng)邊界劃分較為模糊，內(nèi)部防護(hù)措施也相對(duì)薄弱，以學(xué)生為主體的活躍用戶(hù)群體信息安全意識(shí)也較為薄弱。非主觀原因造成的用戶(hù)終端安全問(wèn)題，如用戶(hù)無(wú)意間感染的病毒、木馬等造成的校園網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)攻擊事件也時(shí)有發(fā)生。因此，部署在學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的臨床互動(dòng)教學(xué)中心節(jié)點(diǎn)也可能面臨被內(nèi)部終端試探、攻擊、越權(quán)訪(fǎng)問(wèn)等網(wǎng)絡(luò)信息安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2.3 直接使用互聯(lián)網(wǎng)傳輸給互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)

醫(yī)學(xué)院校的臨床教學(xué)醫(yī)院眾多，位于不同城市的臨床教學(xué)醫(yī)院與學(xué)校之間以及臨床教學(xué)醫(yī)院之間，通過(guò)中途無(wú)源的光纜直連顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了解決臨床互動(dòng)教學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)互連問(wèn)題，部分學(xué)校和醫(yī)院選擇租用云端互動(dòng)直播平臺(tái)，采用二次信號(hào)推流和轉(zhuǎn)播的方式，直接使用互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展互動(dòng)教學(xué)活動(dòng)。因此，整個(gè)臨床教學(xué)活動(dòng)過(guò)程、真實(shí)患者信息及敏感、隱私數(shù)據(jù)等信息會(huì)直接在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致無(wú)法得到有效安全防護(hù)。且云端平臺(tái)在教學(xué)活動(dòng)開(kāi)展期間并不只面向?qū)W校和醫(yī)院的固定用戶(hù)，一旦平臺(tái)權(quán)限管理不當(dāng)、發(fā)生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)偵聽(tīng)或教學(xué)活動(dòng)范圍管理不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致隱私數(shù)據(jù)泄露，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的不良影響，甚至面臨著承擔(dān)相應(yīng)處罰的法律風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2 多區(qū)域互聯(lián)的臨床互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系實(shí)踐

2.1 同一地域的教學(xué)醫(yī)院與學(xué)校臨床互動(dòng)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)安全保障措施

以筆者所在的皖南醫(yī)學(xué)院為例，學(xué)校所在城市有兩所直屬附屬醫(yī)院，為實(shí)現(xiàn)校本部、附屬醫(yī)院與教學(xué)醫(yī)院之間的臨床教學(xué)同質(zhì)化，學(xué)校和附屬醫(yī)院自建了臨床智慧醫(yī)教中心，并通過(guò)租用運(yùn)營(yíng)商直連光纜，打通院校雙方內(nèi)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)部署在醫(yī)院的臨床互動(dòng)直播及錄播存儲(chǔ)系統(tǒng)前端直連位于學(xué)校的臨床互動(dòng)智慧醫(yī)教中心，滿(mǎn)足在校學(xué)生的臨床教學(xué)需求。

為提高互動(dòng)教學(xué)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)安全性，滿(mǎn)足患者對(duì)隱私保護(hù)的要求，在數(shù)據(jù)傳輸層面，院校之間互聯(lián)租用了運(yùn)營(yíng)商的無(wú)源光纜直連，即數(shù)據(jù)傳輸不經(jīng)過(guò)提供鏈路的運(yùn)營(yíng)商的有源互聯(lián)設(shè)備，這樣大大降低了臨床互動(dòng)教學(xué)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生數(shù)據(jù)被網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)做好地址分配規(guī)劃，根據(jù)部署的地理位置不同，所有互動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)平臺(tái)分別配置學(xué)校和醫(yī)院各自的私有地址，確保所有教學(xué)活動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)均在各自?xún)?nèi)網(wǎng)傳輸，同時(shí)避免地址混用帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)路由混亂風(fēng)險(xiǎn)。在醫(yī)院的核心設(shè)備上配置獨(dú)立的Vlan地址，作為部署在醫(yī)院的各類(lèi)互動(dòng)教學(xué)前端設(shè)備的專(zhuān)用地址，并拒絕醫(yī)院內(nèi)非必要的其他地址訪(fǎng)問(wèn)。在學(xué)校和醫(yī)院鏈路兩端增加防火墻設(shè)備，設(shè)置只允許互動(dòng)教學(xué)設(shè)備、平臺(tái)系統(tǒng)及學(xué)校示教端IP地址的特定端口之間互訪(fǎng)的安全策略，必要時(shí)甚至使用VPN隧道建立連接。同時(shí)為進(jìn)一步保障傳輸數(shù)據(jù)的隱私性，在互聯(lián)設(shè)備上設(shè)置點(diǎn)到點(diǎn)的特定靜態(tài)路由，且需要醫(yī)院和學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)管理員雙方同時(shí)配置相應(yīng)的回指路由信息才能實(shí)現(xiàn)互訪(fǎng)，從而將觀看人員及播放設(shè)備的數(shù)量精細(xì)化管理，有效降低真實(shí)患者隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 跨地域的教學(xué)醫(yī)院與學(xué)校臨床互動(dòng)教學(xué)的安全組網(wǎng)與保障措施

隨著學(xué)校臨床教學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在學(xué)校所在城市外的臨床教學(xué)醫(yī)院也被逐步納入學(xué)校臨床教學(xué)的一體化中。得益于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，特別是5G技術(shù)的發(fā)展，在原有與本地直屬附院組網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)5G結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，進(jìn)行現(xiàn)有系統(tǒng)改造，組建跨地域臨床互動(dòng)教學(xué)專(zhuān)網(wǎng)是性?xún)r(jià)比較高的選擇[4-5]。

2.2.1 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)切片是指在現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上，分離出多個(gè)虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，這些虛擬網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)營(yíng)商的傳輸層面進(jìn)行獨(dú)立的邏輯隔離，滿(mǎn)足用戶(hù)的不同應(yīng)用在跨區(qū)域傳輸層面的獨(dú)立組網(wǎng)需求。由于網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的核心是網(wǎng)絡(luò)虛擬化，在某些特殊要求的場(chǎng)景下，甚至可以單獨(dú)虛擬出相應(yīng)的傳輸設(shè)備資源，滿(mǎn)足更高級(jí)別的安全組網(wǎng)需求。

2.2.2 跨地域的院校間5G切片組網(wǎng)方案

首先，通過(guò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)本地化部署和分流，保障臨床互動(dòng)教學(xué)數(shù)據(jù)不出虛擬組網(wǎng)的區(qū)域;其次，通過(guò)5G無(wú)線(xiàn)側(cè)空口切片可保障臨床教學(xué)互動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，根據(jù)單個(gè)RAN切片的實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)不同級(jí)別切片，滿(mǎn)足學(xué)校與各臨床教學(xué)醫(yī)院之間跨地區(qū)臨床互動(dòng)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的差異化需求?？紤]到醫(yī)學(xué)臨床互動(dòng)教學(xué)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性、安全性的個(gè)性化需求，通過(guò)5G QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）方案進(jìn)行配置，以映射表提供相應(yīng)的場(chǎng)景配置需求，涵蓋從帶寬、延時(shí)、優(yōu)先級(jí)以及丟包率等多種維度的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量服務(wù)能力保障[6-7]。

具體通過(guò)租用部署在學(xué)校及臨床教學(xué)醫(yī)院所在地市運(yùn)營(yíng)商側(cè)的iGW-M（iGateWay-Manager），即行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)控制端，用來(lái)向參與互動(dòng)教學(xué)的特定對(duì)象提供4G、5G等蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)接入、安全與加密傳輸、云邊端協(xié)同、云網(wǎng)監(jiān)控管理等功能以及部署于學(xué)校、臨床醫(yī)院互動(dòng)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)前端的iGW-S（iGateWay-Server），即行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)服務(wù)端，完成教學(xué)互動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)本地網(wǎng)絡(luò)綜合接入、安全與加密傳輸、云邊端協(xié)同等功能。通過(guò)控制端iGW-M與服務(wù)端iGW-S結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一張網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足不同接入需求（5G/4G、固定/移動(dòng)）的資源與數(shù)據(jù)整合，構(gòu)建了一張靈活的、可擴(kuò)展的、可靠的教學(xué)互動(dòng)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 5G教學(xué)互動(dòng)專(zhuān)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全保障措施

在終端安全接入層面，要求運(yùn)營(yíng)商通過(guò)iGW-M在控制端開(kāi)啟配物理地址或網(wǎng)絡(luò)地址接入白名單，防止非學(xué)?；蚺R床教學(xué)醫(yī)院授權(quán)的終端接入;通過(guò)開(kāi)啟二次認(rèn)證和密鑰管理，在臨床互動(dòng)終端與業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間進(jìn)行安全認(rèn)證。

在傳輸層面，接入5G的終端可以采用5G-AKA（5G-Authentication and Key Agreement，即5G-認(rèn)證密鑰協(xié)商協(xié)議）或EAP-AKA（Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement）認(rèn)證，5G網(wǎng)絡(luò)支持對(duì)終端的雙向鑒權(quán)認(rèn)證，保證接入網(wǎng)絡(luò)終端的合法性。通過(guò)靈活的二次認(rèn)證和密鑰管理方式，實(shí)現(xiàn)終端與業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)認(rèn)證以及相關(guān)密鑰管理功能[8]。在整個(gè)互動(dòng)教學(xué)過(guò)程中，為敏感數(shù)據(jù)開(kāi)啟數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性保護(hù)機(jī)制，根據(jù)臨床互動(dòng)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)際需求，在終端與基站間、基站與AMF（Authentication Management Function）認(rèn)證管理功能網(wǎng)元間、基站與UPF（User Port Function）用戶(hù)端口功能間、UPF與業(yè)務(wù)系統(tǒng)間開(kāi)啟IPsec加密機(jī)制，并按需求配置較高強(qiáng)度的加密算法，保證數(shù)據(jù)機(jī)密性。

在業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)的本地應(yīng)用層面，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的邊界安全可以利用運(yùn)營(yíng)商部署在業(yè)務(wù)邊界的防火墻、抗分布式拒絕服務(wù)攻擊設(shè)備、入侵檢測(cè)或入侵防護(hù)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用防火墻等安全設(shè)備，實(shí)現(xiàn)邊界安全防護(hù);當(dāng)存在直接暴露在互聯(lián)網(wǎng)的功能（如應(yīng)用認(rèn)證或者用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)）時(shí)，還可設(shè)置DMZ區(qū)，進(jìn)一步部署內(nèi)層防火墻，實(shí)現(xiàn)雙層異構(gòu)安全防護(hù)，提升數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)能力。

在臨床互動(dòng)教學(xué)的管理層面，由學(xué)校、教學(xué)醫(yī)院、運(yùn)營(yíng)商及互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)管理人員和技術(shù)專(zhuān)家組成同質(zhì)化教學(xué)體系支撐團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)互動(dòng)教學(xué)過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全、患者個(gè)人隱私保護(hù)以及終端授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)等的具體工作，在做好技術(shù)防范的同時(shí)做好關(guān)于參與人員的安全保障。

3 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展大大縮短了空間地域的距離，為醫(yī)學(xué)院校與臨床教學(xué)醫(yī)院的遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)提供了極大的便利。與此同時(shí)，由于醫(yī)學(xué)臨床教育的特殊性，在互動(dòng)教學(xué)過(guò)程中涉及的大量患者的真實(shí)信息和隱私畫(huà)面也面臨著泄露和擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)組建內(nèi)部私有專(zhuān)網(wǎng)、5G互聯(lián)網(wǎng)切片組網(wǎng)技術(shù)，輔助以必要的傳輸加密手段和安全設(shè)備，能夠較大限度地降低數(shù)據(jù)在傳輸中因被偵聽(tīng)、竊取而導(dǎo)致的泄露風(fēng)險(xiǎn)，有效提高了對(duì)患者隱私的保護(hù)。后期，結(jié)合互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)本身的代碼安全、教學(xué)資源安全共享、權(quán)限最小化管理等各種因素，在進(jìn)一步構(gòu)建起底層、傳輸、應(yīng)用三維一體的、全面的臨床互動(dòng)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)安全保障體系工作中仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。

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