目前,醫(yī)療機(jī)構(gòu)使用的傳統(tǒng)電子病歷系統(tǒng)大多彼此獨(dú)立,很難實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息交互。同時(shí),傳統(tǒng)電子病歷系統(tǒng)中的醫(yī)療數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)本地的數(shù)據(jù)庫(kù)中,可能遭遇黑客攻擊或者機(jī)構(gòu)內(nèi)部人員的竊取,數(shù)據(jù)安全難以保障。此外,醫(yī)療機(jī)構(gòu)掌握著患者的醫(yī)療數(shù)據(jù),帶來(lái)了相應(yīng)的隱私泄露問(wèn)題。而區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)利用區(qū)塊鏈技術(shù)能夠在實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)與高效共享的同時(shí),也充分保護(hù)病人的隱私權(quán)以及對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)的所有權(quán)。共識(shí)機(jī)制是確保區(qū)塊鏈上所有節(jié)點(diǎn)彼此同步并對(duì)事務(wù)的合法性、發(fā)生順序以及結(jié)果達(dá)成一致性認(rèn)可并添加到區(qū)塊鏈中的協(xié)議。為避免區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)中醫(yī)療數(shù)據(jù)遭受惡意節(jié)點(diǎn)侵害,共識(shí)機(jī)制的設(shè)計(jì)必須保證安全性。另外,共識(shí)過(guò)程作為區(qū)塊鏈系統(tǒng)的性能瓶頸,需要提升在吞吐量、延遲時(shí)間等方面的表現(xiàn)以滿足系統(tǒng)的性能要求。本文旨在研究實(shí)現(xiàn)一種安全高效且適用于基于Hyperledger Fabric框架的區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)的拜占庭容錯(cuò)共識(shí)機(jī)制。本文對(duì)區(qū)塊鏈中主流共識(shí)機(jī)制進(jìn)行了對(duì)比與分析。公有鏈中常見(jiàn)的工作量證明POW與權(quán)益證明POS兩種共識(shí)機(jī)制因其極低的吞吐量表現(xiàn),完全無(wú)法達(dá)到區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)的性能要求。Kafka共識(shí)機(jī)制在吞吐量方面表現(xiàn)非常好,適合處理高頻業(yè)務(wù),但是無(wú)法容忍拜占庭錯(cuò)誤,與該系統(tǒng)的安全性要求不符。實(shí)用拜占庭容錯(cuò)PBFT共識(shí)機(jī)制各方面表現(xiàn)較為均衡,但其復(fù)雜的通信過(guò)程仍存在優(yōu)化的空間。針對(duì)PBFT共識(shí)機(jī)制的不足與系統(tǒng)要求,本文研究實(shí)現(xiàn)了一種應(yīng)用于區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)的共識(shí)機(jī)制,動(dòng)態(tài)模式拜占庭容錯(cuò)DMBFT共識(shí)機(jī)制。該共識(shí)機(jī)制在性能方面主要做出兩點(diǎn)優(yōu)化:一是針對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)特性將共識(shí)機(jī)制的單一模式優(yōu)化為動(dòng)態(tài)模式,加快無(wú)故障情況下共識(shí)的達(dá)成;二是將BLS聚合簽名方案應(yīng)用于共識(shí)流程,減少網(wǎng)絡(luò)通信量,提高簽名驗(yàn)證效率。在安全性方面同樣做出兩點(diǎn)優(yōu)化:一是利用消息摘要與數(shù)字簽名技術(shù)保護(hù)了交易數(shù)據(jù)的完整性與不可否認(rèn)性,加強(qiáng)對(duì)共識(shí)過(guò)程的安全性保護(hù);二是設(shè)計(jì)了依據(jù)信譽(yù)值的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)選取策略,降低了故障節(jié)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)共識(shí)過(guò)程的安全影響。為檢驗(yàn)DMBFT共識(shí)機(jī)制優(yōu)化效果,將該共識(shí)機(jī)制應(yīng)用于區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng),設(shè)計(jì)了合理的系統(tǒng)架構(gòu),并對(duì)系統(tǒng)中與共識(shí)過(guò)程密切相關(guān)的病歷提交、授權(quán)、病歷交易等核心業(yè)務(wù)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。最后在區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)中發(fā)起上述核心交易對(duì)DMBFT共識(shí)機(jī)制進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)與PBFT共識(shí)機(jī)制的對(duì)比測(cè)試對(duì)DMBFT共識(shí)機(jī)制的優(yōu)化能力進(jìn)行評(píng)估與分析比較。在DMBFT共識(shí)機(jī)制的非故障模式下,相較于PBFT共識(shí)機(jī)制平均吞吐量提升了27%,滿足系統(tǒng)的性能要求。在容錯(cuò)性方面,系統(tǒng)能夠處理的最大故障節(jié)點(diǎn)數(shù)與預(yù)期相符,且故障處理過(guò)程帶來(lái)暫時(shí)的性能下降在可接受范圍內(nèi),滿足系統(tǒng)的安全性要求。驗(yàn)證了DMBFT共識(shí)機(jī)制能夠在區(qū)塊鏈電子病歷系統(tǒng)中有效工作,且在性能與安全性的方面表現(xiàn)達(dá)到了預(yù)期效果。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：R-05;TP311.13

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曹曉均;楊秀峰;;基于電子病歷系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療決策支持系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐[J];中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué);2019年12期

2 ;2019年北京地區(qū)電子病歷系統(tǒng)分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果(0-4級(jí))公布[J];醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志;2019年11期

3 李瑞;穆志英;李碩;;醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J];科技風(fēng);2019年08期

4 賈建川;;論醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)的安全策略管理[J];信息系統(tǒng)工程;2019年04期

5 陳振華;;中醫(yī)電子病歷系統(tǒng)在中醫(yī)院的應(yīng)用[J];中醫(yī)藥管理雜志;2019年10期

6 楊一童;謝乍晴;;電子病歷系統(tǒng)在醫(yī)院信息管理系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)踐[J];中國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè);2019年28期

7 舒婷;劉海一;趙椺;;中美電子病歷系統(tǒng)十年發(fā)展啟示[J];中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué);2019年11期

8 舒婷;李紅霞;徐帆;;2018年度電子病歷系統(tǒng)應(yīng)用水平分級(jí)評(píng)價(jià)研究[J];中國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué);2019年11期

9 劉欣;;電子病歷系統(tǒng)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2017年12期

10 康波;鄧勇;李s

本文編號(hào)：2819561