丁淼， 黃晞，2*

(1. 江蘇大學(xué) 附屬武進(jìn)醫(yī)院， 江蘇 常州 213002； 2. 徐州醫(yī)科大學(xué) 武進(jìn)臨床學(xué)院， 江蘇 常州 213002)

0 引言

隨著醫(yī)療護(hù)理信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，對采用智能化信息處理技術(shù)進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理的信息化管理的需求日益增長。在采用信息化管理系統(tǒng)進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理的應(yīng)用過程中，進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理信息化建設(shè)，采用智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)，提高信息安全性和醫(yī)療護(hù)理的智能化管理水平是首要任務(wù)。與此同時，醫(yī)療護(hù)理隱私信息的安全性也受到人們的極大關(guān)注。這就需要結(jié)合數(shù)據(jù)加密和算術(shù)編碼算法，構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密模型和醫(yī)療護(hù)理隱私信息的隱私保護(hù)協(xié)議，來提高醫(yī)療護(hù)理隱私信息的安全性。相關(guān)的醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密方法具有重要的研究和應(yīng)用價值[1]。對此，本文提出了基于云計算的醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密系統(tǒng)設(shè)計方法。構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息的數(shù)據(jù)加密密鑰協(xié)議，通過加密和解密算法設(shè)計進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息的聯(lián)合加密過程中的抗攻擊能力分析，在云計算環(huán)境下進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密的密文搜索和加密算法設(shè)計，最后進(jìn)行仿真測試，展示了本文方法在提高醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密能力方面的優(yōu)越性能。

1 信息加密的算術(shù)編碼模型和密鑰設(shè)計

1.1 信息加密的算術(shù)編碼模型

TA=(t1,1，…，tm,m)(a1,1，…，am,m)

(1)

以安全參數(shù)ν為輸入，采用隨機(jī)變量簽密算法對醫(yī)療護(hù)理隱私信息中的未加密數(shù)據(jù)進(jìn)行授權(quán)加密，建立醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的用戶認(rèn)證協(xié)議，構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密的封裝協(xié)議[3]，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的熵和最小熵分別為式(2)。

(2)

Decrypt(sk,c*)AA-1=(t1,1，…，tm,m)=E

(3)

采用關(guān)鍵字加密算法，輸入用戶IDi私鑰skIDi、兩個身份IDi,IDj輸出的醫(yī)療護(hù)理隱私信息的明文序列為式(4)。

Decrypt(sk,c*)A(α1,…,αm)Decrypt(sk,c*)

(4)

(5)

由此構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的算術(shù)編碼模型，如圖1所示。

圖1 醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的算術(shù)編碼模型

1.2 密鑰設(shè)計

通過建立醫(yī)療護(hù)理隱私信息的算術(shù)編碼模型，進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息的密鑰設(shè)計，本文提出基于云計算的數(shù)據(jù)加密算法，通過對第一層密文格式的結(jié)構(gòu)重排，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的分布式重構(gòu)函數(shù)P-value為式(6)。

(6)

用IDi的解密私鑰進(jìn)行密鑰重簽，得到解密密鑰的統(tǒng)計量P-value≥0.01，對轉(zhuǎn)換后的密文進(jìn)行云信息融合處理，當(dāng)滿足KS∈{0,1}，表示為一個1位的編碼映射，通過產(chǎn)生4張空的列表H1-list、H2-list、dsk-list和rsk-list，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息的線性編碼分布函數(shù)，如式(7)。

(7)

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，正常用戶行為和惡意用戶行為交易序列存在明顯差別。基于上述特征分析，提出了基于交易序列的潛在業(yè)務(wù)欺詐智能預(yù)警模型，具體思路如下：

(8)

(9)

其中,j=r(mod128)，結(jié)合Hash映射為式(10)。

(10)

圖2 醫(yī)療護(hù)理隱私信息的密鑰設(shè)計

2 信息加密優(yōu)化

2.1 抗攻擊能力分析

C→S:Certificate{Certc}

C→S:ClientKeyExchange{Kc}

(11)

通過醫(yī)療護(hù)理隱私信息參數(shù)的密鑰構(gòu)造協(xié)議，以p為約束參數(shù)，計算k′=e(C1,rk4ij)k，通過加密和解密算法設(shè)計進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息的聯(lián)合加密過程中的抗攻擊能力分析，由此提高抗攻擊能力[6]。

2.2 信息加密的抗攻擊優(yōu)化

Pn=Mcard{si|si，…，sn}

(12)

其中，Sn∈S,n=1，…，N，假如列表H1_list存在(ID,upk,H1(ID))，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密密鑰x=(x1,…,xm)T∈GF(2n)m，通過密鑰映射，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息安全傳輸?shù)慕饷苊荑€構(gòu)造為式(13)、式(14)。

(13)

(14)

通過云計算方法，實現(xiàn)對得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息的解密密鑰為·RkeyGen(param,rskIDi,IDi,IDj)，醫(yī)療護(hù)理隱私信息的碼元組合序列x1，x2，x3，…，xr，把(ID,upk,H1(ID,upk))添加到H1-list列表中并返回，令同態(tài)公鑰t0=H1(g,g1,g2,g3,h)，得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息的算術(shù)編碼為式(15)。

(15)

(16)

(17)

抗攻擊的強(qiáng)度為式(18)。

(18)

根據(jù)密鑰協(xié)議設(shè)計，提高醫(yī)療護(hù)理隱私信息的部分加密能力，從而提高抗攻擊能力[9-10]。

3 仿真測試分析

表1 實驗參數(shù)設(shè)置

根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，得到進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息的部分加密，得到原始加密數(shù)據(jù)的時域分布如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)加密的時域分布

以圖3的數(shù)據(jù)為研究對象，進(jìn)行護(hù)理隱私信息的部分加密，得到加密結(jié)果如圖4所示。

分析圖4得知，本文方法能有效實現(xiàn)對醫(yī)療護(hù)理隱私信息的部分加密，加密抗攻擊性能較好。測試加密深度，得到對比結(jié)果如表2所示。

圖4 數(shù)據(jù)加密輸出

表2 醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密深度測試

由表2可知，當(dāng)?shù)螖?shù)在100、200、300、400等情況下，采用本文方法進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密深度測試，得到的測試結(jié)果均高于傳統(tǒng)方法，且當(dāng)?shù)螖?shù)為400時，采用本文方法進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密深度高達(dá)400 dB，采用本文方法進(jìn)行醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的抗攻擊能力較強(qiáng)，加密深度較深。

4 總結(jié)

在結(jié)合數(shù)據(jù)加密和算術(shù)編碼算法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密模型和醫(yī)療護(hù)理隱私信息的隱私保護(hù)協(xié)議來提高醫(yī)療護(hù)理隱私信息的安全性，本文提出了基于云計算的醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密系統(tǒng)的設(shè)計方法：首先建立醫(yī)療護(hù)理隱私信息加密的用戶認(rèn)證協(xié)議，進(jìn)而構(gòu)建醫(yī)療護(hù)理隱私信息部分加密的封裝協(xié)議，通過醫(yī)療護(hù)理隱私信息參數(shù)的密鑰構(gòu)造協(xié)議，最后得到醫(yī)療護(hù)理隱私信息的算術(shù)編碼和部分加密輸出。分析以上數(shù)據(jù)得知，本文方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)加密方面的深度較高，加密性能較好。