基于云计算的医疗护理隐私信息部分加密系统设计

丁淼， 黄晞，2*

(1. 江苏大学 附属武进医院， 江苏 常州 213002； 2. 徐州医科大学 武进临床学院， 江苏 常州 213002)

0 引言

随着医疗护理信息化建设的不断发展，对采用智能化信息处理技术进行医疗护理的信息化管理的需求日益增长。在采用信息化管理系统进行医疗护理的应用过程中，进行医疗护理信息化建设，采用智能数据处理技术，提高信息安全性和医疗护理的智能化管理水平是首要任务。与此同时，医疗护理隐私信息的安全性也受到人们的极大关注。这就需要结合数据加密和算术编码算法，构建医疗护理隐私信息加密模型和医疗护理隐私信息的隐私保护协议，来提高医疗护理隐私信息的安全性。相关的医疗护理隐私信息加密方法具有重要的研究和应用价值[1]。对此，本文提出了基于云计算的医疗护理隐私信息部分加密系统设计方法。构建医疗护理隐私信息的数据加密密钥协议，通过加密和解密算法设计进行医疗护理隐私信息的联合加密过程中的抗攻击能力分析，在云计算环境下进行医疗护理隐私信息部分加密的密文搜索和加密算法设计，最后进行仿真测试，展示了本文方法在提高医疗护理隐私信息部分加密能力方面的优越性能。

1 信息加密的算术编码模型和密钥设计

1.1 信息加密的算术编码模型

TA=(t1,1，…，tm,m)(a1,1，…，am,m)

(1)

以安全参数ν为输入，采用随机变量签密算法对医疗护理隐私信息中的未加密数据进行授权加密，建立医疗护理隐私信息加密的用户认证协议，构建医疗护理隐私信息部分加密的封装协议[3]，得到医疗护理隐私信息加密的熵和最小熵分别为式(2)。

(2)

Decrypt(sk,c*)AA-1=(t1,1，…，tm,m)=E

(3)

采用关键字加密算法，输入用户IDi私钥skIDi、两个身份IDi,IDj输出的医疗护理隐私信息的明文序列为式(4)。

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

(4)

(5)

由此构建医疗护理隐私信息加密的算术编码模型，如图1所示。

图1 医疗护理隐私信息加密的算术编码模型

1.2 密钥设计

通过建立医疗护理隐私信息的算术编码模型，进行医疗护理隐私信息的密钥设计，本文提出基于云计算的数据加密算法，通过对第一层密文格式的结构重排，得到医疗护理隐私信息加密的分布式重构函数P-value为式(6)。

(6)

用IDi的解密私钥进行密钥重签，得到解密密钥的统计量P-value≥0.01，对转换后的密文进行云信息融合处理，当满足KS∈{0,1}，表示为一个1位的编码映射，通过产生4张空的列表H1-list、H2-list、dsk-list和rsk-list，得到医疗护理隐私信息的线性编码分布函数，如式(7)。

(7)

通过对比可以发现，正常用户行为和恶意用户行为交易序列存在明显差别。基于上述特征分析，提出了基于交易序列的潜在业务欺诈智能预警模型，具体思路如下：

(8)

(9)

其中,j=r(mod128)，结合Hash映射为式(10)。

(10)

图2 医疗护理隐私信息的密钥设计

2 信息加密优化

2.1 抗攻击能力分析

C→S:Certificate{Certc}

C→S:ClientKeyExchange{Kc}

(11)

通过医疗护理隐私信息参数的密钥构造协议，以p为约束参数，计算k′=e(C1,rk4ij)k，通过加密和解密算法设计进行医疗护理隐私信息的联合加密过程中的抗攻击能力分析，由此提高抗攻击能力[6]。

2.2 信息加密的抗攻击优化

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))，得到医疗护理隐私信息加密密钥x=(x1,…,xm)T∈GF(2n)m，通过密钥映射，得到医疗护理隐私信息安全传输的解密密钥构造为式(13)、式(14)。

(13)

(14)

通过云计算方法，实现对得到医疗护理隐私信息的解密密钥为·RkeyGen(param,rskIDi,IDi,IDj)，医疗护理隐私信息的码元组合序列x1，x2，x3，…，xr，把(ID,upk,H1(ID,upk))添加到H1-list列表中并返回，令同态公钥t0=H1(g,g1,g2,g3,h)，得到医疗护理隐私信息的算术编码为式(15)。

(15)

(16)

(17)

抗攻击的强度为式(18)。

(18)

根据密钥协议设计，提高医疗护理隐私信息的部分加密能力，从而提高抗攻击能力[9-10]。

3 仿真测试分析

表1 实验参数设置

根据上述参数设定，得到进行医疗护理隐私信息的部分加密，得到原始加密数据的时域分布如图3所示。

图3 数据加密的时域分布

以图3的数据为研究对象，进行护理隐私信息的部分加密，得到加密结果如图4所示。

分析图4得知，本文方法能有效实现对医疗护理隐私信息的部分加密，加密抗攻击性能较好。测试加密深度，得到对比结果如表2所示。

图4 数据加密输出

表2 医疗护理隐私信息加密深度测试

由表2可知，当迭代次数在100、200、300、400等情况下，采用本文方法进行医疗护理隐私信息加密深度测试，得到的测试结果均高于传统方法，且当迭代次数为400时，采用本文方法进行医疗护理隐私信息加密深度高达400 dB，采用本文方法进行医疗护理隐私信息加密的抗攻击能力较强，加密深度较深。

4 总结

在结合数据加密和算术编码算法的基础上，构建医疗护理隐私信息加密模型和医疗护理隐私信息的隐私保护协议来提高医疗护理隐私信息的安全性，本文提出了基于云计算的医疗护理隐私信息部分加密系统的设计方法：首先建立医疗护理隐私信息加密的用户认证协议，进而构建医疗护理隐私信息部分加密的封装协议，通过医疗护理隐私信息参数的密钥构造协议，最后得到医疗护理隐私信息的算术编码和部分加密输出。分析以上数据得知，本文方法在进行数据加密方面的深度较高，加密性能较好。