基于区块链与IPFS的医疗保健系统研究与设计

作     者：钟太顺 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任燕;何煊

授予年度：2024年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 10[医学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：区块链 医疗保健 3DES算法 IPFS Hyperledger Fabric 

摘      要：在大数据时代,数据隐私保护一直是确保个人信息安全和维护社会信任的关键所在。但传统的医疗保健平台仍采用依托某一机构的方式运行,数据仍是以中心化的方式存储在机构服务器内,一旦中心化的节点发生故障,不仅整个系统无法使用,还会对系统中数据安全造成严重威胁。因此为应对这些难题,本文将区块链技术、IPFS与改进后的3DES算法应用于高层次人才医疗保健系统,以解决医疗保健申请表与审批记录遭到篡改的问题。本文的主要研究工作主要有: (1)为防止医疗保健数据被篡改,提出了改进的3DES算法对医疗保健数据进行保护。传统的DES算法的密钥长度仅有56位,已无法应对如今计算机的高速运算,所以考虑使用经过“加密-解密-加密的3DES算法进行数据保护。为加快3DES算法的加密速度,把3DES算法的轮函数迭代过程中子密钥的生成过程使用Salsa20流加密算法生成,生成后的子密钥在与一个指定的初始密钥向量集进行异或后才能进行轮函数迭代。使用此方式改进后的3DES算法,能够保证在提升加密强度的情况下,加密时间减少约20%。 (2)利用改进后的3DES算法提出了一种基于区块链与IPFS的数据加密存储方案。医疗保健数据经过加密后,为缓解区块链链上存储的压力,会将其存储到IPFS中,然后将IPFS返回的哈希值进行上链操作。在审批时,将密钥与密文哈希地址通过SSL/TLS安全传输协议送到上级审核单位手中,审核人可以通过比对收到的哈希地址与区块链中存储的哈希值是否一致判断数据是否受到篡改。此外为了防止审批结果被篡改,会把审批后的结果一并通过智能合约上传到区块链中进行存储。这套加密存储方案保证了数据的加密存储和安全传输,也保证了审核结果的准确性。 (3)设计并实现了基于区块链的高层次人才医疗保健系统。根据设计的数据加密存储方案,以Hyperledger Fabric框架搭建了区块链平台,通过调用Fabric模块化的组件实现与区块链进行数据交互。部署了IPFS的分布式存储环境用以存储系统中的密文数据,并实现系统的相关核心功能。