基于区块链的个人健康数据保护机制研究

Personal health records are the important basis of construction of the national health records big data. However, the current storage mode based centralized trust faces with the challenge of both information security and privacy protection, blockchain technology rests on decentralized and distributed consensus mechanism to provide a new solution for the "Internet+medical". This project will enhance the confidentiality, integrity and availability of personal health records by using the idea of blockchain technology. First, personal health records are stored in blockchain data structure and the established relative node set, and the new records will be added into blockchain by executing a distributed consensus algorithm among relative nodes. Second, a data access method based on multi-signature technology is designed to limit the medical services to accessing plaintext data, while they get more than half of the relative nodes private key signature; Third, a smart contract is designed to ensure data confidentiality, non-repudiation and controlled accessibility for personal health records sharing. At last, we will build the security storing model based on blockchain of personal health records, it will provide a reference for the relevant scholars to study the blockchain application in medical treatment.

个人健康档案是建立国民健康大数据的重要基础，但目前基于中心信任的存储方式面临着信息安全和隐私保护的双重挑战，区块链技术以去中心化和分布式共识机制为“互联网+医疗”提供了新的解决思路。本项目将利用区块链技术的相关思想增强个人健康数据的机密性、完整性和可用性。首先利用区块链数据结构和建立亲友节点集来存储个人健康数据，亲友节点间执行分布式共识算法将新增数据加入到区块链中；然后设计基于多签名技术的数据授权访问方法，控制医疗服务机构只有获得亲友节点中过半数的节点私钥签名才能访问数据明文；最后，设计个人健康数据共享时的智能合约，保证共享数据的机密性、不可否认性和受控性。本项目的研究将构建区块链存储个人健康数据的安全模型，为相关学者研究区块链在医疗中的应用提供参考。

项目针对中心化存储方式下个人健康数据面临的安全威胁，提出利用区块链技术的去中心化、难篡改和可追溯等优点来增强个人隐私数据的安全性，扩展了区块链在医疗领域的应用。.项目组围绕研究目标重点在三个领域开展了研究，并取得了一定的成果：.(1)区块链核心技术的创新。提出了基于信用的区块链共识算法，根据分布式节点在网络中的行为评估其信用值，并将信用值作为挑选“记账”节点的重要依据，提高了共识效率并增强了共识的安全性；提出了轻量级区块链架构，针对现有区块链架构在垂直结构型应用场景中不适用、性能不足的问题，在区块链的存储结构、共识方案、网络拓扑结构和应用接口上进行优化； .(2)基于区块链的个人健康数据保护。根据项目申报书中的研究内容进行了仿真设计，以FISCO BCOS框架为基础，设计与实现了基于区块链的个人健康数据保护原型系统，系统中实现了电子病历的上链存储、亲友节点的建立、基于多签名技术的数据访问和健康数据的共享合约，验证了项目研究思路的正确性；.(3)区块链在新领域的应用。设计与实现了基于区块链的学籍管理系统和基于区块链的工程项目管理系统，将区块链扩展到教育和工程项目领域。区块链学籍管理方便了学校对学生学籍信息的有效管理，实现了学籍数据的真实性，为国家机关、企事业单位招聘人才提供真实有效数据。采用区块链进行学籍信息管理有利于净化考试行业和就业市场的造假行为，从而构建健康的国家信用体系，基于区块链的工程项目管理提高了工程项目管理系统的信息化、智能化，提升了项目管理效率和工程质量可追溯性。.课题研究结果验证了采用区块链技术实施个人隐私信息保护的可行性，并将区块链技术扩展到了教育和工程项目领域，具有较好的示范性。另外，提出的新的共识算法和框架为其他研究者们继续深入研究提供借鉴，促进了区块链技术的创新应用和发展。