基于区块链的电子健康病历系统性能与安全性研究

发布时间：2021-03-23 03:25

　　传统的电子健康病历系统采用中心化建设思路,以医院为中心,患者的医疗数据由各个就诊医院独立维护。这样集中式的存储方案使得患者形成医疗数据孤岛,在转诊等日常行为中带来了诸多不便。通常来说,传统系统在医疗数据共享,数据安全,隐私保护等方面存在诸多问题。随着近十年区块链技术的蓬勃发展,其去中心化、不可篡改等特点给如何解决传统电子健康病历系统存在的难共享,安全性差,隐私保护不到位等问题带来了新的思路。本文基于区块链技术提出了新型电子健康病历系统模型,并初步实现了系统原型的设计与实现。考虑到区块链技术目前存在的性能瓶颈是阻碍新系统走向实际应用的关键问题,故在系统原型基础上详细分析了与医疗区块链网络相关的业务流程,然后基于测试工具进行了细粒度的性能分析和瓶颈定位。最后定位关键性能瓶颈在共识阶段和区块同步账本更新阶段。针对共识阶段存在的性能问题,提出了基于VRFs的拜占庭共识算法优化方案。从整体思路,算法设计,算法实现,对比测试分析逐步验证新算法在性能方面的优越性,最后阶段的实验分析表明新共识算法平均延迟降低到了30ms,整体Invoke吞吐量提高到了680tps,而且通过选举共识节点的策略避免了传统... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

测试实验使用的病历数据

图5.6 LevelDB写入操作各个阶段耗时分析图从图 5.6 测试结果可以看出，在写入过程中，Compaction 操作平均 12345826micros/op，耗时远高于其他操作，这也说明 Compaction 操作是影响写入效率的关键，是优化的重点环节。5.2 改进 LSM-Tree 存储模型提出与优化通过前期研究，发现每一轮共识过后的区块同步和账本更新伴随着频繁的LevelDB 读写操作。而 LevelDB 采用了传统 LSM- Tree 存储模型，其存在严重的写放大问题，是影响其性能的关键所在。本文根据联盟型电子健康病历系统产生的业务数据具有的 Big-Value 特征，提出了业务数据的键值对分离存储的思路：业务数据的键仍然以 LSM-Tree 形式存储，而键对应的值以文件存储形式单独存储，从而减小LSM-Tree 的规模，达到读写优化的目的。另外通过分析发现层级间的 Compaction 操作是解耦的，从而提出了多线程并行加速的优化策略，旨在提高 Compaction 过程的

【参考文献】：
期刊论文
[1]医疗领域区块链应用模式及面临挑战探讨[J]. 耿飙.  才智. 2018(24)
[2]浅析我国电子病历与电子健康档案数据共享[J]. 鲁玉芳.  信息技术与信息化. 2017(09)
[3]基于区块链技术的电子健康档案安全建设[J]. 黄永刚.  中华医学图书情报杂志. 2016(10)
[4]基于云计算的区域医疗信息化建设[J]. 石晓敬.  中华医学图书情报杂志. 2013(09)
[5]浅谈电子病历与电子健康档案发展历程[J]. 王小堃.  中国卫生产业. 2011(35)



本文编号：3095039