自 动 化 学 报
ACTA AUTOMATICA SINICA
基于区块链的电子病历数据共享方案
牛淑芬
1
陈俐霞
1
李文婷
1
王彩芬
1
杜小妮
2
摘 要 以区块链为数据存储平台的电子病历系统是当下研究的热点. 存储在区块链上的数据是不可变的, 这加强了数据的
安全性. 本文提出了一个基于区块链的电子病历数据共享方案, 实现了患者和第三方数据用户在不侵犯患者隐私的前提下共
享患者电子病历. 本文使用私有链与联盟链构造方案的系统模型, 医院服务器上存储患者的电子病历密文, 私有链上存储患者
病历密文的哈希值和关键字索引, 联盟链上存储由关键字索引构成的安全索引. 同时本文利用可搜索加密技术实现了在联盟
链上对关键字的安全搜索, 运用代理重加密算法实现了第三方数据用户对患者电子病历的共享. 本文通过数值实验对方案进
行了性能评估.
关键词 电子病历, 区块链, 代理重加密, 可搜索加密, 数据共享
引用格式 牛淑芬, 陈俐霞, 李文婷, 王彩芬, 杜小妮. 基于区块链的电子病历共享方案. 自动化学报
DOI 10.16383/j.aas.c190801
Electronic Medical Record Data Sharing Scheme Based On Blockchain
NIU Shu-Fen
1
CHEN Li-Xia
1
LI Wen-Ting
1
WANG Cai-Fen
1
DU Xiao-Ni
2
Abstract The electronic medical record system with blockchain as the data storage platform is a key research topic.
The data stored in the blockchain is immutable and strengthens the security of data. This pap er proposes an electronic
medical record data sharing scheme based on blockchain. The scheme enables patients and third-party data users to share
the patient’s electronic medical records without infringing the patient’s privacy. This paper construct system model by
the private blockchain and consortium blockchain, and stores the patient’s electronic medical record ciphertext on the
hospital server. The hash of the patient’s medical record ciphertext and the keyword index are stored in the private
blo ckchain, and the security index consisting of the keyword index is stored in the consortium blockchain. At the same
time, the searchable encryption technology is used to implement secure search of keywords in the consortium blockchain,
the proxy re-encryption algorithm realizes the sharing of electronic medical records of patients by third-party data users.
The performance evaluation of the scheme is carried out by numerical simulation.
Key words Electronic medical record, blockchain, proxy re-encryption, searchable encryption, data sharing
Citation Niu Shu-Fen, Chen Li-Xia, Li Wen-Ting, Wang Cai-Fen, Du Xiao-Ni. Electronic medical record data sharing
scheme based on blockchain. Acta Automatica Sinica
随着时代的变化, 科技已渐渐融入人类生活的
各个方面. 从前传统的医疗保健体系已然跟不上当
代便捷生活的脚步, 电子病历的出现更加有效地解
决了当下患者诊断信息的存储、查询、数据共享和
医疗错误等问题
[1]
. 电子病历使患者拥有一个更全
面的诊断信息, 在就诊时能够让医生更快捷、准确的
了解患者以往病情, 并给出新的诊断结果. 文献 [2-4]
为电子病历的应用提供了切实的范例. 区块链本质
收稿日期 2019-11-25 录用日期 2020-05-12
Manuscript received November 25, 2019; accepted May 12, 2020
国家自然科学基金 (61562077, 61662071, 61662069, 61772022)
Supported by National Natural Science Foundation of China
(61562077, 61662071, 61662069, 61772022)
1. 西北师范大学计算机科学与工程学院 甘肃兰州 730070 2. 西北
师范大学数学与统计学院 甘肃兰州 730070
1. College Of Computer Science And Engineering，Northwest
Normal University， Gansu， Lanzhou 730070 2. College
Of Mathematics And Statistics， Northwest Normal Univer-
sity，Gansu，Lanzhou 730070
上是一个去中心化的分布式存储系统, 能够为电子
病历提供平台支持, 生成永久、不可逆向修改的记
录
[5−7]
. 近年来, 鉴于区块链对电子病历应用的优
势, 多位学者相继提出了针对不同问题的方案. Yue
等
[8]
提出一种基于区块链的数据网关架构, 并且利
用多方安全计算使第三方用户在不侵犯患者隐私的
情况下对存储数据进行计算. 文献 [9] 提出了基于区
块链的数据共享框架, 解决了与云中敏感信息相关
的访问控制问题. 该方案是基于许可链构造的, 只允
许受邀用户访问数据. 张等
[10]
构造了一个基于区
块链的医疗系统, 该系统构建于联盟链之上, 通过实
用拜占庭容错算法, 保证以很小的算力来实现系统
安全稳定的运行, 同时能够防止医疗数据被篡改、泄
露. Chen 等
[11]
提出一种基于区块链共享医联体数
据服务的框架, 重点突出了实施方案不依赖于任何
不可信的第三方的特性, 可实现患者数据的安全存
储与隐私保护. 文献 [12] 构建了一种基于区块链的
网络首发时间：2020-05-26 10:27:44
网络首发地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2109.TP.20200525.1357.001.html
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