基于区块链的医疗物联网数据管理系统

《Scientific Reports》：Blockchain-enabled data management system of internet of medical things

　　

摘要

由于传统的集中式架构以及设备内置安全机制的不足，医疗物联网面临着严峻的安全挑战，包括易受网络攻击、数据伪造和未经授权的访问等。本文提出了一种基于联盟区块链的医疗物联网数据管理系统，旨在实现对各种医疗设备产生的数据进行安全且可审计的管理。该系统采用多层架构，包括数据层、网络层、共识层、合约层和应用层。它利用RAFT协议在经过授权的联盟节点之间实现账本一致性，通过SHA256哈希和RSA数字签名来确保交易完整性并验证数据来源，同时还采用了以RBAC为基础的混合授权模型，并结合元数据索引来提升查询效率。在4到10个联盟节点处理10,000笔健康数据的标准化测试环境下，该系统每秒可处理260到480笔交易，平均查询延迟为45到65毫秒。随着节点数量的增加，系统处理能力有所下降，但在所有测试配置下，查询延迟均保持在65毫秒以内。所提出的联盟区块链框架能够实现具有完整性保护、访问控制及可审计性的医疗物联网数据管理。在测试环境中，该系统的查询延迟可控制在65毫秒以内。未来还需要进一步进行实际应用测试，以评估共识形成与数据传播的延迟、计算与存储开销、能耗以及系统在故障发生时的恢复能力。