一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统技术方案

本发明专利技术涉及数据加密传输领域，具体涉及一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统，该系统包括：信息采集模块、信息预处理模块、密钥处理模块、信息加密模块、信息传输模块以及云平台处理模块，提取医疗数据中的特征，获取明文数据，构建加密字典以及第一密钥；将明文数据划分为多个明文段，在对明文段进行编码的过程中，根据第一密钥以及编码字典中每一行的频率对编码字典进行置乱；根据明文段的前缀在编码字典中的索引以及后缀在加密字典中对应的后缀编码获取明文段的码字，进一步得到密文数据；对密文数据进行传输解密，根据解密结果进行异常分析。本发明专利技术能同时实现加密和压缩，加密结果复杂，可确保医疗数据安全且高效传输。可确保医疗数据安全且高效传输。可确保医疗数据安全且高效传输。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统


[0001]本专利技术涉及数据加密传输领域，具体涉及一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统。

技术介绍

[0002]智慧医疗是智慧城市的一个重要组成部分，是综合应用医疗物联网、数据融合传输交换、云计算、城域网等技术，通过信息技术将医疗基础设施与IT基础设施进行融合，以“医疗云数据中心”为核心，跨越原有医疗系统的时空限制，并在此基础上进行智能决策，实现医疗服务最优化的医疗体系。
[0003]而云边协同的架构能够以计算、存储、网络、数据等各种资源分别协同方式，使得医疗数据的分析和处理由云端和边缘节点相互配合进行，极大提高了数据处理效率。在云边协同的过程中，涉及到边缘节点与云端之间医疗数据的传输与交互，为了提高传输的效率，需要对医疗数据进行压缩。由于医疗数据涉及患者的隐私，因此需要对边缘节点与云端之间传输交互的医疗数据进行加密。
[0004]现有的加密方法如AES、DES为分组加密方法，会将明文分为固定长度的多个明文组，当明文长度不足以分为固定长度的多个明文组时，需要对明文进行填充，最终得到的密文长度与填充之后的明文长度相同。因此现有的加密方法如AES、DES仅能达到加密的效果，无法达到压缩的效果。
[0005]现有的压缩方法如LZW、LZ等利用数据之间重复出现的规律进行压缩，使得最终的压缩结果中包含了原始数据中的数据规律，攻击者可利用数据规律解码得到原始数据。因此现有的压缩方法如LZW、LZ编码等仅能达到压缩的效果，无法达到加密的效果。
[0006]因此利用现有方法对医疗数据进行压缩加密需要先压缩再加密或先加密再压缩，效率较低。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统，所述系统包括：信息采集模块，采集医疗数据；信息预处理模块，提取医疗数据中的特征，根据医疗数据以及特征获取明文数据，所述明文数据中包含多个明文；密钥获取模块，将所有预设长度的二进制数作为后缀编码，将每个后缀编码随机分配给一种明文，将明文与后缀编码的对应结果作为加密字典；获取第一密钥；信息加密模块，将明文数据划分为多个明文段；构建一个空的编码字典；根据明文段的数量获取第二长度；依次对每个明文段进行编码，包括：S1：对第i个明文段进行编码，当i为1时，将0转换为长度为第二长度的二进制数，
将所得结果作为前缀编码，将第i个明文段中明文在加密字典中对应的后缀编码拼接在前缀编码之后，得到第i个明文段的码字；S2：当i大于1时，根据编码字典中每一行的频率获取待置乱行序列以及非待置乱行序列；获取第i个明文段的置乱位置序列；根据置乱位置序列、待置乱行序列以及非待置乱行序列对编码字典进行置乱；根据编码字典以及加密字典获取第i个明文段的前缀编码以及后缀编码；将后缀编码拼接在前缀编码之后，得到第i个明文段的码字；S3：将第i个明文段以及第i个明文段的码字填入到编码字典中索引为i的行中；依次将每个明文段的码字拼接在一起作为密文数据；信息传输模块，边缘节点将密文数据传输至云端；云平台处理模块，云端对密文数据进行解密，得到医疗数据以及特征，根据医疗数据以及特征进行异常分析。
[0008]优选的，所述根据明文段的数量获取第二长度，包括的步骤为：所有明文段的数量为m，将作为第二长度，其中为向上取整符号。
[0009]优选的，所述根据编码字典中每一行的频率获取待置乱行序列以及非待置乱行序列，包括的步骤为：获取编码字典中每一行的明文段列的内容作为所有已编码的明文段的前缀的次数，利用所述次数除以编码字典的行数i，将所得结果作为编码字典的每一行的频率；根据每一行的频率对所有行进行排序，当频率相同时，对频率相同的行按照每一行在编码字典中的顺序排序，将排序结果中前个行作为待置乱行，将所有待置乱行构成的序列作为待置乱行序列，其中为向下取整符；将排序结果中除待置乱行之外的每个行作为非待置乱行，将所有非待置乱行按照每个非待置乱行在编码字典中的顺序排列，得到非待置乱行序列。
[0010]优选的，所述获取第i个明文段的置乱位置序列，包括的步骤为：第一密钥为；当i=2时，将第一密钥中的作为第i个明文段对应的混沌参数，将混沌参数输入到Logistic混沌映射模型中迭代次，将混沌映射模型最后次迭代输出的结果作为第i个明文段对应的混沌序列，其中为向下取整符；当i大于2时，获取对第i
‑
1个明文段进行编码时得到的混沌序列中最后一个元素，将第一密钥中与作为第i个明文段对应的混沌参数；混沌参数输入到Logistic混沌映射模型中迭代次，将混沌映射模型次迭代输出的结果作为第i个明文段对应的混沌序列；将混沌序列中每个元素乘以i之后再向上取整，得到的结果构成的序列作为第i个明文段的置乱位置序列。
[0011]优选的，所述根据置乱位置序列、待置乱行序列以及非待置乱行序列对编码字典进行置乱，包括的步骤为：将置乱位置序列中每个元素依次作为待置乱行序列中每个待置乱行的置乱位置；将编码字典中的内容置为空；依次将待置乱行序列中每个待置乱行的内容放置在编码字典中，包括：第j个待置乱行的置乱位置为，获取编码字典中前i行中内容为空的行数d；当时，将第j个待置乱行的置乱位置的值更新为，其中%为取余数符号；获取编码字典中除第j+1行之外的所有内容为空的行，作为置乱目标行，将第j个待置乱行的内容放置在第个置乱目标行中；最终得到的编码字典为置乱后的编码字典。
[0012]优选的，所述根据编码字典以及加密字典获取第i个明文段的前缀编码以及后缀编码，包括的步骤为：当第i个明文段包含一个明文时，获取编码字典中空的前缀对应的索引，将索引转换为长度为第二长度的二进制数，作为第i个明文段的前缀编码；将第i个明文段包含的明文作为第i个明文段的后缀；当第i个明文段包含两个或两个以上的明文时，将第i个明文段中最后一个明文作为第i个明文段的后缀，将第i个明文段中其余明文构成的明文段作为第i个明文段的前缀；获取编码字典中第i个明文段的前缀对应的索引，将索引转换为长度为第二长度的二进制数，作为第i个明文段的前缀编码；将第i个明文段的后缀在加密字典中对应的后缀编码作为第i个明文段的后缀编码。
[0013]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：1．现有的加密方法如AES、DES仅能达到加密的效果，无法达到压缩的效果，现有的压缩方法如LZW、LZ编码等仅能达到压缩的效果，无法达到加密的效果，利用现有方法对医疗数据进行压缩加密需要先压缩再加密或先加密再压缩，效率较低。本专利技术可对医疗数据进行加密的同时实现医疗数据的压缩，因此本专利技术中的方法相对于现有的方法效率更高，确保了医疗数据的安全、高效传输；2．本专利技术中的加密字典存在非常多种可能性，因此密钥空间大，可抗暴力破解攻击；本专利技术通过加密字典获取明文段的后缀编码，攻击者在未掌握加密字典的情况下，无法根据后缀编码猜测出对应的前缀，确保了密文数据的安全性。
[0014]3．本专利技术通过在每次对明文段进行编码之前，对编码字典中已有的内容进行置乱，打破了编码字典中原有的顺序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统，其特征在于，所述系统包括：信息采集模块，采集医疗数据；信息预处理模块，提取医疗数据中的特征，根据医疗数据以及特征获取明文数据，所述明文数据中包含多个明文；密钥获取模块，将所有预设长度的二进制数作为后缀编码，将每个后缀编码随机分配给一种明文，将明文与后缀编码的对应结果作为加密字典；获取第一密钥；信息加密模块，将明文数据划分为多个明文段；构建一个空的编码字典；根据明文段的数量获取第二长度；依次对每个明文段进行编码，包括：S1：对第i个明文段进行编码，当i为1时，将0转换为长度为第二长度的二进制数，将所得结果作为前缀编码，将第i个明文段中明文在加密字典中对应的后缀编码拼接在前缀编码之后，得到第i个明文段的码字；S2：当i大于1时，根据编码字典中每一行的频率获取待置乱行序列以及非待置乱行序列；获取第i个明文段的置乱位置序列；根据置乱位置序列、待置乱行序列以及非待置乱行序列对编码字典进行置乱；根据编码字典以及加密字典获取第i个明文段的前缀编码以及后缀编码；将后缀编码拼接在前缀编码之后，得到第i个明文段的码字；S3：将第i个明文段以及第i个明文段的码字填入到编码字典中索引为i的行中；依次将每个明文段的码字拼接在一起作为密文数据；信息传输模块，边缘节点将密文数据传输至云端；云平台处理模块，云端对密文数据进行解密，得到医疗数据以及特征，根据医疗数据以及特征进行异常分析。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统，其特征在于，所述根据明文段的数量获取第二长度，包括的步骤为：所有明文段的数量为m，将作为第二长度，其中为向上取整符号。3.根据权利要求1所述的一种基于大数据与云边协同的智慧医疗系统，其特征在于，所述根据编码字典中每一行的频率获取待置乱行序列以及非待置乱行序列，包括的步骤为：获取编码字典中每一行的明文段列的内容作为所有已编码的明文段的前缀的次数，利用所述次数除以编码字典的行数i，将所得结果作为编码字典的每一行的频率；根据每一行的频率对所有行进行排序，当频率相同时，对频率相同的行按照每一行在编码字典中的顺序排序，将排序结果中前个行作为待置乱行，将所有待置乱行构成的序列作为待置乱行序列，其中为向下取整符号；将排序结果中除待置乱行之外的每个行作为非待置乱行，将所有非待置乱行按照每个非待置乱行在编码字典中的顺序排列，得到非待...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希锐，
申请(专利权)人：安徽汇迈信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：