基于智慧医疗应用的数据差分隐私研究.pdf

摘要

随着智慧医疗的快速发展和信息网络的日益普及，保护隐私的网络数据发布研究近年来

受到了广泛关注，医疗数据已成为一种宝贵的数据资产，并不断地开发利用，极大地促进了

医疗服务水平的提高。但是，由于医疗领域的特殊性，医疗数据不仅承载着患者的健康状况

和医疗过程信息，还涉及到大量患者的个体敏感信息。具有相关背景知识的恶意攻击者可能

利用数据挖掘工具随意或频繁地收集和分析特定的信息，使得个人隐私数据遭到泄露。

本文介绍了差分隐私保护模型及面向网络图结构的差分隐私保护方法的研究现状，分析

比较了不同隐私保护方案模型的优缺点，并提出了针对医疗网络数据的差分隐私保护方案。

此方案基于社区密度聚集，并结合边连接概率扰动，而且引入相关系数k确保存在边相关数

据的差分隐私及其可用性，最终进行网络图发布。实验结果表明与现有的经典方案相比，本

文提出的方案在保护隐私的同时具有较高的可用性。

作为智慧医疗发展过程中信息的主要承载体，医疗数据发挥着重要作用。大量医疗机构

的建立为患者提供就医便利，随之而来的是医疗数据呈指数级增长。然而智慧医疗处于发展

初期，传统的医疗系统存在机构间互通性差、中心化架构的数据库易遭受“单点故障”等问题。

如何实现高效存储和安全共享医疗数据成为当下的研究热点之一。

近些年区块链技术的兴起为上述问题提供了新的解决思路。本文提出一种基于区块链的

智慧医疗数据隐私处理方案。在本方案中，利用区块链技术和IPFS相结合的方式实现去中心

化的分布式系统，医疗数据存储到IPFS中，并将返回的文件存储地址上传至区块链系统中，

实现医疗数据“链下存储、链上索引”，保证了数据的完整性、安全性和不可篡改等。其次将

统计的患者医疗数据采用差分隐私模型添加拉普拉斯噪声，在保留医疗数据科研价值的同时

减少了患者隐私信息泄露的风险。在此基础上，本文实现了基于区块链的智慧医疗数据安全

处理方案的原型系统，对未来实际应用有一定的理论与实践价值。

关键词:差分隐私，区块链，智慧医疗，隐私保护，医疗数据

Abstract

Withtherapiddevelopmentofsmartmedicineandtheincreasingpopularityofinformation

networks,theresearchonprivacyprotectionofnetworkdatareleasehasreceivedwidespread

attentioninrecentyears.Medicaldatahasbecomeavaluabledataassetandhasbeencontinuously

developedandutilized,whichhasgreatlypromotedtheimprovementofmedicalservicelevel.

However,publishingandusinguserdatawillmakeusersvulnerabletoreasoningattacks.Duetothe

particularityofthemedicalfield,medicaldatanotonlycarriesthehealthstatusandmedicalprocess

informationofpatients,butalsoinvolvesalargenumberofindividualsensitiveinformationof

patients.Maliciousattackerswithrelevantbackgroundknowledgemayusedataminingtoolsto

randomlyorfrequentlycollectandanalyzespecificinformation,whichmaycausepersonalprivacy