轻量级 ＲＦＩＤ 医疗信息系统安全协议的研究
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2021-02-06
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ＤＯＩ：１０．１３８７８／ ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０１７．０５．００６
郑立新
１，２
Ｊｉｘｉｎ ＭＡ
３
姚孝明
１
轻量级 ＲＦＩＤ 医疗信息系统安全协议的研究
摘要
针对未来医疗信息系统中采用轻量
级射频识别（ ＲＦＩＤ） 技 术的安全与隐私
保护问题，构建了医疗信息系统的通用
流程模型，并由此提出了既有安全协议
的改进方案． 新方案利用业务流程中前
导关联信息缩减搜索空间． 安全分析表
明，新方案能够有效平衡不可追踪性与
伸缩性 矛 盾 需 求，抗 击 各类 攻 击， 支 持
ＲＦＩＤ 标签复用，且与既有 ＥＰＣ Ｃ１Ｇ２ 标
准兼容．
关键词
射频识别（ ＲＦＩＤ）；隐私 保 护；不可
追踪性； 通 用 流 程 模 型； 标 签 复 用； 伸
缩性
中图分类号 ＴＰ３０９
文献标志码 Ａ
收稿日期 ２０１７⁃０６⁃２５
资助项目 国家自然科学基金 （６１４６２０２３）
作者简介
姚孝明，男，博士，教授，研究方向为隐私
保护、信息隐藏．ｘｉａｏｍｉｎｇｙａｏ＠ １６３．ｃｏｍ
１ 海南大学 信息科学技术学院，海口，５７０２２８
２ 海南大学 医院，海口，５７０２２８
３ 格林威治大学 计算与信息系统 系，伦敦，
ＳＥ１０ ９ＬＳ
０ 引言
射频识别（ＲＦＩＤ）技术由于能够无接触自动完成多个标签识别读
取而成为物联网核心技术，在包括医疗事故预防、信息处理等领域有
着广泛应用．但是，读卡器与 ＲＦＩＤ 标签之间的信道不安全，其中交换
的大量时空数据可能为恶意第三方所截获或偷听并用于数据挖掘或
大数据分析，其安全性及隐私保护成为近 １０ 年来业界普遍关注的
课题
［１⁃３］
．
由于硬方法如法拉第罩等大多成本高且使用限制多，目前大多
数研究人员都选择采用软方法，即通过相应的认证协议来达到期望
目标．后者又大抵分为两大类：１） 单个标签的双向认证协议
［４］
；２） 群
组标签的双向认证协议
［５⁃９］
．在上述协议方法基础上，一些方法甚至还
考虑了医疗信息系统的特殊要求，如业务场地、纸质表单核查等物理
限制
［１０⁃１１］
．
ＲＦＩＤ 技术应用的总的困难在于
［１２］
：１） ＲＦＩＤ 标签计算能力极其
有限， 难 以 完 成 复 杂 的 密 码 学 运 算； ２ ） 标 签 的 唯 一 性 （ ｕｎｉｑｕｅ
ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）或伸缩性（ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ） 与隐私保护所需的不可追踪性 （ ｕｎ⁃
ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ）之间的平衡．
我们发现，医疗信息系统中数据流具有显著的前导性关联流程
规则特点，即除挂号模块外，其他模块都采用上一模块关联数据作为
本模块的处理依据．例如，患者必须先挂号确定分诊科室，凭挂号单方
可得到相关医师的诊治；住院登记也必须具备相应主治医师的意见
等．这一流程规则能够为相应的匿名空间搜索提供良好的筛选机制，
从而有效地解决伸缩性与不可追踪性之间的平衡问题． 基于这一发
现，本文首先构建了一个包括门诊和住院在内的所有业务的通用数
据流程模型，围绕挂号、诊断、检查、用药等典型模块对既有协议进行
评估，指出其安全漏洞，由此提出了能够弥补那些漏洞并有效解决不
可追踪性与伸缩性平衡问题的改进方案，最后给出了详细的安全性
分析与性能比较讨论．
１ 通用数据流程模型
一般而言，患者就诊的基本流程包括：挂号、就诊、检查 ／ 检验、划
价、缴费、取药、治疗、离开医院 ／ 住院等．依据文献［１３］，患者数据流的
基本结构可概要地描述为若干子系统，如图 １ 所示．
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