密碼學於醫療資訊的探討與應用

The Study of Cryptography for Medical informatics system

陳硯勤(YEN-CHING CHEN)

指導教授 ： 蘇振隆

中原大學/工學院/生物醫學工程學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6840/CYCU.2008.00406

摘要

隨著網路的興起，醫院的新興醫療模式如遠距醫療也漸漸發展中，對於醫療資訊於網路傳輸時的保密性也日益看重。因此，為了防止懷有敵意的第三者入侵，可靠的通訊安全系統是必要的一個環節。
因此，本研究利用RSA(RSA Cryptography Standard)演算法、Tri-DES（Triple Data Encryption Standard）以及SHA1（Secure Hash Algorithm 1）函數，完成密碼演算功能模組，並將CT、MR、US與ECG等影像與文字檔案，各取三組影像進行512 bits與1024 Bits之金鑰的數位簽章與數位彌封服務測試，並觀察進行密碼服務後的資料增加量。本研究並測試產生128 bits、256 bits、512 bits與1024 bits之質數所需的時間、竄改驗證測試、憑證產生與解析功能。
演算測試結果顯示，512bits金鑰與1024bits金鑰，對上述檔案進行RSA加密演算大約各只需要0.5秒與1秒的時間，進行RSA解密演算則各約需要13秒與26秒。另外，在產生128bits、256bits、512bits大小之質數，約各需要2.45秒、32.1秒、328.1951秒，而產生1024bits大小之質數則平均需要572.1秒，整個密碼學的演算流程中，產生質數需要耗費的時間為最多，其次是解密演算。竄改驗證結果顯示，本研究驗證數位簽章成功率為100%；而數位彌封成功率無法達到100%，主要由於數位彌封沒有屬於自己唯一證明之雜湊值，故本研究所製作之模組無法正確判斷數位彌封資料之正確性。
本研究製作之數位簽章模組，可正確判斷資料內容適用於資訊傳輸。此外，建議在醫療資訊安全維護上仍然以數位簽章為較佳的方式。

關鍵字

醫療資訊 ； 雜湊函數 ； RSA ； Tri-DES ； 密碼學

並列摘要

Along with the network development, the new medical behavior mode such as telemedicine is more popular. The corresponded problem like security of sending patient’s information at medical information system becomes more important. Therefore, in order to against hacker invasion, a reliable communication security system is needed.
In this study, RSA (RSA Cryptography Standard), Tri-DES (Triple Data Encryption Standard) and SHA1 (Secure Hash Algorithm1) algorithms were used to build a series of encryption modules, and using these modules to encrypt CT, MR, US and ECG images and text files. The encryption key lengths of 512 bits and 1024 bits for these data are tested and severed as digital signature and digital envelope tools. The time cost for the module to generate 128 bits, 256 bits, 512 bits and 1024 bits primes are tested, and other functions like the doctoring of sending data test, generating and parsing certification files are also evaluated.
The testing results show that for 512 bits or 1024 bits key length, doing RSA encryption need about 0.5 second and 1 second, and RSA decryption need about 13 seconds and 27 seconds, respectively. And for generating 128, 256, 512, and 1024 bits size prime about 2.45 seconds, 32.1 seconds, 328.1951 seconds and 572.1 seconds are needed. Moreover,
For the result of doctoring data test shows that the modules function can validate the digital signature doctoring 100% successfully and the digital envelope can not be validated 100% in this study. Because of the digital envelope doesn’t have unique hash value, so the moulds that be established in this study can’t validate it correct every time.
The developed digital signature module in this study can check data correctly and suite to use in the communication for medical information. Moreover, we suggest that for security of the transmission of medical information digital signature is better choice.

並列關鍵字

Cryptography ； Medical Information ； Hash function ； RSA ； Tri-DES

參考文獻

9. 錢逸, 高度安全性轉診系統分析與建置. 2002, 中原大學--醫學工程所 碩士論文, 桃園縣中壢市中北路200號.

16. 蘇彥杰, 遠距居家照護資訊系統用戶端設計與製作. 2004, 中原大學醫學工程所 碩士論文, 桃園縣中壢市中北路200號.

17. 涂孟魁, 遠距居家照護資訊系統之醫療資訊管理子系統設計與製作. 2004, 中原大學 -- 醫學工程研究所 碩士論文, 桃園縣中壢市中北路200號.

8. Rivest, R.L., A. Shamir, and L. Adleman, A Method for Obtaining Digital Signature and Public-Key Cryptosystems. Communication of the A.C.M., 1978. Volume: 21 Issue (2): p. 120.-126

13. Hung-Min Sun, M.-E.W., Wei-Chi Ting, M. Jason Hinek, Dual RSA and Its Security Analysis. IEEE Transactions on information theory, August ,2007. 53(8): p. 2292-2933.