BÁO cáo xây DỰNG WEBSITE QUẢN lý BỆNH án TRÊN nền TẢNG HYPERLEDGER

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ BLOCKCHAIN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG WEBSITE QUẢN LÝ BỆNH ÁN TRÊN NỀN TẢNG HYPERLEDGER SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN MẠNH ĐỨC LỚP: 19TCLC_DT2 NHÓM: NGUYỄN VĂN VĨNH LỚP: 19TCLC_DT2 NHÓM: GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TẤN KHƠI Đà Nẵng, 11/ 2022 Cơng nghệ Blockchain MỤC LỤC Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain DANH SÁCH HÌNH VẼ Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain DANH SÁCH BẢNG BIỂU Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain MỞ ĐẦU Chuỗi khối danh sách ngày tăng ghi liên kết với mạng phân tán Các ghi liên kết gọi sổ có chất khơng thay đổi, cung cấp khả chống lại thay đổi Chuỗi khối cung cấp cách an toàn để xử lý liệu mơi trường phân tán Nó tham gia rộng rãi vào tiền điện tử ngày đầu nhiên, ứng dụng bitcoin thúc đẩy truyền cảm hứng cho ứng dụng khác để điều chỉnh khái niệm Ứng dụng chăm sóc sức khỏe địi hỏi blockchain phải có tính bảo mật cao, cung cấp mơi trường đáng tin cậy so với blockchain truyền thống, nghĩa theo thiết kế phải blockchain cấp doanh nghiệp cách hạn chế quyền truy cập công chúng Hyperledger Fabric đáp ứng tất yêu cầu việc cung cấp môi trường an tồn phân tán cho hệ thống chăm sóc sức khỏe Trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, có nhiều lĩnh vực áp dụng Hyperledger Fabric, trọng tâm quản lý hồ sơ bệnh án bệnh nhân Theo truyền thống, hồ sơ y tế lưu trữ tập trung sở liệu mà bệnh viện sở hữu truy cập được, điều gây nhiều vấn đề cho bệnh nhân Ở đây, việc áp dụng Hyperledger Fabric mở đường cho giao dịch suôn sẻ nhiều cho bệnh nhân bệnh viện liên quan Mục đích để xem xét kịch thực tế cách xử lý hồ sơ, cách bệnh nhân tương tác giới thực thiết kế hệ thống sử dụng Hyperledger Fabric để giải vấn đề lớn khơng muốn nói tất Bằng cách sử dụng kiến trúc đề xuất, mô thực với kịch xác định so sánh với hệ thống sở liệu truyền thống, đồng thời thảo luận ưu điểm nhược điểm việc sử dụng kết cấu Hyperledger Điều cung cấp tranh rõ ràng việc liệu Hyperledger Fabric có phù hợp để trì hồ sơ y tế bệnh nhân hay khơng, liệu có thiếu sót cơng nghệ ngăn cản việc điều chỉnh hoàn toàn Hyperledger Fabric trường hợp nói hay khơng Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đặt vấn đề: Blockchain trở nên phổ biến nhờ thiết kế phi tập trung, sở liệu chống thay đổi xử lý liệu an toàn chứng tỏ hệ thống an toàn nhiều Bắt đầu với ý tưởng có khối bảo mật mật mã để trì tài liệu có dấu thời gian cố định để triển khai làm sở cho tiền điện tử bitcoin, để có chuỗi khối phân loại doanh nghiệp, phát triển nhanh chóng Theo truyền thống, sử dụng rộng rãi lĩnh vực tài chính, sau phát triển huy hồng Bitcoin, số cơng nghệ Chuỗi khối khác xuất để tăng cường sử dụng bên cạnh khía cạnh tài bắt đầu lan rộng nguồn gốc sang nhiều lĩnh vực khác chăm sóc sức khỏe, chuỗi cung ứng khái niệm công nghiệp 4.0 khác Do xử lý liệu an toàn mạng phi tập trung, cung cấp cách hiệu để xử lý liệu Như trường hợp Bitcoin từ bắt đầu cơng nghệ này, mục tiêu Bitcoin cung cấp quyền truy cập vào phong trào tài ẩn danh, đáng tin cậy, bảo mật kiểm tra Hơn nữa, blockchain tạo kho lưu trữ liệu đáng tin cậy an toàn cách sử dụng kỹ thuật mã hóa với kết hợp thủ tục đồng thuận phân tán Trong trường hợp Bitcoin, đảm bảo ngăn chặn tham gia bên thứ ba vào giao dịch Chuỗi khối chủ yếu sử dụng khái niệm sổ phân tán, đại diện cuối chuỗi có trật tự tương quan số giao dịch tài Các giao dịch diễn mạng không đáng tin cậy sử dụng chứng nhiệm vụ để hoàn thành thỏa thuận bên Mặc dù Blockchain tất người u thích, dự kiến có tác động lớn năm tới sử dụng đáng kể lĩnh vực quản lý chuỗi cung ứng, IoT- Internet vạn vật, chăm sóc sức khỏe nhiều tương lai Chuỗi khối sử dụng chăm sóc sức khỏe cho luồng truyền liệu an tồn thích hợp để đảm bảo tính bảo mật liệu nhạy cảm, để theo dõi bệnh nhân sở y tế cho phép minh bạch phương pháp điều trị cung cấp cho bệnh nhân Quản lý hồ sơ bệnh án bệnh nhân ln cơng việc tẻ nhạt liệu nhạy cảm cần xử lý cẩn thận Hồ sơ sức khỏe điện tử (EHR) giúp dễ dàng truy xuất nguồn gốc lịch sử y tế bệnh nhân, cung cấp thêm thông tin cho bác sĩ giúp họ khám phá ngân hàng liệu sức khỏe bệnh nhân để đưa định phù hợp việc cung cấp phương pháp điều trị tốt nhất, có vấn đề riêng Khi nói đến EHR, cần phải ý thêm để cung cấp tính bảo mật, khả truy cập dễ dàng kiểm tra Ví dụ, nghĩ thông tin, đặc biệt liệu cá Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain nhân lưu trữ trực tuyến chuyển giao trực tuyến lúc đầu, mối quan tâm lớn thao tác liệu, mát bị đánh cắp khác dẫn đến liệu khơng có sẵn khoảng thời gian cần thiết Thực truyền liệu an toàn đáng tin cậy tổ chức qua mạng không bảo mật Việc có EHR cho người tạo lượng lớn liệu phải xử lý hệ thống tập trung "Nói cách dễ hiểu, lĩnh vực tài chính, tổng số giao dịch tài Bitcoin thực đạt 400 triệu giao dịch mười năm Trong bối cảnh này, lĩnh vực y tế Brazil, có 1,4 tỷ lượt bệnh nhân đến khám năm 2018 Hệ thống y tế hợp Tại Trung Quốc, có khoảng tỷ lượt bệnh nhân vào năm 2017."[4] Điều lại tạo nhiều vấn đề khác khả bảo trì, khả tiếp cận, bảo mật, độ tin cậy khả tương tác Để tránh xa tình có vấn đề vậy, blockchain điều chỉnh để xử lý liệu bệnh nhân Việc áp dụng công nghệ chuỗi khối lĩnh vực chăm sóc sức khỏe chuyển đổi hệ thống có cách cung cấp độ tin cậy cao khả truy cập dễ dàng thông qua mạng phân tán, bảo mật cách sử dụng phương pháp mã hóa khả kiểm tra thơng qua ghi bất biến Để đạt tất yêu cầu này, chuỗi khối phải có tính nói với mạng phân loại doanh nghiệp để hạn chế quyền truy cập công khai mà không phép Hyperledger Fabric đáp ứng điều cách cung cấp xác loại chuỗi khối Hyper-ledger Fabric cung cấp mạng chuỗi khối cấp doanh nghiệp sử dụng khái niệm hợp đồng thông minh để thực giao dịch mạng Điều chứng minh giải pháp tuyệt vời việc giải vấn đề đặt hệ thống sở liệu truyền thống lĩnh vực chăm sóc sức khỏe với vấn đề liên quan đến lĩnh vực chăm sóc sức khỏe Trong báo này, nội dung thảo luận quản lý liệu bệnh nhân, trình truyền liệu an toàn linh hoạt chuyên gia y tế thuộc tổ chức khác cung cấp khả tiếp cận dễ dàng cho bệnh nhân thông qua việc sử dụng Hyperledger Fabric 1.2 Mục đích: Chăm sóc sức khỏe ngành công nghiệp quan trọng có Trong thời đại cơng nghệ đổi này, ngành Chăm sóc sức khỏe đơi tạo ảo tưởng ngoại lệ Nếu nghĩ nó, nhiều cơng việc Bệnh viện, chẳng hạn lưu trữ quản lý liệu bệnh nhân, thực giống cách thực thập kỷ trước Mặt khác, thấy số liệu thống kê tuổi thọ tỷ lệ tử vong cho thấy có đổi lớn ngành chăm sóc sức khỏe Để giải mã tuyên bố mâu thuẫn này, cần hiểu khác biệt đổi theo chiều dọc chiều ngang Đổi theo chiều dọc nói đổi cụ thể cho lĩnh vực Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain ngành đổi theo chiều ngang đổi xuyên suốt ngành ngành dọc khác [2] Mặc dù có nhiều đổi theo chiều dọc lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, đổi theo chiều ngang chưa tương tác tốt với ngành Chuỗi khối ví dụ tuyệt vời đổi theo chiều ngang, điều có lợi cho ngành chăm sóc sức khỏe liên quan đến việc lưu trữ chia sẻ liệu bệnh nhân điện tử Để hiểu việc sử dụng chuỗi khối quản lý liệu bệnh nhân, cần sâu vào số yêu cầu miền này: • Khả tương tác có lẽ yêu cầu lớn việc truy cập vào tiền sử bệnh bệnh nhân điều cần thiết để kê đơn thuốc xác Lý tưởng liệu bệnh nhân sử dụng tổ chức chăm sóc sức khỏe khác bên liên quan khác bệnh nhân, bác sĩ, v.v • Quyền riêng tư bảo mật khía cạnh quan trọng khác cần tính đến Hồ sơ sức khỏe chứa thơng tin cá nhân, tính bảo mật thơng tin khơng nên bị xâm phạm • Hồ sơ sức khỏe phải kiểm tra khơng bị giả mạo Cần có hệ thống minh bạch an tồn, thay đổi trạng thái sở liệu ghi lại truy ngược lại thực thể thực thay đổi • Cần có hệ thống lấy bệnh nhân làm trung tâm để bệnh nhân kiểm sốt liệu Với yêu cầu nêu trên, việc sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống tập trung trở nên khó khăn Cách tiếp cận tập trung gây khó khăn việc đáp ứng yêu cầu khả tương tác liệu lưu trữ sở liệu trung tâm tổ chức khả chặn thơng tin xảy Ngồi ra, cần phải có mức độ tin cậy cao hệ thống khơng có tính minh bạch quản trị viên sở liệu tập trung thao túng liệu (giả mạo) mà khơng bị theo dõi Một bất lợi khác có điểm thất bại Một blockchain phép phù hợp với tình Chuỗi khối sổ phân tán không thay đổi Chuỗi khối phép (riêng tư) không mở cho tất người mà người tham gia đáng tin cậy chọn phần hệ thống Nó thuận lợi cho khả tương tác hệ thống phân tán Nó phương tiện an toàn đáng tin cậy đáp ứng yêu cầu quyền riêng tư bảo mật Nó cung cấp hệ thống kiểm tra chống giả mạo chuỗi khối bất biến lịch sử giao dịch ghi lại Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain Tóm lại, động lực cho dự án sử dụng chuỗi khối cấp phép để thiết kế hệ thống quản lý liệu bệnh nhân (dưới dạng hồ sơ sức khỏe điện tử) lấy bệnh nhân làm trung tâm trao quyền cho bệnh nhân kiểm soát liệu liệu tốt Hệ thống tính đến yếu tố khả tương tác, quyền riêng tư, bảo mật, tính minh bạch khả kiểm tra hồ sơ sức khỏe điện tử 1.3 Giới thiệu Hyperledger Fabric: Chuỗi khối xuất hai thập kỷ qua cơng nghệ liên quan đến nhiều bên thực thể thực thể đáng tin cậy và/hoặc khơng đáng tin cậy nên Chuỗi khối chưa xem xét cho ứng dụng doanh nghiệp Nhưng với khái niệm blockchain phép, nhiều công nghệ xuất cho mạng blockchain đáng tin cậy Một số ví dụ chuỗi khối phép NEM, Quorum, Chain core Hyperledger Fabric Linux bắt đầu dự án Hyperledger Fabric, chuỗi khối riêng tư phép Nó cung cấp mạng sổ phân tán bất biến phép cho doanh nghiệp thực giao dịch công khai bí mật mạng Nó cung cấp mạng đáng tin cậy mạng chia sẻ cho phép bên đáng tin cậy tham gia vào mạng đáng tin cậy Nó cung cấp mạng mạng cho phép người tham gia giao tiếp giao dịch khơng bí mật bí mật với thực thể mạng khác theo u cầu Vì chuỗi khối có sổ bất biến sổ thêm vào sau phê duyệt giao dịch Các thuật toán khác sử dụng chuỗi khối công khai, Proof of Work (PoW) Proof of Stake (PoS) ví dụ thuật toán sử dụng phê duyệt giao dịch Các thuật toán dựa đồng thuận yêu cầu số người tham gia đồng thuận để phê duyệt giao dịch Cách tiếp cận không tuân thủ nói đến giao dịch doanh nghiệp, khơng phải lúc cần có chấp thuận tất người tham gia, cần hai người tham gia chí chấp thuận người tham gia đủ cho số giao dịch định đồng thuận với PoW PoS Để khắc phục nhược điểm này, sách chứng thực giới thiệu Hyperledger Fabric để phê duyệt giao dịch người tham gia định vai trò họ Mạng Hyperledger Fabric liên quan đến nhiều vai trò thành phần dễ giải thích sau xác định vai trị thành phần này: • Membership service provider (MSP): tất thực thể mạng Hyperledger Fabric tự đăng ký sử dụng nhà cung cấp dịch vụ thành viên Mọi tổ chức Hyperledger Fabric có MSP riêng sau đó, MSP chung yêu cầu để thực giao dịch mạng Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain • Distributed ledger: Hyperledger Fabric cung cấp sổ bất biến với ngang hàng cam kết thêm vào sau giao dịch thành công Mỗi sổ có thêm hai thành phần trạng thái giới nhật ký giao dịch Trạng thái giới có trạng thái sổ nhật ký giao dịch lưu giữ hồ sơ tất giao dịch dẫn đến trạng thái giới • Consensus: Nó xảy Hyperledger Fabric thơng qua số đồng nghiệp định Chính sách xác nhận xác định có đồng nghiệp phải phê duyệt giao dịch trước sổ thêm vào • Smart contracts: Đây mã chương trình cung cấp cho người tham gia Hyperledger Fabric quyền truy cập có kiểm sốt vào sổ Mọi nhiệm vụ chức thực Hyperledger Fabric thông qua hợp đồng thông minh xác định trước Các hợp đồng thông minh viết lập trình chung Go, Javascript, Java, v.v khơng phải ngôn ngữ dành riêng cho miền • Chaincode: Đó gói hợp đồng thơng minh sách chứng thực xác định kênh thời điểm tạo kênh tất người tham gia kênh phải phê duyệt chaincode để tham gia vào giao dịch thông qua kênh Chaincode chứa tất tác vụ thực mạng • Channel: Mạng blockchain phép người tham gia phép truy cập Tất giao dịch Hyperledger Fabric thực thông qua kênh • Peer: Các thực thể mạng chứa sổ liên quan trực tiếp đến giao dịch Các tổ chức tham gia vào Hyperledger Fabric kết nối với mạng cách sử dụng đồng nghiệp Có hai loại đồng nghiệp: Đồng nghiệp xác nhận chịu trách nhiệm xác nhận giao dịch theo sách xác định Trong đồng nghiệp xác nhận cam kết giao dịch xác nhận số lượng tối thiểu đồng nghiệp xác nhận theo sách chứng thực • Orderer: Một thực thể mạng chịu trách nhiệm đặt hàng giao dịch giao dịch thêm vào tất sổ sau xác nhận Có thể có nhiều người đặt hàng mạng lưới tạo thành dịch vụ đặt hàng Sau xác định thành phần vai trò, Hyperledger Fabric giải thích chuỗi khối tổ chức quản trị viên cho phép, truy cập kênh thông qua đồng nghiệp Vai trị đồng nghiệp nhận cách sử dụng MSP Các tổ chức có nhiều đồng nghiệp đồng nghiệp đóng vai trị vừa đồng nghiệp cam kết vừa đồng nghiệp xác nhận Một ứng dụng SDK cung cấp cổng để Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain tổ chức truy cập vào kênh Thông qua ứng dụng này, tổ chức phép yêu cầu giao dịch Các đồng nghiệp chứng thực xác nhận giao dịch sau xác thực gửi chúng cho Người đặt hàng Người đặt hàng đặt hàng chuỗi giao dịch sau gửi chuỗi cho đồng nghiệp cam kết Các đồng nghiệp cam kết sau xác minh giao dịch xác nhận đồng nghiệp xác nhận cam kết giao dịch Trong Hyperledger Fabric, tất đồng nghiệp cam kết chứa sổ cập nhật tất sổ đồng thời 1.4 Hyperledger Fabric Hệ thống bệnh án: Hyperledger Fabric cung cấp giải pháp khả thi cho vấn đề đặt xử lý Hồ sơ sức khỏe điện tử (EHR) Là chuỗi khối phép, Hyperledger Fabric cho phép người tham gia nhận dạng (các tổ chức y tế) tham gia vào giao dịch, tạo hệ thống người tham gia đáng tin cậy 'có khả năng' Như giải thích phần trước, sổ phân tán Hyperledger Fabric sử dụng để phân cấp EHR, giúp giải vấn đề tập trung hóa hồ sơ, nhằm tránh điểm lỗi trì tính sẵn sàng cao, đồng thời giảm chi phí chuyển EHR sang viện y tế khác trường hợp cần thiết cách loại bỏ người trung gian Do đó, liệu minh bạch cho bệnh nhân Sổ bất biến mang lại lợi trì tính tồn vẹn EHR lịch sử y tế bệnh nhân theo dõi dễ dàng, đạt khả kiểm tốn EHR u cầu mức độ bảo mật cao, hạn chế quyền truy cập vào hồ sơ nhân viên ủy quyền mức độ mã hóa cao Hyperledger Fabric cung cấp nhiều tính cắm khác hỗ trợ việc Một tính đáng ý liên hệ thơng minh mà qua truy cập sổ cái, sử dụng chức cốt lõi hệ thống y tế xây dựng với hợp đồng thơng minh Ví dụ: xác định cách tạo EHR, có quyền truy cập vào nó, sửa đổi nội dung EHR nhiều chức khác Cũng có trường hợp bệnh nhân muốn thu hồi quyền truy cập vào bác sĩ tổ chức y tế cụ thể cấp quyền truy cập cho người khác, điều đạt với trợ giúp hợp đồng thông minh Do hợp đồng thông minh chức cốt lõi hệ thống xác định, chức tách thành nhiều liên hệ thơng minh cung cấp khả bảo trì hệ thống Ví dụ, trường hợp có thay đổi hành vi hệ thống, chức cung cấp cho bác sĩ, xác định hợp đồng thơng minh dễ dàng thay hợp đồng thông minh khác mà khơng ảnh hưởng đến tồn hệ thống chăm sóc sức khỏe Một ưu điểm lớn khác việc sử dụng Hyperledger Fabric khái niệm thu thập liệu riêng tư, điều cho phép tổ chức tham gia giữ liệu họ chế độ riêng tư với tổ chức khác trì tính chất phi tập trung Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain Hyperledger Fabric Điều đạt cách lưu trữ liệu sưu tập riêng sưu tập thuộc sở hữu nhiều tổ chức giá trị băm liệu phân phối mạng Nếu tổ chức bên sưu tập muốn kiểm tra tính tồn vẹn liệu, tổ chức yêu cầu giá trị băm sưu tập kiểm tra giá trị với giá trị mà có thời điểm Ngồi ra, liệu thực tế khơng truyền mạng khơng rời khỏi sưu tập Trong hệ thống chăm sóc sức khỏe, việc thu thập liệu riêng tư phục vụ mục đích cách cung cấp bảo mật mã hóa cần thiết cho EHR Sau đó, có thành phần bổ sung hỗ trợ hoạt động trơn tru hệ thống chăm sóc sức khỏe, chẳng hạn Cơ quan cấp chứng chỉ, sử dụng mà bệnh nhân, bác sĩ bệnh viện ủy quyền kỹ thuật số Tương tự, có nhiều thành phần mơ-đun khác giải thách thức hệ thống chăm sóc sức khỏe Hệ thống chăm sóc sức khỏe sử dụng Hyperledger Fabric chia thành nhiều thành phần Đầu tiên, thân mạng với số bệnh viện tổ chức với nút ngang hàng họ để lưu trữ hợp đồng thông minh xác định cách hệ thống chăm sóc sức khỏe vận hành sổ phân tán lưu trữ EHR Sau đó, kênh mạng nơi diễn giao tiếp bệnh viện Tiếp theo chức hệ thống chăm sóc sức khỏe, cách thức hoạt động xác định hợp đồng thông minh Giao tiếp người dùng bệnh nhân/bác sĩ diễn thông qua API cung cấp Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK), sau gọi chức hợp đồng thông minh để thực giao dịch Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain CHƯƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG Mơ tả hệ thống: Kiến trúc hệ thống quản lý liệu bệnh nhân bao gồm thành phần sau: Một kênh liên lạc, tập đoàn bao gồm hai tổ chức (bệnh viện), Nhà cung cấp dịch vụ thành viên (MSP) Cơ quan cấp chứng cho bệnh viện, cá nhân ngang hàng bệnh viện, sổ với trạng thái giới bệnh viện ngang hàng, chuỗi mã triển khai bệnh viện ngang hàng, dịch vụ đặt hàng với nút đặt hàng, sách xác nhận, tác nhân ứng dụng web Có thể tham khảo Hình 2.1 để hiểu rõ kiến trúc đề xuất Để giữ cho kiến trúc đơn giản mở rộng, có kênh (kênh C) hệ thống Tất tổ chức bệnh viện truy cập vào kênh để thực giao dịch Ban đầu, hai bệnh viện (tổ chức) phần kiến trúc có linh hoạt nhiều bệnh viện thêm vào cần thiết Mỗi bệnh viện có Nhà cung cấp dịch vụ thành viên (MSP) Cơ quan cấp chứng (CA) riêng chịu trách nhiệm tạo cặp khóa cơng khai-riêng tư cho tổ chức ký chứng Các tổ chức tương tác trực tiếp với kênh mạng Hyperledger Fabric, họ cần đồng nghiệp để truy cập kênh Ở có đồng đẳng cho bệnh viện Mỗi ngang hàng có sở liệu trạng thái bao gồm trạng thái giới mạng Khi giao dịch tạo, đọc, cập nhật xóa thực hiện, trạng thái giới cập nhật cho tất sổ ngang hàng Hợp đồng thông minh viết cho loại tương tác cần thiết với mạng Hyperledger Fabric Các hợp đồng thơng minh đóng gói thành mã chuỗi mã chuỗi triển khai nút ngang hàng cho bệnh viện Bất kỳ giao dịch xác thực người ngang hàng chuyển đến dịch vụ đặt hàng nơi hành động định theo sách xác nhận hoạt động Trong kiến trúc chúng tơi, có nút trình đặt hàng, triển khai thực tế, sử dụng nhiều trình đặt hàng, điều làm cho hệ thống trở nên đáng tin cậy có khả chịu lỗi cao Liên quan đến sách chứng thực, định tổ chức cần thực thi mã chuỗi để xác thực giao dịch, kiên trì với sách chứng thực mặc định hai tổ chức bệnh viện cần phê duyệt giao dịch Có ba tác nhân hệ thống quản trị viên, bác sĩ bệnh nhân Mỗi tổ chức có quản trị viên chịu trách nhiệm đăng ký bác sĩ bệnh nhân Các bác sĩ người hành nghề y bệnh nhân người dùng mà hồ sơ y tế tạo sổ phân tán Một ứng dụng web bao gồm giao diện người dùng phụ trợ đóng vai trị giao diện tác nhân mạng Hyper-ledger Fabric Chỉ người dùng cấp quyền đăng nhập vào hệ thống thực nhiệm vụ giao Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain Hình 1: Mơ hình kiến trúc Kiến trúc mơ tả kiến trúc triển khai cho nguyên mẫu Nó có nhiều ưu điểm đơn giản an tồn dễ dàng mở rộng, phiên tinh chỉnh Trong giai đoạn đầu dự án này, nhiều ý tưởng đưa kiến trúc đặc biệt đáng đề cập Ý tưởng cho kiến trúc tổ chức bệnh viện tham gia mạng có kênh riêng Sẽ có hai đồng nghiệp (một đồng nghiệp bác sĩ đồng nghiệp bệnh nhân) cho tổ chức Mỗi đồng đẳng có trạng thái giới mã chuỗi dành riêng cho tổ chức Bệnh nhân bác sĩ tương tác với mạng blockchain thông qua giao diện web khác Lợi ích thiết kế bảo mật quyền riêng tư Vì liệu bệnh nhân xuất kênh cụ thể mà bệnh viện mà bệnh nhân đến thăm, nên bác sĩ bệnh nhân khác truy cập liệu Hạn chế đáng kể phức tạp khả mở rộng Số lượng kênh thiết kế tăng tuyến tính số lượng bệnh viện thêm vào mạng chuỗi khối Sau đó, người ta nhận đạt tính bảo mật quyền riêng tư mà không làm tăng độ phức tạp cách giới thiệu kênh cho tổ chức, sử dụng tính Hyperledger Fabric có tên Thu thập liệu riêng tư Do kiến trúc không theo đuổi thêm Việc thu thập liệu cá nhân việc sử dụng cho trường hợp sử dụng quản lý liệu bệnh nhân thảo luận chi tiết phần 1.5 Quy trình hoạt động: Mỗi bệnh viện có quản trị viên chịu trách nhiệm đăng ký bác sĩ bệnh viện bệnh nhân đến bệnh viện Hệ thống Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain Quản lý Dữ liệu Bệnh nhân đăng ký bệnh nhân trao toàn quyền hồ sơ sức khỏe họ cho bệnh nhân; Mỗi bệnh viện có hồ sơ sức khỏe bệnh nhân sổ họ Bệnh nhân có quyền cho phép bác sĩ cập nhật hồ sơ sức khỏe hạn chế bác sĩ Điều cho phép bệnh nhân di chuyển dễ dàng từ bác sĩ sang bác sĩ khác bệnh viện sang bệnh viện khác mạng Hyperledger Fabric Tại thời điểm đăng ký bệnh nhân, bác sĩ định cho bệnh nhân Hồ sơ sức khỏe bệnh nhân có hai phần; liệu cá nhân liệu y tế Dữ liệu cá nhân chứa trường tên, id, địa Bệnh nhân có quyền đọc cập nhật liệu cá nhân họ đọc liệu y tế thực thay đổi Ngồi ra, bệnh nhân có quyền cấp quyền truy cập hồ sơ sức khỏe cho bác sĩ khác thu hồi quyền truy cập từ bác sĩ nào họ muốn Khi bác sĩ định cho bệnh nhân nào, anh ấy/cô có quyền truy cập vào hồ sơ sức khỏe bệnh nhân Các bác sĩ đọc hồ sơ sức khỏe bệnh nhân cập nhật liệu y tế hồ sơ sức khỏe bệnh nhân cần thiết Sau bệnh nhân thu hồi quyền truy cập bác sĩ, bác sĩ truy cập vào hồ sơ sức khỏe bệnh nhân Nhiều kịch xảy hệ thống xem xét tương tác tác nhân liên quan Trong phần phụ sau đây, chúng tơi thảo luận số tình phổ biến 1.6 Bảo mật: Bảo mật EHR vơ quan trọng hệ thống chăm sóc sức khỏe Để cung cấp bảo mật cho EHR, Thu thập liệu cá nhân sử dụng Thu thập liệu riêng tư cung cấp cách để giữ liệu xử lý tổ chức mạng chế độ riêng tư trì sổ phân tán cho liệu Bằng cách này, tổ chức tham gia mạng thấy giao dịch thực liệu thực tế thay vào có giá trị băm liệu Điều định nghĩa sưu tập mà liệu liên kết Dữ liệu nằm sở liệu riêng với tổ chức phép truy cập Nếu trường hợp người dùng/tổ chức khác khơng có quyền truy cập vào sưu tập cố truy cập vào nó, hợp đồng thơng minh xác minh mspID chi tiết khác từ chối quyền truy cập Điều hình dung từ Hình 2.2 Quyền truy cập vào sưu tập xác định cấu hình sưu tập Chỉ giá trị băm liệu xác nhận đồng nghiệp, sau xếp ghi vào sổ đồng nghiệp khác mạng Ngay gửi phản hồi đề xuất trở lại máy khách, giá trị băm gửi lại với đọc/ghi liệu công khai Trong hệ thống chăm sóc sức khỏe, điều kết hợp cách xác định tập hợp sưu tập cho bệnh viện tham gia vào mạng Điều phải xác định Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain trước triển khai chuỗi mã vào mạng cấu hình phần mã chuỗi Có thể có nhiều trường hợp xem xét tình thực tế xảy liên quan đến bệnh nhân bệnh viện Trường hợp 1: Đầu tiên, phải xác định sưu tập cho bệnh viện mạng người dùng/bệnh nhân đến khám bệnh viện Qua đảm bảo EHR bệnh viện riêng tư so với phần lại Trường hợp 2: Để thuận lợi cho trường hợp bệnh nhân đến khám bệnh viện khác, bệnh nhân đăng ký lúc bệnh viện bệnh nhân tự đăng ký bệnh viện thứ hai Ở đây, EHR bệnh nhân phải chia sẻ hai bệnh viện mà bệnh nhân đăng ký Do đó, sưu tập chung phải xác định với quyền truy cập cung cấp cho hai bệnh viện có liên quan EHR từ sưu tập có quyền truy cập với bệnh viện phải chuyển sang sưu tập chung Điều lặp lại bệnh nhân định đăng ký với bệnh viện thứ ba, v.v Trường hợp 3: Nếu bệnh nhân định hủy đăng ký khỏi bệnh viện chuyển đến bệnh viện khác, EHR bệnh nhân phải thêm vào sưu tập liên kết với bệnh viện bệnh viện cũ có giá trị băm liệu Hình 2: Thu thập liệu cá nhân Bằng cách xem xét tất kịch bản, phải có 'n! + 1’ kết hợp sưu tập bệnh viện có sưu tập mà quyền truy cập chia sẻ với bệnh viện khác kết hợp bệnh viện khác Ví dụ: xem xét Bệnh viện A, Bệnh viện B Bệnh viện C Các sưu tập cho bệnh viện có Bệnh viện A, Bệnh viện B, Bệnh viện C, Bệnh viện AB, Bệnh viện AC, Bệnh viện BC Bệnh viện ABC Bằng cách này, bệnh viện/tổ hợp bệnh viện mà bệnh nhân đến khám, EHR họ bảo mật liệu khơng có sẵn bên ngồi sưu tập Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain Ngồi ra, ngồi tính bảo mật này, Bộ sưu tập liệu cá nhân cho phép xác định sách chứng thực cấu hình Việc xác định sách chứng thực với Thu thập liệu cá nhân đáp ứng yêu cầu hệ thống, giao dịch EHR liên quan đến bệnh viện phải thực bệnh viện Trong trường hợp liệu riêng tư chia sẻ nhiều bệnh viện bệnh viện thực giao dịch sưu tập phải ký giao dịch 1.7 Công nghệ: Việc triển khai tồn hệ thống chia thành nhiều thành phần khác nhau, cụ thể mạng Hyperledger Fabric sổ phân tán, hợp đồng thông minh, SDK ứng dụng giao diện người dùng ứng dụng Mạng phần blockchain thực tế ứng dụng Các hợp đồng thông minh triển khai JavaScript SDK phát triển Node.js giao diện người dùng ứng dụng xây dựng Angular Trong phần này, xem xét thành phần cách chi tiết 1.8 Mạng Hyperledger Fabric: Mạng Hyperledger Fabric sở hệ thống Điều bao gồm bệnh viện với đồng nghiệp họ tham gia vào kênh với sổ phân tán Như giải thích kiến trúc, tất bệnh viện kết nối với kênh Để dễ sử dụng, mạng thử nghiệm có sẵn từ Hyperledger Fabric[11] sử dụng để thiết lập Hệ thống quản lý liệu bệnh nhân Sử dụng mạng có, tổ chức thay đổi để đại diện cho bệnh viện cách sửa đổi tệp docker, tệp cấu hình chứng tương ứng cho Các thay đổi chủ yếu bao gồm sửa đổi tên tổ chức để bao gồm bệnh viện tệp configtx.yaml Tổ chức phát hành chứng liên quan tệp docker-compose Sau đó, tệp tham chiếu tệp cập nhật Sau mạng sửa đổi đưa lên với hai bệnh viện kênh hiển thị kiến trúc Tất chứng cần thiết cho tổ chức đồng nghiệp có liên quan tạo 1.9 Cơ sở liệu: Theo tài liệu thức, cấu trúc hyperledger hỗ trợ sở liệu ngang hàng; LevelDB CouchDB LevelDB sở liệu mặc định cho kết cấu siêu sổ lưu trữ liệu dạng cặp khóa-giá trị, couchDB giải pháp thay ghi liệu dạng tài liệu JSON CouchDB cho phép truy vấn phong phú tài liệu JSON so với LevelDB cho phép truy vấn khóa tổng hợp Nhóm sử dụng CouchDB làm sở liệu ngang hàng dự án lập mơ hình hồ sơ sức khỏe bệnh nhân dạng tài liệu JSON Liệt kê 3.1 Mỗi hồ sơ sức khỏe điện tử chứa nhiều trường trường bệnh nhân sử dụng để xác định chủ sở hữu hồ sơ sức khỏe Các trường khác Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain dành cho thông tin cá nhân liệu y tế bệnh nhân Một trường khác mảng danh sách bác sĩ phép truy cập vào ghi, bác sĩ đề cập danh sách truy cập vào ghi không Hyperledger Fabric từ chối quyền truy cập { "Record":{ "PatientId":"patient1", "Address":"Address XX, 123 Street, City", "Telephone":17615945896, "Diagnosis":"Common cold", "Medication":"paracetamol", "DoctorAuthorizationList":["doctor1"] }} Lý sử dụng couchDB để thực thi truy vấn nhóm cách sử dụng tính lập mục couchDB, cho phép nhóm tài liệu JSON (trong trường hợp hồ sơ sức khỏe) theo trường có tài liệu JSON Hiện tại, tài liệu thiết kế lập mục (ddoc ) tính couchDB sử dụng xem xét cho hàm ý tương lai Ngoài Docker image couchDB chạy máy chủ với peer số lượng image phụ thuộc vào số lượng peer Mỗi máy ngang hàng có sổ cái, đó, hình ảnh couchdb cho máy ngang hàng yêu cầu cho mạng kết cấu siêu sổ 1.10 Smart contracts and Chaincode: Tất logic kinh doanh thực thi cho ứng dụng triển khai hợp đồng thơng minh Điều có nghĩa hoạt động Tạo, Đọc, Cập nhật Xóa sổ phân tán thực thông qua hợp đồng thơng minh Hợp đồng thơng minh chức khác chí tệp (hoặc lớp) khác tùy thuộc vào kiến trúc ngơn ngữ lập trình sử dụng Chúng sử dụng Javascript để thực hợp đồng thơng minh Để giữ cho kiến trúc đơn giản theo mô-đun, viết chức cho chức mà hệ thống cần để tương tác với mạng HLF Hợp đồng thông minh thường phát triển xung quanh thực thể mà giao dịch cho diễn mạng [8] Trong trường hợp chúng tôi, EHR phát triển hợp đồng thơng minh xung quanh CreateRecord() giúp tạo EHR sổ phân tán quản trị viên đăng ký bệnh nhân UpdatePatientInfo() UpdateRecord() hợp đồng sử dụng để cập nhật thông tin cá nhân thông tin y tế cho bệnh nhân tương ứng Hợp đồng DoctorReadRecord() PatientReadRecord() kích Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain hoạt bác sĩ bệnh nhân cố gắng đọc EHR Hợp đồng GetRecordHistory() sử dụng để tìm nạp lịch sử EHR cụ thể GetHistory tính mạng chuỗi khối HLF giúp tìm nạp lịch sử giao dịch xảy thực thể cụ thể Điều hữu ích Hợp đồng thông minh thường phát triển xung quanh thực thể mà giao dịch cho diễn mạng [8] Trong trường hợp chúng tôi, EHR phát triển hợp đồng thơng minh xung quanh CreateRecord() giúp tạo EHR sổ phân tán quản trị viên đăng ký bệnh nhân UpdatePatientInfo() UpdateRecord() hợp đồng sử dụng để cập nhật thông tin cá nhân thông tin y tế cho bệnh nhân tương ứng Hợp đồng DoctorReadRecord() PatientReadRecord() kích hoạt bác sĩ bệnh nhân cố gắng đọc EHR Hợp đồng GetRecordHistory() sử dụng để tìm nạp lịch sử EHR cụ thể GetHistory tính mạng chuỗi khối HLF giúp tìm nạp lịch sử giao dịch xảy thực thể cụ thể Điều hữu ích trạng thái giới lưu trữ trạng thái cập nhật ghi với lịch sử, giao dịch trước theo dõi Cấp thu hồi quyền truy cập tính Hệ thống quản lý liệu bệnh nhân triển khai cách sử dụng hàm GrantAccess() RevokeAccess() Điều cho phép bệnh nhân cấp thu hồi quyền truy cập bác sĩ vào EHR Nó triển khai hợp đồng thơng minh quyền truy cập vào liệu kiểm soát thời điểm truy xuất liệu để liệu nằm mạng kết cấu trước trình kiểm tra hồn tất Điều đạt cách có danh sách kiểm sốt truy cập EHR gọi DoctorAuthorizationList, danh sách chứa danh sách ID bác sĩ phép truy cập EHR Bệnh nhân định bác sĩ cấp quyền truy cập từ UI ID bác sĩ thêm vào EHR bệnh nhân Tương tự để thu hồi quyền truy cập bác sĩ, bệnh nhân chọn bác sĩ ID bác sĩ bị xóa khỏi DoctorAuthorizationList Chỉ bệnh nhân có quyền truy cập vào danh sách phương pháp cấp thu hồi quyền truy cập bác sĩ khơng có quyền truy cập Và danh sách không hiển thị cho bác sĩ Khi bác sĩ cố gắng truy cập sửa đổi EHR bệnh nhân, hệ thống kiểm tra ID người dùng bác sĩ DoctorAuthorizationList EHR ID khơng có danh sách, bác sĩ khơng phép xem sửa đổi EHR hệ thống trả 'Quyền truy cập bị Từ chối' cho bác sĩ Tương tự, iD khả dụng Bác sĩ có quyền xem sửa đổi EHR Có thể tham khảo Hình 3.1 để hiểu tương tác tất hợp đồng thơng minh với phần cịn lại ứng dụng Hợp đồng thơng minh thường đóng gói thành Chaincode triển khai mạng chuỗi khối Vì vậy, chuỗi mã có nhiều hợp đồng thông Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain minh chuỗi mã triển khai mạng, tất hợp đồng có sẵn cho ứng dụng Việc triển khai chaincode vào mạng HLF chia thành bước: 1) Đóng gói chaincode, 2) Cài đặt chaincode thiết bị ngang hàng, 3) Phê duyệt định nghĩa chaincode cho tổ chức, 4) Gửi định nghĩa chaincode vào kênh Tất bước thực lúc thực lệnh triển khai CC sau mạng HLF hoạt động Chúng ta cần chuyển cờ xác làm đường dẫn mã chuỗi ngơn ngữ mà viết 1.11 Software Development Kit (SDK): Việc kết nối với mạng Hyperledger Fabric, để gọi hợp đồng thông minh thực giao dịch thực với trợ giúp API cung cấp Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) máy khách Hyperledger Fabric “Hyper-ledger Fabric SDK cung cấp nhiều thành phần định cấu hình khác thuật tốn mã hóa cho chữ ký, ghi nhật ký thơng qua giao diện tiêu chuẩn mở rộng.[9] Có sẵn nhiều SDK khác để phát triển nguyên mẫu này, Node.js xem xét Trong Hệ thống quản lý liệu bệnh nhân này, SDK đảm nhận việc đăng ký người dùng vào mạng kết cấu, cập nhật hồ sơ bệnh nhân, cấp/thu hồi quyền truy cập cho bác sĩ, hành động mà người dùng kích hoạt từ giao diện người dùng thực Hệ thống quản lý liệu bệnh nhân SDK hành động gọi hợp đồng thơng minh SDK thiết lập kết nối với mạng Fabric gọi hợp đồng thông minh Kết nối SDK mạng Fabric tạo với trợ giúp lớp Cổng Hyperledger Fabric cung cấp Bằng cách lấy thông tin chi tiết người dùng từ ví tên kênh cần kết nối để truy cập thiết bị ngang hàng sổ nó, kết nối mạng thiết lập phiên mạng sử dụng để lấy mã chuỗi thích hợp gọi thơng minh hợp đồng Kết nối mạng hợp lệ người dùng đó, có danh tính sử dụng để tạo kết nối có nhiều kết nối mạng thiết lập Bất API kích hoạt SDK, thiết lập kết nối mạng với kênh sau tìm nạp chuỗi mã Kết nối bị chấm dứt sau giao dịch thực cách gọi phương thức kết thúc có sẵn lớp Cổng Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain Hình 3: Kết nối API SDK Smart Contract Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain CHƯƠNG TRIỂN KHAI VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 2.1 Giao diện hệ thống: 2.2 … KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tên tác giả, Tên tài liệu, Tên nhà xuất bản, năm xuất [2] Tên chủ sở hữu, Tên viết, url, ngày truy cập Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Công nghệ Blockchain PHỤ LỤC Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang ... Mỗi bệnh viện có quản trị viên chịu trách nhiệm đăng ký bác sĩ bệnh viện bệnh nhân đến bệnh viện Hệ thống Mạnh Đức, Văn Vĩnh Trang Cơng nghệ Blockchain Quản lý Dữ liệu Bệnh nhân đăng ký bệnh. .. lợi cho trường hợp bệnh nhân đến khám bệnh viện khác, bệnh nhân đăng ký lúc bệnh viện bệnh nhân tự đăng ký bệnh viện thứ hai Ở đây, EHR bệnh nhân phải chia sẻ hai bệnh viện mà bệnh nhân đăng ký... tập bệnh viện có sưu tập mà quyền truy cập chia sẻ với bệnh viện khác kết hợp bệnh viện khác Ví dụ: xem xét Bệnh viện A, Bệnh viện B Bệnh viện C Các sưu tập cho bệnh viện có Bệnh viện A, Bệnh