【摘 要】
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随着科学技术不断发展及以促进经济发展为目的相关政策的支撑之下,医疗数据在存取和共享等方面发掘了更多的应用场景并逐步趋于数字化。然而,尽管电子健康记录（Electronic Health Records,EHR）和区块链的良性结合促使二者的优势得到合理运用,若用户无法合理合法地使用区块链网络中的相应数据,仍将直接对数据的隐私性和完整性造成威胁,甚至影响整个系统的运行性能。此外,区块链内的数据无法互通
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随着科学技术不断发展及以促进经济发展为目的相关政策的支撑之下,医疗数据在存取和共享等方面发掘了更多的应用场景并逐步趋于数字化。然而,尽管电子健康记录（Electronic Health Records,EHR）和区块链的良性结合促使二者的优势得到合理运用,若用户无法合理合法地使用区块链网络中的相应数据,仍将直接对数据的隐私性和完整性造成威胁,甚至影响整个系统的运行性能。此外,区块链内的数据无法互通,无法在不同业务领域做到最大程度的共享,从而造成数据孤岛问题。针对上述问题,本文以区块链为基础应用平台,电子健康记录为数据交互载体进行研究分析,在智能合约和跨链服务等技术的支持和引入下,促使区块链体系具备强大的扩展性和高效数据管理水平,区块链网络中的加密技术和共识机制保障了数据在共享过程中的安全性以及交易的有序处理。本文的具体工作如下所示:第一,提出一种基于PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT）的POS（Proof of Stake,POS）混合共识优化的安全数据共享方案。研究了PBFT和POS相结合的共识过程,结合去中心化的可验证加密选举算法,优化了共识选举和同步流程。该方案为区块链网络提供了PBFT机制的低时延和高吞吐量等特性并促使系统中大量节点可公平、动态地参与整个共识过程。对优化算法从时延和吞吐量等方面进行对比试验,表明该优化算法具有低时延和高吞吐量等优良特性。第二,设计并实现基于智能合约的数据安全共享方案。该方案为区块链体系的运作提供了一个有效创新点:在AI（Artificial Intelligence,AI）赋能的区块链模式之下,对智能合约进一步智能化,避免了智能合约条件驱动的弊端,为区块链网络中的数据提供了强大分析决策和漏洞预测等问题,保障了数据的安全共享。通过构建相应的智能合约,解决区块链网络中数据信任问题以及其中心化授权带来的单点故障和隐私问题,最后对智能合约及AI驱动的智能化合约进行性能分析,表明AI驱动的智能化合约具备远高于普通智能合约的优良性能。第三,设计基于跨链技术和边缘计算的数据访问控制方案。该方案以Hyperledger Fabric为平台提出基于跨链技术和边缘计算的数据访问控制模型,利用边缘计算节点管理数据,结合CP-ABE（Ciphertext policy attribute based encryption,CP-ABE）和XACML（e Xtensible Access Control Markup Language,XACML）为数据提供了灵活而稳定的加密保护和细粒度的访问控制,引入混合跨链技术实现了模型的强扩展性。最后对模型进行系统性能和扩展性等方面的实验测试,表明该模型具有良好的运行稳定性和较高的数据处理性能,并能在用户访问EHR（Electronic Health Records,EHR）数据时提供合理的记录和权限控制。
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