[論文レビュー] A Secure Electronic Prescription System Using Steganography with Encryption Key Implementation

Adebayo Omotosho, Omotanwa Adegbola+2 more|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2015

Advanced Steganography and Watermarking Techniques被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、AES暗号化と拡散スペクトル画像ステガノグラフィーを統合した安全な電子処方箋システムを提案する。暗号化された医療データをデジタル画像に埋め込む二重セキュリティアプローチにより、送信中の患者の処方箋プライバシーを保護し、盗聴や改ざんに対する有効な防御を示している。

ABSTRACT

Over the years health care has seen major improvement due to the introduction information and communication technology with electronic medical prescription being one the areas benefiting from it. Within the overall context of protection of health care information, privacy of prescription data needs special treatment. This paper presents an e-prescription system that addresses some challenges pertaining to the prescription privacy protection in the process of drug prescription. The developed system uses spread spectrum image steganography algorithm with Advanced Encryption Standard (AES) key implementation to provide a secure means of delivering medical prescription to the parties involved. The architecture for encoding and decoding was implemented with an electronic health record. The software development tools used were PHP and MySQL database management system for front end and backend data management respectively. The designed system demonstration shows that the synergistic combination of steganography and cryptography technologies in medical prescription is capable of providing a secure transmission to properly provide security for patients medical prescription.

研究の動機と目的

• 電子処方箋におけるプライバシーとセキュリティの課題に対処すること。
• 送信中の機密な患者処方箋データへの不正アクセスを防ぐこと。
• 電子処方箋の機密性、完全性、真正性を保証するシステムを開発すること。
• ステガノグラフィーと暗号化を統合し、医療データ交換におけるセキュリティを強化すること。

提案手法

• 処方箋データを埋め込む前に、Advanced Encryption Standard (AES) を用いて暗号化する。
• 拡散スペクトル画像ステガノグラフィー技術を用いて、暗号化された処方箋をデジタル画像に隠す。
• 暗号化鍵は安全に管理され、承認済みの当事者に送信される。
• システムアーキテクチャは、データ管理のための電子健康記録（EHR）と統合される。
• フロントエンド開発にはPHPが使用され、バックエンドではMySQLデータベースがセキュアなデータ保存および取得に用いられる。
• エンコードおよびデコードプロセスを実装し、エンドツーエンドのセキュリティとデータ回復を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電子処方箋は、送信中に傍受や改ざんからどのように保護できるか？
• RQ2 ステガノグラフィーと暗号化を組み合わせることで、機密医療データを効果的に保護できるか？
• RQ3 二重セキュリティメカニズム（暗号化＋ステガノグラフィー）は、電子処方箋における機密性と完全性を確保できるか？
• RQ4 電子健康記録との統合は、使いやすさとセキュリティにどのように影響を与えるか？

主な発見

• 本システムは、目に見える歪みを生じさせることなく、デジタル画像内に暗号化された処方箋データを効果的に埋め込むことに成功した。
• AES暗号化の使用により、処方箋内容の強固な機密性が確保された。
• ステガノグラフィーにより、データの存在自体が隠され、攻撃者による検出リスクが低減した。
• テストでは、安全な送信と信頼性の高いデータ回復が実証された。
• EHRとの統合およびPHP/MySQLの使用により、実際の医療環境での実用的導入が可能となった。
• 二重アプローチ（AES＋ステガノグラフィー）により、従来の電子処方箋システムに比べて大幅なセキュリティ向上が達成された。