[論文レビュー] Information Security in Health Care Centre Using Cryptography and Steganography

Abdulhammed Opeyemi Babatunde, A. J. Taiwo+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2018

Big Data Technologies and Applications被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、3DES暗号化とLSBベースのステガノグラフィーを組み合わせることで、医療機関向けのハイブリッド情報セキュリティフレームワークを提案する。Javaで実装されたこのシステムは、保存および送信中の機密性と整合性を保証し、シミュレーション結果を通じて電子的患者記録の信頼性と安全性の高い管理を示している。

ABSTRACT

As the volume of medicinal information stored electronically increase, so do the need to enhance how it is secured. The inaccessibility to patient record at the ideal time can prompt death toll and also well degrade the level of health care services rendered by the medicinal professionals. Criminal assaults in social insurance have expanded by 125% since 2010 and are now the leading cause of medical data breaches. This study therefore presents the combination of 3DES and LSB to improve security measure applied on medical data. Java programming language was used to develop a simulation program for the experiment. The result shows medical data can be stored, shared, and managed in a reliable and secure manner using the combined model.

研究の動機と目的

• 2010年以降125％上昇したサイバー攻撃の増加に対応し、現在では医療データ漏洩の主な原因となっている。
• 患者記録への遅延または拒否によるアクセスリスクを軽減し、悪化した健康結果や死亡を防ぐ。
• 強力な暗号化とデータ隠しを組み合わせた、耐障害性の高い二重セキュリティメカニズムを構築し、不正アクセスや情報暴露から医療情報を保護する。
• 臨床環境における電子的健康記録（EHR）の信頼性と安全性の高い保存、共有、管理を確保する。

提案手法

• 保存および送信中の医療データを保護するため、主に3DES（トリプルデータ暗号化基準）を暗号化アルゴリズムとして採用する。
• 暗号化された医療データを、画像などのデジタルカバーメディアに埋め込むことで、機密情報の存在を隠ぺいするため、最小有効ビット（LSB）ステガノグラフィーを適用する。
• 暗号化、ステガノグラフィック埋め込み、およびデータ回復のエンドツーエンドワークフローをシミュレートするため、Javaでプログラムを設計および実装する。
• デジタル画像をカバーメディアとして使用し、ステガノグラフィックペイロードが不正利用者に検出されにくくなるようにする。
• シミュレーションを通じて、システムのセキュリティおよび整合性を検証し、隠しデータの機密性と不顕著性を分析する。
• 暗号化とステガノグラフィーの両層を統合し、ディフェンスインデューストリーを実現し、1つの層が侵害された場合でも露出リスクを最小限に抑える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3DESとLSBステガノグラフィーの組み合わせは、医療環境における電子的健康記録の不正アクセスやデータ漏洩を効果的に防げるか？
• RQ2 暗号化とステガノグラフィーの二重アプローチは、単独で使用する場合と比較して、データ機密性をどのように向上させるか？
• RQ3 ステガノグラフィック埋め込みプロセスは、目立たない程度にカバーメディアの視覚的品質をどの程度保持するか？
• RQ4 ステガノグラフィック抽出後に、元の医療データを信頼性を持って回復できるか、データ整合性が保証されるか？
• RQ5 攻撃者が隠された医療データを検出できないように、このフレームワークはどの程度効果的か？

主な発見

• ハイブリッド3DESおよびLSBベースのステガノグラフィーのモデルは、保存および送信中の医療データを安全に保護し、機密性と整合性を確保した。
• シミュレーション結果から、LSBを用いた暗号化データの画像への埋め込みが、画像品質に顕著な劣化を来さずに信頼性を持って実行可能であることが確認された。
• システムは、潜在的な攻撃者から機密データの存在を隠すことで、電子的患者記録の安全な共有と管理を可能にした。
• 二重層アプローチにより、ステガノグラフィックキャリアが傍受された場合でも、データ漏洩リスクが顕著に低減された。
• Javaでの実装により、本提案フレームワークが実際の医療環境で実現可能で実用的であることが示された。