[논문 리뷰] Application of Intelligent Multi Agent Based Systems For E-Healthcare Security

Z. Faizal Khan, Omar Reyad|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 02.

Innovation in Digital Healthcare Systems인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 전자 건강기록(EHR)의 보안과 기밀성을 향상시키기 위해 다중 에이전트 시스템을 활용한 지능형 기반 접근 제어(IBAC) 모델을 제안한다. 이 시스템은 사용자 인터페이스, 인증, 연결 수립, 관리 에이전트와 같은 전문화된 지능형 에이전트를 활용하여 역할 기반 접근 제어를 구현함으로써, 데이터 수집, 전송, 저장 단계에서의 위협을 완화하면서도 안전하고 실시간이며 환자 중심의 데이터 공유를 보장한다.

ABSTRACT

In recent years, availability and usage of extensive systems for Electronic Healthcare Record (EHR) is increased. In medical centers such hospitals and other laboratories, more health data sets were formed during the treatment process. In order to enhance the standard of the services provided in healthcare, these records where shared and can be used by various users depends on their requirements. As a result, notable issues in the security and privacy where obtained which should be monitored and removed in order to make the use of EHR more effectively. Various researches have been done in the past literature for improving the standards of the security and privacy in E-health systems. In spite of this, it is not completely enhanced. In this paper, a comprehensive analysis is done by selecting the existing approaches and models which were proposed for the security and privacy of the E-healthcare systems. Also, a novel Intelligent-based Access Control Security Model (IBAC) based on multi agents is proposed to maintain and support the security and privacy of E-healthcare systems. This system uses agents in order to maintain security and privacy while accessing the E-health data between the users.

연구 동기 및 목표

• 의료 기관 간 데이터 공유 증가로 인한 전자 건강기록(EHR)의 보안 및 기밀성 위협 증가 문제를 해결하기 위해.
• 데이터 수집, 전송, 저장 단계에서 EHR 시스템의 핵심 취약점을 규명하기 위해.
• 신뢰도와 데이터 기밀성을 향상시키기 위한 환자 중심의 접근 제어 모델을 개발하기 위해.
• 기존 보안 모델의 한계를 극복하기 위해 동적이고 역할 기반의 접근 제어를 위한 지능형 에이전트를 통합함으로써.
• 자율적이고 전문화된 에이전트를 활용하여 확장 가능하고 효율적인 EHR 시스템 보안 프레임워크를 제공하기 위해.

제안 방법

• 사용자 인터페이스, 인증, 연결 수립, 연결 관리의 네 가지 전문화된 지능형 에이전트를 포함한 다중 에이전트 아키텍처를 설계하기 위해.
• 인증 에이전트를 통해 역할 기반 접근 제어(RBAC)를 구현하여, 접근을 허가하기 전에 사용자 자격 증명과 권한을 검증하기 위해.
• 연결 수립 에이전트를 활용해 사용자와 EHR 시스템 간의 통신 채널을 안전하게 설정하고 유지하기 위해.
• 감사 가능성과 동적 정책 시행을 위해 연결 및 인증 정책을 중앙 집중식 데이터베이스에 저장하기 위해.
• 결정 논리 알고리즘 적용: 사용자 자격 증명(UN)이 접근 정책(AP)과 일치하면 연결 수립; 그렇지 않으면 접근 거부.
• 환자 데이터 필드(예: 연령, 혈액형, 생명 징후, 병력)와 사용자 자격 증명을 보안적이고 구조화된 데이터베이스에 통합하여 접근 제어를 수행하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지능형 다중 에이전트 시스템은 데이터 수집, 전송, 저장 단계에서 EHR 시스템의 보안 및 기밀성 위협을 효과적으로 완화할 수 있는가?
• RQ2 전문화된 지능형 에이전트는 전자 건강 시스템에서 접근 제어, 인증 및 안전한 통신 향상에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 제안된 IBAC 모델은 민감한 건강 데이터에 대한 실시간, 안전하고 역할 기반의 접근 제어 측면에서 기존 EHR 보안 모델보다 어떻게 뛰어나게 되는가?
• RQ4 에이전트 통합은 민감한 건강 데이터에 대한 실시간, 안전하고 역할 기반의 접근 제어를 어떻게 향상시키는가?
• RQ5 기존 EHR 보안 모델의 주요 한계점은 무엇이며, 제안된 에이전트 기반 프레임워크는 이를 어떻게 해결하는가?

주요 결과

• 제안된 IBAC 모델은 모든 접근 제어 단계에 지능형 에이전트를 통합함으로써 EHR 보안을 효과적으로 향상시켜 무단 접근에 대한 취약성을 감소시킨다.
• 이 시스템은 환자 중심의 제어를 가능하게 하여 개인이 자신의 건강 데이터에 접근할 수 있는 사람을 직접 관리할 수 있도록 하여 신뢰도와 데이터 소유권을 향상시킨다.
• 사용자 인터페이스, 인증, 연결 관리 등의 전문화된 에이전트 사용은 커뮤니케이션을 간소화하고 사용성 및 시스템 효율성을 향상시킨다.
• CARE, 환자 중심의 다중 에이전트 시스템, 생체 인식 기반 방법과 같은 기존 모델보다 통합된 에이전트 기반 접근 방식을 통해 모든 보안 기능을 제공함으로써 프레임워크가 뛰어난 성능을 보인다.
• 접근 제어를 위한 알고리즘적 논리는 유효한 정책을 가진 인증된 사용자만 접근하도록 보장하여 데이터 泄露 또는 변조 위험을 크게 감소시킨다.
• 특히 동적이고 실시간으로 변화하는 의료 환경에서 기존 기술보다 높은 성능을 보이며 건강 데이터 보안을 향상시킨다.