[논문 리뷰] Applying Software Patterns to Address Interoperability in Blockchain-based Healthcare Apps

Peng Zhang, Jules White외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 05.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 3인용 수 96

한 줄 요약

이 논문은 기초 소프트웨어 설계 패턴(추상 팩토리, 플라이weight, 프록시, 발행-구독)을 활용하여 블록체인 기반 헬스케어 앱을 모듈화하고 확장하는 것을 주장하며, 상호운용성 문제를 다루기 위한 DASH 사례 연구로 증명합니다.

ABSTRACT

Since the inception of the Bitcoin technology, its underlying data structure--the blockchain--has garnered much attention due to properties such as decentralization, transparency, and immutability. These properties make blockchains suitable for apps that require disintermediation through trustless exchange, consistent and incorruptible transaction records, and operational models beyond cryptocurrency. In particular, blockchain and its smart contract capabilities have the potential to address healthcare interoperability issues, such as enabling effective interactions between users and medical applications, delivering patient data securely to a variety of organizations and devices, and improving the overall efficiency of medical practice workflow. Despite the interest in using blockchain for healthcare interoperability, however, little information is available on the concrete architectural styles and patterns for applying blockchain to healthcare apps. This paper provides an initial step in filling this gap by showing: (1) the features and implementation challenges in healthcare interoperability, (2) an end-to-end case study of a blockchain-based healthcare app we are developing, and (3) how applying foundational software patterns can help address common interoperability challenges faced by blockchain-based healthcare apps.

연구 동기 및 목표

• 블록체인과 스마트 계약의 맥락에서 헬스케어 상호운용성을 동기 부여하고 정의한다.
• 블록체인 기반 헬스케어 앱의 아키텍처적 특징과 구현상의 도전을 식별한다.
• 소프트웨어 설계 패턴이 블록체인 헬스케어 앱의 상호운용성 문제를 어떻게 다룰 수 있는지 보인다.
• 패턴 기반 솔루션을 설명하기 위한 끝-에서-끝의 사례 연구(DASH)를 제공한다.

제안 방법

• 헬스케어 상호운용성과 관련된 블록체인 개념과 이더리움 스마트 계약을 설명한다.
• 헬스케어에서의 상호운용성 문제(진화성, 데이터 저장, 보안, 확장 가능한 알림)를 분석한다.
• 끝-에서-끝의 사례 연구(DASH)를 제시하고 구현 과정에서 직면한 도전을 문서화한다.
• DASH에 4가지 기초 패턴(Abstract Factory, Flyweight, Proxy, Publisher-Subscriber)를 적용하여 상호운용성 이슈를 address 한다.
• 패턴이 상호작용하는 방식과 이더리움 기반 헬스케어 앱에서 패턴 기반 설계의 트레이드오프를 논의한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 소프트웨어 패턴을 적용하여 블록체인 기반 헬스케어 앱의 모듈화와 상호운용성을 어떻게 개선할 수 있는가?
• RQ2 Abstract Factory, Flyweight, Proxy, Publisher-Subscriber 패턴으로 어떤 상호운용성 이슈를 다룰 수 있는가?
• RQ3 이 패턴들을 헬스케어 맥락의 이더리움 스마트 계약에 적용할 때의 실용적 설계 및 구현 고려사항은 무엇인가?
• RQ4 패턴 가이드 설계가 DASH와 같은 응용 프로그램의 진화, 저장 효율성, 보안, 확장성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 기초 패턴은 블록체인 헬스케어 앱을 모듈화하고 확장할 수 있어 강한 결합을 줄이고 진화를 가능하게 한다.
• Flyweight는 수많은 환자 계정에 공통 내재 데이터의 공유를 통해 온체인 저장을 최소화하는 데 도움이 되며, 외재 데이터는 분리되어 유지된다.
• Proxy는 데이터의 체인상 불변성과 프라이버시 및 업그레이더블 접근 패턴을 오프체인이나 프록시 백업으로 균형 있게 제공하는 방법을 제공한다.
• Publisher-Subscriber는 상호작용이 많은 이벤트 처리로 인해 블록체인에 지속적으로 이벤트를 처리하는 부담 없이 간호 팀에게 확장 가능하고 이벤트 기반의 알림을 가능하게 한다.
• DASH 사례 연구는 초기 도전(강한 결합, 중복 자원, 확장성 문제)을 보여주고 패턴 채택이 이러한 문제를 어떻게 해결하는지를 제시한다.