[논문 리뷰] Information Security in Health Care Centre Using Cryptography and Steganography

Abdulhammed Opeyemi Babatunde, A. J. Taiwo외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 15.

Big Data Technologies and Applications인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 3DES 암호화와 LSB 기반 스테가노그래피를 결합하여 의료 기관을 위한 하이브리드 정보 보안 프레임워크를 제안한다. 자바로 구현된 이 시스템은 저장 및 전송 중 기밀성과 무결성을 보장하며, 시뮬레이션 결과를 통해 전자 환자 기록의 신뢰성 있고 안전한 관리가 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 2010년 이후 사이버 공격의 증가율이 125%에 달하고 현재 의료 데이터 유출의 주요 원인이 되고 있는 의료 분야의 증가하는 사이버 위협에 대응한다.
• 환자 기록에 대한 접근 지연 또는 거부로 인한 악영향 또는 사망을 방지하기 위해 관련 위험을 완화한다.
• 강력한 암호화와 데이터 숨기기 기법을 조합하여 의료 정보를 무단 접근 및 泄露로부터 보호하는 견고한 이중 레이어 보안 메커니즘을 개발한다.
• 임상 환경에서 전자 건강 기록(EHR)의 신뢰성 있고 안전한 저장, 공유 및 관리 보장

제안 방법

• 의료 데이터의 정적 및 동적 보호를 위해 주로 3DES(Triple Data Encryption Standard)를 암호화 알고리즘으로 사용한다.
• 암호화된 의료 데이터를 이미지와 같은 디지털 커버 오브제트에 삽입하여 민감한 정보 존재를 숨기는 최소의 의미 비트(LSB) 스테가노그래피를 적용한다.
• 암호화, 스테가노그래픽 삽입, 데이터 복원의 전 과정을 모델링하기 위해 자바로 시뮬레이션 프로그램을 설계 및 구현한다.
• 암호화된 환자 기록을 숨기기 위해 디지털 이미지를 커버 미디어로 사용하여 스테가노그래픽 페이로드가 무단 사용자에게 감지되지 않도록 보장한다.
• 시뮬레이션을 통해 시스템의 보안성과 무결성을 검증하고, 숨겨진 데이터의 기밀성과 미감지성 분 析.
• 암호화 및 스테가노그래피 레이어를 통합하여 다층 방어 전략을 구현하여, 한 레이어가 해킹되더라도 노출 위험을 최소화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 3DES와 LSB 스테가노그래피의 조합이 의료 환경에서 전자 건강 기록의 무단 접근 및 데이터 유출을 효과적으로 방지할 수 있는가?
• RQ2 암호화와 스테가노그래피의 이중 레이어 접근 방식이 단일 기법을 사용하는 것보다 데이터 기밀성을 얼마나 향상시키는가?
• RQ3 스테가노그래픽 삽입 과정이 커버 이미지의 시각적 품질을 얼마나 잘 유지하며, 의심을 불러일으키지 않는가?
• RQ4 스테가노그래픽 복원 후 원본 의료 데이터를 신뢰성 있게 복구할 수 있는가? 이는 데이터 무결성을 보장하는가?
• RQ5 공격자가 숨겨진 의료 데이터를 탐지하는 것을 방지하는 데 제안된 프레임워크가 얼마나 효과적인가?

주요 결과

• 하이브리드 3DES 및 LSB 기반 스테가노그래피 모델은 저장 및 전송 중 의료 데이터를 효과적으로 보호하여 기밀성과 무결성을 확보한다.
• 시뮬레이션 결과, LSB를 사용해 디지털 이미지에 암호화된 데이터를 신뢰성 있게 삽입할 수 있으며, 이미지 품질에 심각한 영향을 주지 않는다.
• 시스템은 민감한 데이터 존재를 악의적인 공격자에게 숨기며 전자 환자 기록의 안전한 공유 및 관리를 가능하게 한다.
• 이중 레이어 접근 방식은 스테가노그래픽 캐리어가 확보되더라도 데이터 유출 위험을 크게 감소시킨다.
• 자바로의 구현은 제안된 프레임워크가 실제 의료 환경에서 실현 가능하고 실용적임을 입증한다.