[论文解读] 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 7

一句话总结

本文提出了一种安全的电子处方系统，结合AES加密和扩频图像隐写术，以保护患者处方隐私。通过采用双层安全方法将加密的医疗数据嵌入数字图像中，该系统在传输过程中确保了机密性和完整性，有效防范了医疗通信中的窃听和篡改攻击。

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.

研究动机与目标

• 解决电子医疗处方中的隐私与安全挑战。
• 保护患者处方数据在传输过程中免受未授权访问。
• 开发一种确保电子处方机密性、完整性和真实性的系统。
• 整合隐写术与密码学，以增强医疗数据交换的安全性。

提出的方法

• 系统使用高级加密标准（AES）在嵌入前对处方数据进行加密。
• 采用扩频图像隐写术将加密后的处方隐藏在数字图像中。
• 加密密钥由授权方安全地管理和传输。
• 系统架构与电子健康记录（EHR）集成，以实现数据管理。
• 前端开发使用PHP，后端使用MySQL数据库实现安全的数据存储与检索。
• 编码与解码过程已实现，以确保端到端安全性和数据恢复。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在传输过程中保护电子处方免遭窃听和篡改？
• RQ2 结合隐写术与加密在保护敏感医疗数据方面的有效性如何？
• RQ3 双层安全机制（密码学 + 隐写术）能否确保电子处方的机密性与完整性？
• RQ4 系统与电子健康记录集成后，对可用性与安全性有何影响？

主要发现

• 系统在数字图像中成功嵌入加密的处方数据，且无明显失真。
• AES加密确保了处方内容的高强度保密性。
• 隐写术隐藏了数据的存在，降低了被攻击者检测到的风险。
• 系统在测试中表现出安全的传输和可靠的数据恢复能力。
• 与EHR集成以及使用PHP/MySQL确保了在真实医疗环境中的实际部署可行性。
• 双层防护机制（AES + 隐写术）相比传统电子处方系统显著提升了安全性。