[论文解读] Application of Intelligent Multi Agent Based Systems For E-Healthcare Security

Z. Faizal Khan, Omar Reyad|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2020

Innovation in Digital Healthcare Systems被引用 4

一句话总结

本文提出一种基于智能的访问控制（IBAC）模型，采用多智能体系统以增强电子健康记录（EHR）中的安全性和隐私保护。该系统通过专用智能体——用户界面、认证、连接建立和管理智能体——实施基于角色的访问控制，确保在数据收集、传输和存储各层面实现安全、实时且由患者控制的数据共享，同时减轻各类威胁。

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.

研究动机与目标

• 应对由于医疗机构间数据共享增加而导致的电子健康记录（EHR）中日益严重的安全与隐私威胁。
• 识别EHR系统在数据收集、传输和存储层面的关键脆弱性。
• 开发一种新型、以患者为中心的访问控制模型，以增强电子健康系统中的信任度与数据机密性。
• 通过集成智能体实现动态、基于角色的访问控制，克服现有安全模型的局限性。
• 提供一种可扩展且高效的框架，利用自主、专用智能体保障EHR系统的安全性。

提出的方法

• 设计一种包含四个专用智能体的多智能体架构：用户界面、认证、连接建立和连接管理智能体。
• 通过认证智能体实施基于角色的访问控制（RBAC），在授予访问权限前验证用户凭证与权限。
• 使用连接建立智能体安全地启动并维护用户与EHR系统之间的通信通道。
• 将连接与认证策略存储于集中式数据库中，以实现可审计性与动态策略执行。
• 应用决策逻辑算法：若用户凭证（UN）与访问策略（AP）匹配，则建立连接；否则拒绝访问。
• 将患者数据字段（如年龄、血型、生命体征、病史）与用户凭证整合至安全、结构化的数据库中，用于访问控制。

实验结果

研究问题

• RQ1 智能多智能体系统如何在数据收集、传输和存储各层面有效缓解EHR系统中的安全与隐私威胁？
• RQ2 专用智能体在改善电子健康系统中的访问控制、认证与安全通信方面发挥何种作用？
• RQ3 所提出的IBAC模型在灵活性、可扩展性与患者控制方面如何优于现有EHR安全模型？
• RQ4 智能体的集成在实现对敏感健康数据的实时、安全与基于角色的访问方面具有哪些优势？
• RQ5 当前EHR安全模型存在哪些关键局限性，而所提出的基于智能体的框架如何加以解决？

主要发现

• 所提出的IBAC模型通过在所有访问控制阶段集成智能体，有效提升了EHR安全性，降低了未经授权访问的风险。
• 该系统实现了以患者为中心的控制机制，使个人能够自主管理谁可访问其健康数据，从而增强信任度与数据所有权。
• 专用智能体（如用户界面、认证、连接管理）的使用简化了通信流程，提升了系统可用性与效率。
• 与CARE、以患者为中心的多智能体系统以及基于生物识别的方法等现有模型相比，该框架通过统一的、基于智能体的方法实现所有安全功能，表现更优。
• 访问控制的算法逻辑确保仅有经过认证且具备有效策略的用户才能获得访问权限，显著降低了数据泄露或篡改的风险。
• 该模型在保护健康数据方面表现优于现有技术，尤其在动态、实时的医疗环境中展现出更高性能。