無線醫療傳感網絡信息安全分析
時間：2022-10-22 02:58:00
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摘要：無線傳感網絡是一項綜合性技術，連接了無線通信技術、信息分布處理技術等，是當今研究熱點之一。它被廣泛地應用到軍事、醫療、環境、城市智能等方面，本文將針對其在醫療方面中的信息安全問題進行分析，進而維護病人的信息安全性。
隨著社會不斷發展，信息技術正在由一個有線的且局限的網絡漸漸轉向一個無線的自由組織網絡的結構，即無線傳感網絡（WirelessSensorNetwork，WSN）。無線傳感技術在醫療上的應用降低了信息成本，漸漸開始廣泛地應用到醫療建設之中。隨之引發了一系列安全問題，現對該問題進行分析。
1無線傳感網絡技術架構
根據無線傳感器中傳感器節點的技術架構，將其分為三層，包括感知層、網絡層、應用層。其在醫療上的運用原理是第一層負責接收感知外部信息或者將原始信息收集起來，之后第一層將收集到的信息安全地傳遞到下一層，然后在根據任務不同采取不同的信息處理任務，之后對所采集到的醫療數據進行數據計算，處理相關信息給出醫療結論，從而實現對醫療環境的實時控制、精確管理好醫療數據，最終獲得醫療結論。這樣我們可以發現，在醫療中運用無線傳感器進行信息傳遞時，信息安全在這三個層次上都起著非常關鍵的作用，所以難免會出現信息安全問題。
2存在的問題
2.1感知層的安全問題。無線傳感器網絡的感知層能夠全面感受到外界的信息，也能夠及時收集到原始的醫療數據。無線醫療傳感器在這個層次上都有著明確的應用目的，在傳統應用過程中，這些信息都會被直接處理應用。如果無線醫療傳感器網絡在該感知節點上采取的安全防護措施不夠或者沒有采取安全防護措施，則病人信息就有可能被第三方非法獲取，危害病人的信息安全。無線醫療傳感器網絡在感知層時可能會遇到以下的安全挑戰問題：（1）感知層中的關鍵節點被非法者入侵，就會導致醫療系統的整個網絡安全性喪失。（2）感知層中的普通節點被非法者入侵，當侵入者非法掌握普通節點時，可能會導致攻擊者慢慢控制住節點密鑰，進而之后完全控制節點[1]。或者入侵者可能技術不夠，不能夠完全捕獲節點中的密鑰進而不能控制關鍵性節點。但是無論是哪種情況，攻擊者非法攻擊節點就是想獲得患者信息，無論是被動竊聽，或者是通過對無線醫療傳感器網絡的感知節點傳輸一些錯誤數據進而影響整個醫療網絡系統的運行，都會造成患者的信息泄露。2.2網絡層的安全問題及策略。2.2.1網絡層的安全問題。無線醫療傳感器的網絡層主要是將感知層收集到的原始醫療數據安全可靠地傳輸到上一個層次，然后根據應用的需求不同對不同的醫療信息進行處理，進而實現對醫療信息的分類，聚合，最終實現對客觀醫療數據的有效感知以及有效控制[2]。從信息安全與網絡控制來看，由于無線醫療傳感器網絡是一個多網絡并存的異構網絡，不僅僅存在像傳統的移動通信網絡和互聯網那種普通的安全問題，同時還由于其特殊性和其異構網絡信息交換的特點，會出現更多的網絡攻擊，造成醫療數據信息損失，因此要采取有效的措施去進行安全防護。2.2.2網絡層的安全策略。要想促進網絡層的安全體系，提高對網絡層的安全利用程度，就要構建一個無線醫療傳感器網絡和移動互聯網和通1342019.9信網絡相互融合的安全體系結構，進而加強對醫療加密機制和密鑰的安全管理，以提高醫療信息的安全。同時醫院還要建立一個無線醫療傳感器網絡安全統一的防護平臺，實現對核心醫療網絡和終端的安全監控。此外，要想確保患者醫療數據的安全，還需要提高無線醫療傳感器網絡中各個層次之間的安全利用水平和其保障措施。醫療系統和其他的系統對于無線傳感器網絡的安全性需求是不同的。所以醫療體系要根據其實際需要，建立起醫療無線傳感器網絡安全接入和醫療應用訪問機制來保障患者的信息安全[3]。由于網絡中任意一個傳感器節點都是潛在的路由節點，攻擊者就很容易對無線醫療傳感器進行攻擊，攻擊者會對無線醫療傳感器中路由信息進行更改，有選擇性地轉發醫療數據信息，這樣就會導致最終的診斷結果錯誤，影響對患者的及時治療。攻擊者還會惡意冒充轉發性節點進行數據傳送，這樣就會導致一些數據包被隨機地丟棄，傳輸到最終系統的結論就會更改，進而影響對患者最終診療結果的正確判斷。有些時候攻擊者還會改變數據傳送的原地址或者目的地址，就會造成路徑選擇錯誤，最終導致數據的錯誤傳送，嚴重的甚至還會完全影響患者診斷結果。因此無線醫療傳感器網絡系統需要采取多路徑路由的方法，有效地解決攻擊者的篡改，進而保障數據包能夠準確地傳送到目標節點。2.3應用層的安全問題。應用層是無線傳感器網絡體系中的最頂層，它主要是對前兩層獲得的醫療數據進行處理，這是無線醫療傳感器網絡中的核心步驟。無線醫療傳感器網絡的應用層主要是圍繞著兩個方面來進行信息處理，分別是數據和應用。應用層需要完成對原始收集到的大量醫療數據的管理和處理，但其作為無線傳感器網絡中的最頂層，功能不只限于對數據的處理和管理，還要和醫療的實際應用結合起來，才能實現人們的日常需要。當這個平臺實要想實現對收集到的醫療數據的處理和管理，由于收集到的醫療數據的龐大性，就需要對收集到的醫療數據進行分類。但是值得考慮的是，在將不同的數據分配到合適的處理平臺時，如何能夠保障患者信息能夠安全地傳輸到各個平臺。因此，如何安全有效地將各醫療數據傳輸到各個平臺是應用層面臨的一個重大問題。2.4物理層安全問題。無線醫療傳感網絡中物理層面主要存在的安全問題是存在無線通信的干擾和節點的破壞，并且無線醫療傳感網絡容易受到擁塞攻擊和物力破壞。當無線醫療傳感網絡是單頻率點的無線網絡時就很容易受到擁塞攻擊，因為由于無線醫療傳感網絡和擁塞攻擊可以在同一個頻率或者接近的頻段上有多個節點發送無線信號，擁塞攻擊通過對無線醫療傳感網絡頻率造成干擾就會破壞無線醫療傳感網絡的正常通信[4]。造成患者信息泄露。非法攻擊者在頻點附近不斷發射無用信號，頻率達到一定程度之后，就會造成無線醫療傳感網絡節點不能正常使用，就會對患者信息安全造成影響。由于無線醫療傳感網絡節點在開放環境中很容易被非法者捕獲，攻擊者通過分析和修改無線醫療傳感網絡的物力結構，就會對原先系統造成破壞，不僅會造成患者信息的泄漏，還會對患者分析結果造成影響，嚴重的甚至還會影響到患者的生命安全。因此，針對無線醫療傳感網絡不可以避免的物理破壞，醫療系統可以采取物理損害感知體系或者對密鑰、認證密鑰和各種安全啟動密鑰進行加強來保障無線醫療傳感網絡的安全，進而維護患者自身利益，保護患者信息安全。2.5鏈路層安全問題。鏈路層攻擊主要是指碰撞的攻擊、非公平競爭和耗盡攻擊等。碰撞攻擊和擁塞攻擊的原理相似，也是通過干擾無線醫療傳感網絡的頻率進而使無線醫療傳感網絡造成信息泄露。鏈路層攻擊根據不同節點發出的不同信號由于信道沖突就會產生相互疊加，發生的信道沖突就叫碰撞，醫療系統采取糾錯編碼、信道監聽和重傳機制可以有效地防范地址攻擊者的碰撞攻擊。耗盡攻擊是指攻擊者發現協議中存在的漏洞后對其進行利用，攻擊者只需要在節點處通過進行連續通信就會造成能量的不斷消耗，最終造成醫療資源的枯竭。醫療系統要想抵御耗盡攻擊就需要針對無線醫療傳感網絡中網絡發送速度進行限制，但是這樣會造成無線醫療傳感網絡效率降低。當然醫療系統還可以限制同一數據包的重傳次數，降低惡意節點干擾概率。如果無線醫療傳感網絡存在數據包優先控制機制，一些惡意節點或者是在通信中無線醫療傳感網絡俘獲的節點會繼續向無線醫療傳感網絡發送數據包，由于這些數據包發送節點高于無線醫療傳感網絡中的節點，就會導致通信的通道處于忙碌狀態，使得無線醫療傳感網絡原本的節點沒有通信信道可以使用，造成醫療數據不能及時傳送，影響患者的治療。要想解決這個問題可以使用短包策略，同時無線醫療傳感網絡也可以將優先級之間的差異進行弱化，或者不再使用原先優先級策略，選擇用競爭的方式進行醫療數據傳輸，進而保障患者信息及時進行傳輸，及時對患者進行治療。
3結論
無線醫療傳感器網絡作為一種新型的無基礎設施的無線網絡，與傳統的網絡傳遞有著不同的性質特點。無線醫療傳感器網絡是由大量的具有特定功能的傳感器節點自由組織的無線通訊方式，進行醫療信息的相互傳遞，幫助醫生完成特定操作的智能網絡系統。可以及時檢查患者身體狀況，將患者身體數據進行檢測，對收集到的數據進行傳輸，最后對信息進行處理，將最終的結果傳輸給終端用戶，實現信息處理的現代化。
參考文獻：
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[3]丁邢濤，鐘伯成，方旋.無線醫療傳感網數據安全與隱私保護問題研究[J].單片機與嵌入式系統應用，2017，17（4）：16-20.
[4]朱淑文，鐘伯成，丁佳蓉，等.醫療傳感網中基于屬性加密的訪問控制研究[J].單片機與嵌入式系統應用，2019，19（2）：23-26.
作者:張朔 單位:九江市第一人民醫院