XML加密技術(shù)在電子病歷數(shù)據(jù)共享中的應(yīng)用

摘要：XML作為電子病歷的一種通用格式，為保證數(shù)據(jù)共享的安全性需對(duì)其進(jìn)行加密。本文介紹了XML加密技術(shù)特點(diǎn)，通過實(shí)例說明在Java SE6開發(fā)環(huán)境中如何使用DOM4J和對(duì)稱算法實(shí)現(xiàn)電子病歷的加密處理。

關(guān)鍵詞：XML;電子病歷;加密

1引言

電子病歷是醫(yī)院信息系統(tǒng)服務(wù)的核心，電子病歷數(shù)據(jù)收集貫穿于患者在醫(yī)院就診的整個(gè)過程，它包含了患者基本信息、既往史、現(xiàn)病史、檢驗(yàn)結(jié)果、診斷信息等，這些醫(yī)療數(shù)據(jù)即有結(jié)構(gòu)化的信息也有大量的非結(jié)構(gòu)化的信息，還包括大量不確定信息，對(duì)擴(kuò)展性要求很高。XML由于其異構(gòu)性、可擴(kuò)展性、靈活性、自描述性及結(jié)構(gòu)上的完整性等特點(diǎn)，使得XML成為描述電子病歷的一種極好的結(jié)構(gòu)化形式。醫(yī)院和醫(yī)院之間、社區(qū)醫(yī)療站和醫(yī)院、醫(yī)院和醫(yī)保中心都需要通過網(wǎng)絡(luò)來獲取相關(guān)的醫(yī)療信息，由于XML標(biāo)準(zhǔn)中立性，也使得XML成為數(shù)據(jù)交換和共享的一種標(biāo)準(zhǔn)通用格式。針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)上的各種安全問題，就必須采用XML安全技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全有效的傳輸。

2 Xml加密規(guī)范

XML加密技術(shù)的基礎(chǔ)是XML加密規(guī)范，該規(guī)范的目標(biāo)是用XML描述一個(gè)經(jīng)過數(shù)字加密的web資源，也可以是XML文件本身。XML加密與傳統(tǒng)加密最大的區(qū)別是引入了加密粒度的概念，傳統(tǒng)加密技術(shù)是對(duì)整個(gè)文件進(jìn)行整體加密，而XML加密可以根據(jù)需要，可以對(duì)整個(gè)XML文件加密，也可以對(duì)XML文件中的元素以及元素中的內(nèi)容進(jìn)行加密，而其他不重要的部分則不加密，這樣既保護(hù)了數(shù)據(jù)的安全，又加快了加密的速度，從而提高了數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的效率。

在W3C的推薦規(guī)范中，XML數(shù)據(jù)加密后仍是XML文檔格式，使用EncryptedData元素作為XML加密文檔的主要語法元素，其余元素均是其子元素。EncryptedData元素的語法結(jié)構(gòu)為：

?

?

?

?

?

?

?

?

?

其中元素是最外層元素，用于標(biāo)示所加密的數(shù)據(jù)，它有兩個(gè)屬性：Id和Type。Id用來識(shí)別具體的加密內(nèi)容，Type用來確定XML加密的內(nèi)容類型。元素是元素的第一個(gè)可選的子元素，其主要功能是識(shí)別加密算法。元素是元素的可選子元素，它描述加密和解密數(shù)據(jù)的對(duì)稱會(huì)話密鑰。元素是一個(gè)必要子元素，包含子元素和，其中子元素密封了加密后的數(shù)據(jù)，子元素密封了對(duì)外部加密數(shù)據(jù)的引用。元素提供了加密數(shù)據(jù)和密鑰的附加信息。

3 XML 加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)

XML加密算法主要有對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密算法兩大類。對(duì)稱加密算法簡單快捷，密鑰較短，破譯困難，加密速度快，加密效率高，適合元素大批量加密，如DES、3DES、AES等，由于對(duì)稱加密算法加密和解密使用相同的密鑰，密鑰交換的安全至關(guān)重要。非對(duì)稱加密算法計(jì)算量比對(duì)稱加密算法要大，運(yùn)行時(shí)間長，常用來加密小的數(shù)據(jù)量，如DSA、RSA等。

JAVA SE6開發(fā)環(huán)境中，利用DOM4J提供的豐富XML API，非常容易實(shí)現(xiàn)對(duì)XML文件進(jìn)行各種操作。JCE（Java加密擴(kuò)展）是集成在JDK1.6中的一個(gè)安全組件，提供了加密服務(wù)類和相關(guān)的接口，支持基本加密算法。若對(duì)XML文件中某一元素加密處理，可通過如下步驟完成：① DOM4J根據(jù)元素名稱獲取需要加密的元素；②JCE加密算法對(duì)其進(jìn)行加密處理；③將加密內(nèi)容和加密相關(guān)信息構(gòu)造出元素；④將元素替換掉需要加密的元素。清單1為某患者的電子病歷部分?jǐn)?shù)據(jù)，用3DES加密算法對(duì)元素< diagnosis >進(jìn)行加密，清單2為加密后的XML文件。

清單1加密前的電子病歷XML

001

王小明

1953/05/06

男

反復(fù)咳嗽、咳痰、活動(dòng)后氣促10年，間斷性雙下肢水腫1年，再發(fā)2d。

慢性支氣管炎急性發(fā)作

陳林醫(yī)師

2013/04/20 09:30

清單2 加密后的電子病歷XML

001

王小明

1953/05/06

男

反復(fù)咳嗽、咳痰、活動(dòng)后氣促10年，間斷性雙下肢水腫1年，再發(fā)2d。

theKey

7XzuD7zwUfdos8ws+mNr…/pNYSEw05pYK9utIkjIyT

用Java實(shí)現(xiàn)加密的核心代碼如下：

KeyGenerator KG = KeyGenerator.getInstance(\"DESede\");

KeytheKey = KG.generateKey(); // 生加密密鑰theKey；

String clearData = new String(data); // data為需加密的內(nèi)容，即< diagnosis >元素

int pad = clearData.getBytes().length %8;

for(int i=0;i<(8-pad);i++)

clearData += \" \";//用空格補(bǔ)足字符串， 長度為8的倍數(shù)

Cipher cipherObj = Cipher.getInstance(\"DESede/CBC/NoPadding\");//創(chuàng)建加密對(duì)象

cipherObj.init(Cipher.ENCRYPT_MODE，this.encKey); //初始化加密對(duì)象

byte[] cipherTemp = cipherObj.doFinal(clearData.getBytes());//加密數(shù)據(jù)

String cipherDataBase64 = getBase64Encoded(cipherTemp);//轉(zhuǎn)化成Base64編碼

利用DOM4JAPI方法構(gòu)造元素，其中元素內(nèi)容為加密得到的cipherDataBase64，然后用自定義封裝方法replaceElement(encElement， \" diagnosis \")，將元素替換掉，得到加密后的電子病歷XML。在實(shí)際應(yīng)用中，可以對(duì)電子病歷XML文件不同元素用不同密鑰加密，這樣只有擁有相應(yīng)密鑰的數(shù)據(jù)接收者才能解密相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4結(jié)論

本文介紹了使用對(duì)稱算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電子病歷XML加密，保證加密數(shù)據(jù)安全的核心是密鑰交換的安全性。一種可行的方法是使用非對(duì)稱加密算法加密對(duì)稱加密算法的密鑰，以保證密鑰交換的安全，再使用對(duì)稱加密算法進(jìn)行文件數(shù)據(jù)的加密和解密，這樣的結(jié)合加密方式會(huì)在實(shí)際開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳可.基于 XML的電子病歷系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用.2012，21(6).

[2]車葵，牛曉太，邢書濤. XML加密方法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程和設(shè)計(jì).2008，29(20).

[3]陳晚華.XML安全技術(shù)在共享數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2008.編輯/孫杰