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医院网络信息安全问题与安全防护方案分析

2024-06-06 21 上传者：管理员

摘要：随着信息技术的迅猛发展，医院网络信息安全问题日益显著，对医疗行业的稳健运作和患者隐私的保护具有重要意义。本研究深入探讨了医院网络信息安全问题，涵盖了数据库访问控制、网络流量加密以及网络拒绝服务攻击等方面。此外，本研究还提出了一系列有效的安全防护方案，旨在应对这些问题，确保医院网络的安全性和可用性。

关键词：
医院网络信息安全问题
可用性
安全性
安全防护方案
网络安全
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信息技术的急速演进已经深刻改变了医疗行业的运作方式，将其引入数字化和网络化时代。然而，随着医院网络的广泛应用和医疗数据的数字存储，网络信息安全问题愈加凸显[1]，直接涉及患者隐私保护和医院正常运营。解决医院网络信息安全问题不仅关系到医院声誉，还关系到患者个人信息的安全，甚至可能对患者的生命健康构成潜在威胁。本研究旨在全面探讨医院网络信息安全领域的关键问题，包括数据库访问控制、网络流量加密和网络拒绝服务攻击等[2]。与此同时，为了解决这些问题，本文将提出一系列切实可行的安全防护方案，以确保医院网络的安全性和可用性。

1、医院网络信息安全问题及其安全防护方案

1.1 医院数据库访问控制问题

医院数据库承载大量患者的健康信息，包括病历记录、诊断信息以及治疗计划等敏感数据[3]。若这些数据库受到未经授权的访问，将带来患者隐私泄露的潜在风险。因此，为应对此问题，必须实施坚固的访问控制机制，以限制只有获得明确授权的医院工作人员才能够访问这些敏感数据[4]。

安全防护方案：引入基于角色的访问控制（RBAC）和双因素认证，确保只有授权用户能够访问数据库[5]。

1.1.1 RBAC

(1)RBAC是一种访问控制策略，它根据用户的角色或权限来限制他们能够访问的资源。在医院数据库的情境下，RBAC的实施包括以下步骤：

Step1角色定义：首先，定义不同的用户角色，以反映医院内部的组织结构和职能。例如，定义医生、护士、行政人员、系统管理员等角色。

Step2权限分配：对于每个角色，需要明确定义其能够执行的操作和访问的数据。定义的权限以权限矩阵的形式表示，矩阵的行表示角色，列表示数据库中的数据表或操作。例如，医生可能具有对患者病历表的读取权限，但没有写入权限。

Step3用户分配角色：当新用户加入医院系统时，根据其职责和需求，将其分配给适当的角色。此过程通常由系统管理员完成。

Step4动态访问控制：RBAC可支持动态访问控制，意味着用户的权限可在必要时进行临时调整。例如，医生可能需要紧急访问某个患者的病历，即使这不在其常规权限范围内。

(2)RBAC的核心思想是将权限管理集中化，RBAC的核心思想如下：

Step1定义角色集合R={R1,R 1,…Rn}

Step2定义权限集合P={P 1,P,…Pn}

Step3将角色与权限关联，形成权限矩阵M，其中Mij表示角色R i是否具有权限P j。

Step4用户集合U，每个用户U k被分配一个或多个角色的集合。

Step5用户的访问请求可以表示为A(U k,Pj)，即用户Uk请求执行权限P j。

(3）简单的RBAC系统

图1 RBAC系统

1.1.2 双因素认证

双因素认证是一种额外的安全层，要求用户提供两种不同类型的身份验证信息才能访问系统。在医院数据库的情境下，双因素认证的实施过程如下：

身份验证因素：双因素认证使用以下两种身份验证因素之一或两者的组合：

(1）知识因素：用户知道的信息，例如密码。

(2）物理因素：用户拥有的物理设备，例如智能卡、USB安全令牌或生物识别特征（指纹、虹膜扫描等）。

登录过程：用户首先提供其正确的用户名和密码。随后，系统会要求用户提供第二个因素的身份验证信息。通过硬件令牌、手机应用程序生成的一次性验证码或生物识别扫描来实现。

公式化表示双因素认证的过程如下：

用户提供的身份验证因素：F 1（知识因素）和F 2（物理因素）。

预先注册的身份验证因素：R 1和R 2。

验证过程：当F1=R1且F2=R2时，认证成功。

图2为C代码创建的简单的双因素认证系统。

图2 简单的双因素认证系统

1.2 医院网络流量加密问题

医院网络流量的加密是确保数据隐私的关键，但不正确的配置会导致漏洞。缺乏流量加密使医院易受网络监听攻击。

安全防护方案：使用强加密协议，确保数据在传输过程中得到保护，定期评估和更新加密方案。医院网络流量加密过程如下：

Step1选择强加密协议：医院需要选择强加密协议来保护数据的传输。强加密协议使用复杂的算法来加密数据，确保数据在传输过程中不容易被窃听或解密。此过程可表示为：

SelectEncryptionProtocol(Encryption＿protocol)

Step2加密数据传输：医院应确保所有的数据传输都通过选择的加密协议进行加密。此过程可表示为：

EncryptData(Data＿transmission,Encryption＿protocol)

Step3定期评估和更新加密方案：医院需定期评估安全性，包括加密方案的安全性。通过安全评估实现，根据漏洞分数来确定是否需要更新加密算法或升级加密协议。此过程可表示为：

RegularSecurityAssessment (Security＿assessment,Vulnerability＿score)

1.3 医院网络拒绝服务攻击问题

网络拒绝服务（DDoS）攻击可能会导致医院网络不可用，对患者诊疗造成严重影响。

安全防护方案：实施DDoS检测和缓解方案，确保网络可用性。具体过程如下：

Step1实施DDoS检测：首先，实施来检测网络中的潜在攻击。通过监测网络流量中的异常行为来实现。此过程可表示为：

ImplementDDoSDetection(DDoS＿mitigation)

Step2触发缓解措施：一旦检测到异常的攻击流量超过了预定的阈值，缓解措施将被触发。此过程可表示为：

if Attack＿traffic>Threshold:

TriggerMitigation(DDoS＿mitigation)

Step3评估缓解效果：缓解措施会降低攻击流量，以确保网络可用性。评估缓解措施的效果，确保攻击被成功抵御。此过程可表示为：

AssessMitigationEffectiveness (Mitigation＿effectiveness)

2、实验模拟与结果分析

2.1 模拟医院数据库访问控制实验

实验环境：本实验模拟一个医院的数据库访问情境，并测试了两种情况，一种是使用RBAC和双因素认证的访问控制，另一种是仅使用RBAC的访问控制。

实验设置：本实验随机选择了10名医院员工，其中5名员工是医生角色，5名员工是护士角色。不同角色的访问权限如下：

医生角色：可以访问患者的基本信息和病历信息。

护士角色：可以访问患者的基本信息，但不能访问病历信息。

实验结果如表1和表2。

表1 使用RBAC和双因素认证的访问控制下的医生和护士的访问权限

表2 仅使用RBAC的访问控制下的医生和护士的访问权限

结果分析：在仅使用RBAC的情况下，存在潜在的风险，因为医生和护士都可以访问病历信息，这可能导致患者隐私泄露。然而，在引入双因素认证后，成功访问敏感数据的概率显著降低，因为即使用户知道了密码（知识因素），他们仍需要提供物理因素（如智能卡或生物识别信息）才能成功访问。

2.2 模拟医院网络流量加密实验

实验环境：本实验模拟了医院网络中数据传输的情境，比较了使用强加密协议与不使用加密的情况下数据的隐私保护程度。

实验设置：本实验在两组实验对象中传输敏感医疗数据，一组使用TLS/SSL加密，另一组不加密。随后，本实验模拟网络监听攻击，查看是否有数据泄露。

实验结果如表3。

表3 网络监听攻击结果

结果分析：在使用TLS/SSL加密的组中，即使攻击者截获了流量，由于数据已加密，无法解密和获取敏感信息。而在未加密的组中，攻击者能够轻松获取数据。

2.3 模拟医院网络中的DDoS攻击实验

实验环境：本实验模拟了医院网络中的DDoS攻击情境，比较了有DDoS检测和缓解方案与没有的情况下网络的可用性。

实验设置：在两组实验对象中，一组实施DDoS检测和缓解方案，另一组没有实施任何方案。随后，本实验引入DDoS攻击流量，观察两组实验对象的网络响应。

实验结果如表4。

表4 网络响应结果

结果分析：实验结果显示，有DDoS检测和缓解方案的组能够在检测到攻击后迅速降低攻击流量，从而维护了网络的可用性。而没有这种方案的组遭受了网络不可用性的严重影响。

3、结语

本文深入研究了医院网络信息安全问题，并提出了一系列有效的安全防护方案。通过实验和分析，证明了这些方案的有效性，有助于确保医院网络的安全性和可用性。信息安全是不断演变的领域，需要不断更新和改进安全措施以适应新兴威胁。如按信息系统等级保护要求建立医院各信息系统平台内身份认证和权限控制、分级管理体系台账；引入数字认证技术对数据进行算法加密确保系统内信息传输和存储的安全性；在网络内布置态势感知防护系统检测DDoS攻击，部署漏洞扫描系统和防火墙拦截DDoS攻击，部署云锁服务器防护系统来防护针对服务器的DDoS攻击等。整合各类安全防护措施及方案，制订出医院信息网络系统安全应急预案并实施演练。由此，医院可建立持续的安全监测和改进机制，以保护医院数据和个人信息的安全，保障医院各个系统平台正常运营。本文的研究为医院网络信息安全提供了有力的参考，希望能够为医疗行业的信息安全作出贡献。

参考文献:

[1]张敬国.医院信息系统的网络安全维护措施[J].集成电路应用,2023,040(002):156-157.

[2]程蕾.基于身份认证的医疗信息数据库访问控制[J].信息技术,2022,046(009):112-117.

[3]赵煜,李盛葆,尹川铭.网络加密流量识别与分析技术研究[J].网络安全技术与应用,2022(10):25-27.

[4]杨珊,吴崔屏.拒绝服务攻击下基于分布式网络的安全状态估计[J].软件导刊,2023,022(009):154-158.

[5]许斌斌,黄均才.面向广域测量系统的RBAC扩展模型研究[J].电工技术,2023(009):57-60.

文章来源:赖勇平.医院网络信息安全问题与安全防护方案分析[J].网络安全技术与应用,2024(06):122-124.

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期刊名称：网络安全技术与应用

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期刊详情

主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：北京大学出版社

出版地方：北京

专业分类：科技

国际刊号：1009-6833

国内刊号：11-4522/TP

邮发代号：2-741

创刊时间：2001年

发行周期：月刊

期刊开本：大16开

见刊时间：1-3个月

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