CARE-IoMT: a pairing-free Certificateless Auditable Range-query support searchable Encryption scheme for IoMT
यह शोधपत्र CARE-IoMT का प्रस्ताव करता है, जो एक पेयरिंग-मुक्त प्रमाणपत्र रहित खोज योग्य एन्क्रिप्शन ढांचा है जो ब्लॉकचेन-आधारित डेटा-डाइजेस्ट रोल-अप्स को एकीकृत करता है ताकि इंटरनेट ऑफ मेडिकल थिंग्स में संवेदनशील चिकित्सा डेटा के लिए सुरक्षित, ऑडिट योग्य और कुशल रेंज और कंजंक्टिव क्वेरीज़ को सक्षम किया जा सके और साथ ही इनसाइडर हमलों और कम्प्यूटेशनल ओवरहेड को कम किया जा सके।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
आधुनिक चिकित्सा परिदृश्य में, एक शांत क्रांति चल रही है जहाँ रोगी और डॉक्टर संवेदनशील स्वास्थ्य जानकारी साझा करने के लिए तेजी से डिजिटल नेटवर्क पर निर्भर हो रहे हैं। यह पारिस्थितिकी तंत्र, जिसे 'इंटरनेट ऑफ मेडिकल थिंग्स' (IoMT) के रूप में जाना जाता है, पहनने योग्य हृदय मॉनिटर और स्मार्ट इंसुलिन पंप जैसे उपकरणों को क्लाउड सर्वर से जोड़ता है, जिससे डेटा का एक विशाल और निरंतर प्रवाह बनता है। हालाँकि यह कनेक्टिविटी तेज़ निदान और बेहतर देखभाल का वादा करती है, लेकिन यह एक गहरा संकट भी पैदा करती है: डॉक्टर बिना कच्चे डेटा को देखे या रोगी की गोपनीयता से समझौता किए, किसी विशिष्ट विवरण, जैसे कि एक सप्ताह के दौरान रोगी के रक्त शर्करा (ब्लड शुगर) स्तर को खोजने के लिए इस एन्क्रिप्टेड निजी रिकॉर्ड के ढेर में कैसे खोज कर सकते हैं? पारंपरिक एन्क्रिप्शन एक सीलबंद तिजोरी की तरह कार्य करता है; यह सामग्री को चोरों से सुरक्षित रखता है, लेकिन यह मालिक को सील तोड़े बिना किसी विशिष्ट वस्तु को खोजने के लिए अंदर देखने से भी रोकता है। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने 'सर्च करने योग्य एन्क्रिप्शन' (सर्चिएबल एन्क्रिप्शन) नामक एक विधि विकसित की है, जो कंप्यूटर को एन्क्रिप्टेड फाइलों के भीतर कीवर्ड खोजने की अनुमति देती है, बिना उन्हें कभी डिक्रिप्ट किए। हालाँकि, इस तकनीक के मौजूदा संस्करणों को अक्सर अत्यधिक कंप्यूटिंग शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे वे छोटे चिकित्सा उपकरणों के लिए बहुत धीमे हो जाते हैं, और वे कभी-कभी जटिल प्रश्नों को संभालने में संघर्ष करते हैं, जैसे कि उन सभी रिकॉर्ड्स को खोजना जहाँ एक मान (वैल्यू) दो संख्याओं के बीच आता है।
तर्बियात मोदारेस यूनिवर्सिटी, ईरान के शोधकर्ताओं की एक टीम ने CARE-IoMT नामक एक नई प्रणाली डिजाइन करके इन बाधाओं को दूर किया है, जो चिकित्सा डेटा को सुरक्षित और सत्यापन योग्य रखते हुए एन्क्रिप्टेड डेटा को खोजने की प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करती है। उनका दृष्टिकोण उस भारी कंप्यूटिंग बोझ को हटा देता है जिसने पहले समान प्रणालियों को धीमा कर दिया था, जिससे संसाधन-सीमित चिकित्सा सेंसर के लिए सुरक्षित डेटा साझाकरण में भाग लेना संभव हो जाता है। बैटरी जीवन को कम करने वाले जटिल गणितीय ऑपरेशनों पर निर्भर रहने के बजाय, उनकी विधि एक हल्की, अधिक प्रत्यक्ष क्रिप्टोग्राफिक तकनीक का उपयोग करती है जो तीव्र खोज की अनुमति देती है। इसके अलावा, उन्होंने सिस्टम की क्षमताओं का विस्तार 'रेंज क्वेरीज़' (सीमा संबंधी प्रश्नों) को संभालने के लिए किया है, जिसका अर्थ है कि एक डॉक्टर अब उन सभी रिकॉर्ड्स के लिए पूछ सकता है जहाँ रोगी का तापमान 98 और 100 डिग्री के बीच था, बजाय केवल सटीक मिलान खोजने तक सीमित रहने के। यह लचीलापन वास्तविक दुनिया के चिकित्सा परिदृश्यों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ डेटा शायद ही कभी कठोर, एकल-मान श्रेणियों में फिट बैठता है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि डेटा संग्रहीत करने वाले क्लाउड सर्वर परिणामों के साथ छेड़छाड़ नहीं कर रहे हैं या जानकारी छिपा नहीं रहे हैं, शोधकर्ताओं ने अपने सिस्टम को ब्लॉकचेन तकनीक के साथ एकीकृत किया है, लेकिन इसे उच्च लागत से बचने के लिए एक चतुर मोड़ के साथ किया गया है। प्रत्येक एकल खोज ऑपरेशन को ब्लॉकचेन पर दर्ज करने के बजाय, जो धीमा और महंगा होगा, वे डेटा की अखंडता की जाँच के लिए ब्लॉकचेन का उपयोग केवल एक स्थायी, अपरिवर्तनीय बहीखाते (लेजर) के रूप में करते हैं। वास्तविक खोज क्लाउड सर्वर पर होती है, जो बहुत तेज़ है, जबकि ब्लॉकचेन एक विश्वसनीय रेफरी के रूप में कार्य करता है जो यह सत्यापित कर सकता है कि क्या सर्वर ने सही और पूर्ण परिणामों का सेट वापस किया है। यह डिज़ाइन एक दुर्भावनापूर्ण सर्वर को रिकॉर्ड हटाने, उन्हें पुनर्व्यवस्थित करने या बिना पता चले नकली डेटा डालने से रोकता है। सिस्टम में समय के साथ परिवर्तनों को ट्रैक करने के लिए भी एक तंत्र शामिल है, यह सुनिश्चित करते हुए कि यदि कोई दस्तावेज़ बदला जाता है, तो विसंगति को तुरंत चिह्नित किया जाए।
शोधकर्ताओं ने अपने नए ढांचे का व्यापक परीक्षण किया ताकि यह देख सकें कि यह पिछले तरीकों की तुलना में कैसा प्रदर्शन करता है। अपने सिमुलेशन में, नया सिस्टम लगातार आवश्यक खोज इंडेक्स बनाने के लिए कम समय लेता है और खोज करने में भी काफी कम समय लेता है, विशेष रूप से जैसे-जैसे डेटा की मात्रा बढ़ती है। जब कई स्थितियों या मानों की सीमा वाले जटिल खोजों को संभालते समय, प्रस्तावित विधि एक स्थिर गति बनाए रखती है, जबकि पुराने सिस्टम जटिल होने पर स्पष्ट रूप से धीमे हो जाते हैं। उन्होंने ब्लॉकचेन पर आवश्यक सत्यापन चरणों को चलाने की लागत का भी विश्लेषण किया, और पाया कि वित्तीय लागत, जिसे सत्यापन कोड को निष्पादित करने के लिए आवश्यक डिजिटल मुद्रा इकाइयों के रूप में मापा जाता है, प्रबंधनीय और कुशल बनी हुई है। ये परिणाम बताते हैं कि यह प्रणाली न केवल सैद्धांतिक रूप से सुदृढ़ है बल्कि वास्तविक दुनिया के तैनाती के लिए व्यावहारिक भी है, जहाँ उपकरणों की प्रसंस्करण क्षमता और शक्ति सीमित होती है।
एक हल्की एन्क्रिप्शन विधि के साथ स्मार्ट ब्लॉकचेन सत्यापन का उपयोग करके, यह कार्य डिजिटल स्वास्थ्य के भविष्य को सुरक्षित करने के लिए एक व्यवहार्य मार्ग प्रदान करता है। यह प्रदर्शित करता है कि एक ऐसा सिस्टम होना संभव है जो अत्यधिक सुरक्षित और अत्यधिक कुशल दोनों हो, जिससे डॉक्टर रोगी की गोपनीयता को उजागर किए बिना या नेटवर्क को अभिभूत किए बिना जीवन रक्षक निर्णय लेने के लिए आवश्यक विशिष्ट जानकारी प्राप्त कर सकें। शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि क्लाउड सर्वर और ब्लॉकचेन की भूमिकाओं को सावधानीपूर्वक संतुलित करके, एक ऐसा विश्वसनीय वातावरण बनाना संभव है जहाँ चिकित्सा डेटा को विश्वास के साथ साझा, खोजा और सत्यापित किया जा सकता है, जो उन्नत और सुरक्षित ई-हेल्थकेयर सेवाओं का मार्ग प्रशस्त करता है।
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