基于混合存储区块链的快速可认证和可互操作的多媒体医疗数据

将区块链技术集成到医疗保健领域代表了一种范式转变，使其能够实现对敏感电子健康记录（EHR）的去中心化和防篡改存储与共享。然而，现有基于区块链的医疗系统虽然提供了稳健的访问控制，却常常忽视了用户端对大型多媒体数据完整性验证哈希重新计算的高延迟，这会损害其实用性，尤其是在时间敏感的临床场景中。本文提出FAITH（Fast Authenticated and Interoperable mulTimedia Healthcare data storage and sharing over hybrid-storage blockchains），一种创新的方案。与用户端哈希重新计算不同，FAITH让离线存储提供者生成可验证的证明，使用递归零知识证明（ZKPs），用户只需执行轻量级验证。对于灵活的访问授权，我们利用代理重加密（PRE）技术，使提供方能够进行密文重加密，重加密的正确性可通过ZKPs对抗恶意提供方进行验证。所有元数据和证明都记录在链上以供公众验证。我们对FAITH的数据隐私和完整性安全性进行了全面分析。我们实现了FAITH的原型系统，实验结果表明其在面向时间关键型医疗应用的实用性显著提升，用户端验证延迟降低了最高可达 $98\%$，将 $5\,\mathrm{GB}$ 加密文件的验证时间从 $4\,\mathrm{s}$ 降低至约 $70\,\mathrm{ms}$。