کاربرد فناوری بلاک چین در حوزه ی سلامت (قسمت اول)

برای درک بلاکچین در مراقبت های بهداشتی ، مهم است که در مورد چگونگی عملکرد این نوع خاص از فناوری دفتر کل توزیع شده (DLT) و چگونگی استفاده از آن در اکوسیستم مراقبت های بهداشتی گسترده تر ، به صورت بنیادی ارائه گردد.

 

 برای درک بهتر فناوری بلاک چین و کاربرد و عملکرد آن در مراقبت های بهداشتی، در این مقاله ابتدا سرفصل های زیر را مرور می کنیم:

1-    بلاک چین چیست؟

2-    اجزای بلاکچین

3-    کاربرد های بلاک چین

4-    نقاط قوت و ضعف فناوری بلاک چین

 

Blockchain چیست؟

انستیتوی ملی استاندارد و فناوری (NIST) آن را چنین تعریف می کند: "دفترهای دیجیتال مشهود و مقاوم در برابر دستکاری که به صورت توزیع شده (یعنی بدون مخزن مرکزی) و معمولاً بدون اختیارات مرکزی ([به عنوان مثال] بانک ، شرکت ، یا دولت). در سطح ابتدایی [آن] ، این [کاربران] را قادر می سازد تا کاربران از معاملات را در یک دفتر مشترک در آن انجمن ضبط کنند ، به طوری که تحت عملکرد عادی شبکه بلاکچین ، هیچ معامله ای پس از انتشار قابل تغییر نیست. "

بلاکچین زنجیره ای از داده ها یا معاملات را به عنوان بلوک هایی متصل می کند که توسط امضاهای رمزنگاری به هم متصل می شوند ، هرکدام از آنها هش نامیده می شوند ، در دفترهای مشترک ذخیره می شوند و توسط شبکه ای از فرآیندهای متصل به نام گره پشتیبانی می شوند. گره ها یک کپی از کل زنجیره را نگهداری می کنند و به طور مداوم به روز می شوند و به صورت همگام نگهداری می شوند.

کاربرد زنجیره بلوک در مراقبت های بهداشتی نوپا است. با این وجود ، راه حل های اولیه توانایی کاهش هزینه های مراقبت های بهداشتی ، ساده سازی فرایندهای تجاری و بهبود دسترسی به اطلاعات را در میان ذینفعان متفاوت و متنوعی که برای رسیدن به یک هدف مشترک کار می کنند ، نشان داده است.

افزودن یا به روزرسانی داده ها مستلزم اجماع شبکه است که آن را تقریباً غیرقابل تغییر می کند. این بدان معناست که وقتی یک بلوک در زنجیره نوشته شود ، نمی توان آن را تغییر داد یا حذف کرد. سوابق معامله تغییرناپذیر هستند ، زیرا هر مجموعه داده با درج هش منحصر به فرد بلوک قبلی ، که از نظر ریاضی از محتوای بلوک گرفته شده است ، به بلوک قبلی مرتبط می شود.

 

اجزای بلاکچین

بلاکچین نوعی DLT است (فناوری دفتر توزیع شدهDistributed Ledger Technology: ). DLT یک ساختار داده غیرمتمرکز است که در آن داده ها در تمام رایانه ها یا گره های درون شبکه توزیع می شوند و هر گره در شبکه یک کپی از دفتر را ذخیره می کند. اداره مرکزی داده ها وجود ندارد و داده ها با توافق همه گره های شبکه به توافق می رسند. اجزای DLT شامل مدل های داده ای برای توصیف اینکه چه داده هایی در دفتر ثبت می شود و توافق برای پروتکل ها ، مانند یک پروتکل اجماع برای تعیین نحوه پذیرش معاملات در دفتر.

دفتر کل

مشابه استفاده معمول از کلمه دفتر ، دفتر در متن DLT به سادگی یک ثبت الکترونیکی یا مجموعه ای از معاملات است. یک تمایز مهم این است که دفتر کل مجموعه دارایی ها نیست. در حالی که دارایی ها بخشی از معاملات هستند ، دفتر معاملات آن دارایی ها را ثبت می کند. به عنوان مثال ، بیت کوین یک دارایی شناخته شده است و معاملات مربوط به بیت کوین با استفاده از دفتر توزیع شده ثبت می شود.

فناوری Blockchain با ساخت یک زنجیره زمانی و متوالی از بلوک ، دفتر را می سازد. همچنین می تواند مجموعه ای از کدها به نام قراردادهای هوشمند را ضبط کند که عملکردها را در بلاکچین امکان پذیر می کند.

معاملات ، بلوک ها و زنجیره ها

بلوک مجموعه ای از معاملات است که بهم پیوسته و سپس به زنجیره بلوکهای دیگر اضافه می شود. از این رو ، نام بلاکچین است. وقتی بلوک ها به هم زنجیر می شوند ، هر بلوک جدید حاوی ارجاع به یک شناسه منحصر به فرد از بلوک قبلی است که کد هش یا هش رمزنگاری نامیده می شود. بلوک ها می توانند شامل یک یا چند معامله باشند. به عبارت دیگر ، می توان به صورت دسته ای معاملات را به بلوک تبدیل کرد ، و این اغلب برای بهبود نرخ توان معامله برای یک بستر بلاکچین با نرخ توان بلوک مشخص انجام می شود.

این بلوک شامل اطلاعات زیر است:

·         رمزنگاری قبلی: شناسه منحصر به فرد ، هش نامیده می شود ، که از بلوک قبلی ارجاع شده است

·         Timestamp: مهر زمان از هر بلوک اضافه شده به زنجیره

·         Merkle Root Hash: هش ریشه درخت مرکل برای همه معاملات موجود در بلوک

·         Nonce: مخفف کلمه "number فقط یکبار استفاده می شود." nonce شماره چالش رمزنگاری است که گره ها برای پیشنهاد یک بلاک جدید در حال حل آن هستند. این یک عدد است که به یک بلوک هش اضافه می شود ، و هنگامی که دوباره استفاده می شود ، محدودیت های سطح دشواری را برآورده می کند. این عدد مربوط به الگوریتم های اجماع است.

رمزنگاری

به طور کلی ، رمزنگاری اغلب برای رمزگذاری یا رمزگذاری داده ها استفاده می شود تا واسطه ها یا بازیگران خارج از آن نتوانند پیامی را رمزگشایی کنند. این امکان مبادله دو طرفه محرمانه را فراهم می کند ، جایی که هر یک از طرفین می توانند رمزنگاری را رمزگذاری یا رمزگشایی کنند تا به محموله پیام دسترسی یابد. با استفاده از بلاکچین ، رمزنگاری برای تأیید صحت داده ها نیز استفاده می شود.

الگوریتم رمزنگاری از پیام و کلید برای ایجاد یک نسخه رمزگذاری شده از پیام با نام رمز استفاده می کند. رمزگذار می تواند توسط فرستنده و گیرنده رد و بدل شود. سپس برای رمزگشایی رمز ورود به پیام اصلی از یک کلید استفاده می شود

رمزنگاری کلید

رمزنگاری کلید عمومی اغلب در DLT برای اعتبار سنجی داده ها و تأیید اعتبار کاربر از طریق امضای دیجیتال استفاده می شود. احراز هویت کاربر از طریق ترکیبی از کلید عمومی و خصوصی کاربر از طریق یک چارچوب زیرساخت کلید عمومی (PKI) حاصل می شود. کلید عمومی نشان دهنده هویت عمومی کاربر است که می تواند با دیگران به اشتراک گذاشته شود. کاربر همچنین دارای یک کلید خصوصی است که در کیف پول ذخیره شده است و اطلاعات خصوصی کاربر را ذخیره می کند.

الگوریتم های ریاضی مرتبط سازی کلیدهای خصوصی و عمومی را ایجاد می کنند و اینها رمزگذاری و رمزگشایی پیام را امکان پذیر می کند. در PKI ، محاسبه یا استخراج کلید خصوصی از کلید عمومی از نظر ریاضی غیرممکن است. جفت شدن کلید عمومی و خصوصی احراز هویت کاربر یا گره خاصی را امکان پذیر می کند. همچنین می توان از کلیدهای عمومی و خصوصی به گونه ای استفاده کرد که ناشناس بودن کاربران حفظ شود.

توابع هش

DLT از نوع خاصی از رمزنگاری به نام هش رمزنگاری استفاده می کند. یک کد هش توسط یک تابع ریاضی ایجاد می شود که یک شی دیجیتال را می گیرد و یک رشته از حروف و اعداد به اندازه 32 کاراکتر ثابت را برای نمایش آن تولید می کند.

هش رمزنگاری از رمزنگاری برای تبدیل یک طرفه ، جایی که داده های رمزگذاری شده یا هش ایجاد می شود ، استفاده می کند. هش در نظر گرفته شده است تا با اشخاص دیگر به اشتراک گذاشته شود ، اما رمزگشایی نشده است. هش رمزگذاری شده از نظر ریاضی امکان رمزگشایی یا مهندسی معکوس را ندارد. این استخراج پیام ورودی مورد استفاده برای ایجاد کد هش ، از خود کد هش غیر عملی است.

هش رمزنگاری شده توسط DLT استفاده می شود تا داده ها بدون به اشتراک گذاری واقعی محتویات داده ها قابل اثبات باشد. هر طرف می تواند داده ها را با تطبیق و تأیید مطابقت هش محاسبه شده با یکدیگر ثابت کند.

از هش برای حفظ ویژگی تغییر ناپذیر بلاکچین استفاده می شود. از آنجا که هر تغییری در شیء اصلی باعث ایجاد هش جدید می شود ، تغییرات به راحتی قابل تشخیص هستند. برای هر بلوک ، یک کد هش به عنوان ترکیبی از داده های موجود در بلوک به علاوه کد هش بلوک قبلی محاسبه می شود. به این ترتیب کدهای هش زنجیره ای می شوند. کدهای Hash آسان محاسبه می شوند و توسط همه شرکت کنندگان تأیید می شود که داده ها تغییری نکرده اند. هرگونه تلاش برای حذف یا تغییر داده ها در یک بلوک ، زنجیره کدهای هش را فاقد اعتبار می کند و به راحتی توسط شرکت کنندگان شناسایی می شود.

درخت مرکل

از درختان مرکل برای کاهش حجم داده ها و تأیید کارآیی داده ها در بلاکچین استفاده می شود. یک هش ریشه Merkle در هر بلوک ذخیره می شود و با هش کردن داده های معاملاتی که به عنوان بخشی از بلوک موجود است ، ایجاد می شود.

اثبات دانش صفر

اثبات دانش صفر ، یک سیستم را قادر می سازد بدون اینکه محتوای واقعی پیام را فاش کند ، شرایط پیام را ثابت کند. به عنوان مثال ، اگر ارز از یک کاربر به کاربر دیگر ارسال می شود ، بلاکچین می تواند بدون نیاز به دانستن اینکه کاربر چه کسی است یا مبلغ کل کاربر ، پول کافی برای فرستنده را تأیید کند.

شبکه های Blockchain

یک شبکه بلاکچین از شرکت کنندگان شبکه تشکیل شده است ، که رایانه ها یا گره هایی هستند که دفتر ذخیره می شود ، به روز می شود و نگهداری می شود. هر گره در شبکه یک نسخه از دفتر مشترک را ذخیره می کند و به طور مداوم با سایر گره های شبکه هماهنگ می شود. به طور کلی هدف این شبکه ارائه توافق و اطمینان از سازگاری و اعتبار هر کپی از دفتر مشترک به اشتراک گذاشته شده در بین گره ها و اعتبارسنجی هر بلوک جدید است که به دفتر پیوست می شود.

شبکه ها شامل الگوریتم های اجماع یا پروتکل هایی هستند که نحوه ارتباط و تعامل گره ها را با یکدیگر تعریف می کنند. هر گره با دستیابی به اجماع ، مطابق پروتکل اجماع خاص آن شبکه ، که توسط بستر خاصی که برای پیاده سازی شبکه استفاده می شود ، کپی خود را از دفتر مشترک به اشتراک می گذارد. این اجماع اعتبار و سازگاری هر نسخه از دفتر توزیع شده را که در هر گره از شبکه اجرا می شود تضمین می کند.

شبکه ها می توانند دارای مجوز یا بدون مجوز باشند. یک شبکه بدون مجوز برای عموم آزاد است و همه می توانند به آن بپیوندند. شبکه های مجاز خصوصی هستند و نیاز به تأیید و مجوز احزاب شرکت کننده دارند. گروه هایی از سازمان ها که در شبکه های مجاز شرکت می کنند اغلب به عنوان کنسرسیوم شناخته می شوند.

فضای ذخیره سازی توزیع شده

بلاکچین در واقع نوعی ذخیره اطلاعات است ، اما بسیار متفاوت از یک پایگاه داده سنتی است که بسیاری از ما به آن عادت کرده ایم. این ویژگی ها کاملاً متفاوت از پایگاه های شناخته شده سنتی ، رابطه ای و noSQL هستند. درک این تفاوت ها هنگام در نظر گرفتن بلاکچین در مراقبت های بهداشتی و اینکه آیا این فناوری برای موارد استفاده شما مناسب است مهم است.

این فناوری برای ذخیره معاملات گروه بندی شده در بلوک هایی طراحی شده است که ممکن است در مورد مشخصات آن بلوک ها پرس و جو شود و می تواند دولتی یا خصوصی باشد. برای عموم ، پایگاه داده توسط هر کسی در شبکه خوانده / اضافه می شود ، بنابراین کنترل نمی شود. در مقابل ، اگر خصوصی باشد ، قابلیت خواندن و ضمیمه شدن کنترل می شود.

نگهداری و ذخیره سازی

بلاکچین همچنین نوع توزیع شده و غیرمتمرکز ذخیره سازی داده است به این دلیل که نسخه های مختلفی از دفتر مشترک را در گره ها منتشر می کند. هر گره در شبکه ، کپی خود از دفتر مشترک را ذخیره و نگهداری می کند. گره های شبکه از طریق یک پروتکل توافق شبکه که منحصر به پلت فرم خاص است ، توافق می کنند که کدام بلوک تراکنش معتبر است و به دفتر مشترک اضافه می شوند و سپس هر یک از نسخه های دفتر مشترک خود را هماهنگ می کنند. این معماری همان چیزی است که به مقاومت در برابر فناوری کمک می کند. چندین گره ممکن است از کار بیفتند و تا زمانی که توده حیاتی گره ها باقی بمانند ، این امر بر یکپارچگی داده های دفتر مشترک تأثیر نخواهد گذاشت.

قراردادهای هوشمند

قرارداد هوشمند اصطلاحی است که معمولاً برای توصیف پروتکل کد رایانه استفاده می شود و هدف آن تسهیل دیجیتالی ، تأیید یا اجرای مذاکره یا انجام معامله مورد توافق است. یک قرارداد هوشمند در ساده ترین شکل واقعاً یک عبارت if-then است که روی یک بلاکچین اجرا می شود. در حالی که امکان انجام برخی اقدامات در یک قرارداد حقوقی واقعی وجود دارد ، مانند تعهدات پرداختی که در یک تاریخ خاص اتفاق می افتد ، یک قرارداد حقوقی معمول یک ابزار چند وجهی است. به عنوان مثال ، ممکن است شامل معیارهای رفتاری ، مانند معقول یا با حسن نیت باشد ، که نمی تواند در نرم افزار رمزگذاری شود.

در حالی که این فناوری در ابتدا به طور انحصاری برای ضبط معاملات استفاده می شد ، اما تا جایی که اکنون می تواند اجرای برنامه ها یا توابع را نیز امکان پذیر سازد ، مشابه نحوه اجرای نرم افزار توسط کاربران که توسط آنها تکامل یافته است. قراردادهای هوشمند کدهای قابل اجرا در شبکه را تشکیل می دهند که براساس شرایط یا اقدامات از پیش تعیین شده ایجاد می شوند. در داخل شبکه ، هر گره باید کد را اجرا کند تا با بقیه شبکه همگام شود. نقش گره بلاکچین حفظ ثبات و اعتبار دفتر مشترک است.

همه این کارها به روشی شفاف و ساده انجام می شود که به طرفین اجازه می دهد بدون تعارض و یا نیاز به واسطه ها مستقیماً با یکدیگر معامله کنند. از آنجا که یک قرارداد هوشمند در زنجیره بلوک ذخیره شده است ، آنها به طور خودکار قابل پیگیری ، تغییر ناپذیر و توزیع شده هستند و هر یک از طرفین را مسئول نقش خود می دانند.

 

کاربرد فناوری بلاک چین در حوزه های مختلف

 

نقاط قوت و ضعف

این فناوری نوید قابل توجهی به عنوان راه حل برای تعدادی از موارد استفاده در صنایع مختلف را می دهد ، اما مانند هر فناوری در حال ظهور ، هنوز هم دارای اشکالات است. برای تعیین مناسب بودن برای هر مورد استفاده ، سنجش نقاط قوت و آسیب پذیری مهم است.

یک منبع واحد از حقیقت

مزیت اصلی این فناوری توانایی آن در تأمین منبع واحدی از حقیقت برای کسانی است که در شبکه مشارکت دارند. از آنجا که همه گره ها باید به توافق برسند ، این اطمینان حاصل می کند که همه شرکت کنندگان در مورد ماهیت داده های موجود در شبکه توافق دارند. توانایی آن در حل اختلافات و ارائه دفتر کل فعالیت در شبکه ، شفافیت منحصر به فردی را به شما می بخشد که نیاز به واسطه ها را از بین می برد. شفافیت و تغییرناپذیری آن همچنین آن را برای صنایعی که به طور منظم از داده های خود حسابرسی می کنند ، ایده آل می کند.

نداشتن حریم خصوصی

بلاکچین ها ، به ویژه آنهایی که به صورت عمومی در دسترس هستند ، به دلیل شفافیت ارائه شده برای ذخیره اطلاعات خصوصی ایده آل نیستند. برای استفاده از بلاکچین در مراقبت های بهداشتی ، هنگام در نظر گرفتن فناوری انجام برخی معاملات ، ملاحظات مربوط به حریم خصوصی برای اطلاعات بهداشتی محافظت شده (PHI) بسیار مهم است.

آسیب پذیری های امنیتی

این فناوری مقاومت در برابر انواع خاصی از حملات را فراهم می کند اما به هیچ وجه کاملاً ایمن نیست. از آنجا که آنها اساساً فقط کد هستند ، هنوز هم در معرض حملات و اشکالات فنی هستند. همچنین ، تقریباً همیشه افراد به این فناوری دسترسی پیدا می كنند و این امر را در معرض یكی از بزرگترین خطرات فناوری اطلاعات قرار می دهد. به همین دلیل ، این فناوری دقیقاً به اندازه سایر شبکه ها یا نرم افزارها ، خصوصاً برای بلاکچین در مراقبت های بهداشتی ، به دقت در امنیت اطلاعات نیاز دارد.

ادامه دارد...

 

منبع مقاله مرجع: HIMSS

منبع کلیپ های آموزشی: آپارات

نویسنده
نرگس پارسا

نرگس پارسا

فارغ التحصیل رشته فناوری اطلاعات سلامت و علاقه مند به حوزه یادگیری الکترونیکی در آموزش پزشکی و سلامت الکترونیک

مطالب پیشنهادی