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1.1虚拟化技术的定义。在计算机领域中的虚拟化技术是指计算机内的元件进行抽象化的运行,而不是在真实的环境中进行操作。虚拟机软件(简称VM)可以将计算机内的服务器、应用程序等都分隔开,每一个虚拟机都有各自的虚拟化的硬件、软件、桌面等,这样可以在各自的硬件上安装不同的应用程序和操作系统,应用程序就可以独立运行而不受干扰,计算机的资源利用效率也得到显著提高。另外,每一个VM机都设置了不同的访问限制、IP地址、应用程序等,所以每一个独立的虚拟机的运行和一个实体的主机的运行差别不大。
1.2虚拟化技术的发展趋势。随着网络技术的发展,虚拟化技术已经逐渐深入到各个行业领域中,不断改变计算机运行管理模式。虚拟化技术可以对计算机的服务器进行虚拟化,也可以将计算机不同网络的软件和硬件资源信息整合成一个虚拟化的整体。一直以来,刀片服务器都是应用在数据中心的固定服务器,而如今,随着虚拟化技术的提高,刀片服务器受到网口接口限制和VM限制,很多企业已经不再会选择刀片服务器了。近年来,随着多核系统以及云计算的不断发展,虚拟化技术已经逐渐应用在商业市场中。虚拟化技术不仅降低了计算机运行成本,而且系统的安全性也得到保障。
2虚拟化技术的优点
2.1虚拟化技术可以在线转移服务器中的文件。用户可以根据自己的需求对应用了虚拟化技术的计算机进行拷贝或者转移文件,这是因为计算机的每一个独立的虚拟机都会形成一个目录,计算机的系统可以升级成统一的版本,计算机内的数据是连续且可转移的。虚拟机器的在线转移可以使虚拟机在开机状态下持续地提供服务,将一台虚拟机内的信息转移到另一个服务平台中。
2.2虚拟化技术可以提高服务器的利用效率以及降低成本。随着计算机网络科技的水平不断提高,越来越多的企业采用计算机来推广和管理产品,因此,对计算机服务器的要求也越来越高。采用虚拟化技术的服务器可以分隔成独立的服务器,不同的软件可以在不同的操作系统下自由的运行。将虚拟化技术应用到计算机领域中可以整合不同服务器的资源,计算机服务器的利用效率也受到很大的提高。
2.3虚拟化技术可以使计算机系统维持在相对安全的环境中。传统计算机的软件以及应用平台都是基于同一个服务器和操作系统的,不同的软件对操作系统的兼容性不一,而且一旦受到攻击时整个计算机将无法正常使用。而运用了虚拟化技术的计算机将主机分隔成若干个独立的系统,当某一系统不能正常运作时并不会影响到其他的系统。这样可以确保其他的系统不受到干扰而正常运行,使计算机维持在一个相对安全而稳定的环境中。另外,平时可以对系统文件进行备份,一旦子系统崩溃时可以在较短时间内恢复正常。
3虚拟化技术在医疗信息管理中的应用
3.1虚拟机种类的选择。常用的虚拟机软件有三种,分别是VMwareWorkstation(简称VMware)、MicrosoftVirtualPC(简称VPC)和VirtualBox(简称VBox),其中,VMware的功能最为强大。VMware可以对team进行虚拟化,还可以对虚拟机添加注释说明。(1)VMware服务器可以创建服务器并对其进行编辑和运行,另外,它还可以运行VirtualPC产品的虚拟机。VMware服务器具有远程控制管理的功能,运行过程中需要得到基层操作系统的支撑,不能充分利用计算机的硬件资源。(2)VMwareESX服务器的硬件在初始化时可以将本身的Linux系统替换掉,并且提供了很多例如远程控制台的管理界面。这种服务器可以更好地控制虚拟机对资源的分配以及较少了管理的成本,系统的安全性能也得到很大的提高。(3)VMwareWorkstation是VMware公司最畅销的软件之一,该软件包含一个X86的虚拟机套装,每个虚拟机可以独立运行windows、Linus等操作系统。VMwareWorkstation不支持远程管理功能,而且处理效率相对较低,所以这种版本的软件可以在学习或者测试的环境下使用。
3.2医院可以运行的信息系统。(1)医嘱传输系统是医院的主要业务系统,它是其他所有系统的支架。医嘱传输系统主要用在急诊部门、住院部门和行政管理部门中,采用AIX服务器操作系统,数据库采用的是Oracle。医嘱传输系统具有自动更新升级的功能,系统管理员将新的更新文件程序上传到FTP服务器后,医嘱传输系统的程序在启动时就会检测到新版程序信息,程序会自动完成下载和安装的过程。(2)医院实验室信息系统的软件开发商和OCS不同,它采用的是SQLserver数据库。这种系统可以将患者的检验样本经过仪器的检测后计算出相关检测数据,通过网络技术将检验报告传到医生工作的计算机中,这样医生可以及时、快捷的看到病人的检查结果。(3)医学影像归档与通信系统(PACS)可以对图像进行存储和处理,它是PACS系统的主要组成部分。医学影像归档与通信系统采用的是SQLServer数据库,是基于JAVA系统运行的。该系统需要利用数据库中间表来和OCS系统进行数据传输和交换。
3.3虚拟化系统在医院中的实际运用。(1)医嘱传输系统(OCS)是将医嘱信息进行数字化,医院的其他任何诊疗信息都是源自医嘱信息。在医嘱信息经过一系列传输过程后会产生一定的诊疗结果和治疗费用,因此,医嘱传输系统在医院日常业务管理中具有重要的作用。医嘱传输系统能够提高医院的工作效率,提高了工作的安全性以及稳定性。(2)PACS和LIS主要涉及专门的就诊工作,因此需要和相关的医疗设备进行数据传输,而且PACS系统的数据传输量很大。因此,PACS和LIS也是属于医疗系统中的关键部分,在运行过程中应该采用独立的存储设备以及专门的服务器。(3)在医疗系统中还存在其他的业务系统,这些系统包括医院内部的邮箱服务、医保信息服务、挂号和缴费服务等等。这些系统采用的数据库各有不同,服务器的配置也不高,运行时只占用少量的空间。
4结束语
1.1视频监控方式
视频监控模式主要采用的是在医疗机构、医生房间、患者病房、开刀室、监护病房处设置监控摄像头,通过监控中心的监控系统对房屋内外部进行全面的监控、在医疗机构的院、科等各级领导可以直接在办公室或者其他重要的工作人员直接进行计算机网络、实时查看到监控的场景,并能够统一的管理和处理各种相关事务。视频监控系统最大的优点在于能够实时的查看到医院的最新情况,管理层能够不出门就能够处理各种相关的内容,甚至主治医生能够在远处可以紧急处理多起急诊患者。这能极大的方便医生解决问题的时间和提升医院的管理效率。
1.2数据监控方式
数据监控方式主要是指使用大型的计算机软件进行数据的监控,数据监控关键点在于通过实施获得患者的信息。医疗专家等在办公室或家中,只需连入英特网,便能方便实时查看医疗机构的监控信息,达到远程监督和管理的目的;监控系统还可以在特殊情况下向公安机关,上级部门等提供接口,让这些机构部门可以查看监控的历史资料和实时监控资料;实现远程监控。
2计算机技术在医疗监控应用展望
随着计算机技术的提升,大数据时代的来临,计算机技术对于医疗监控系统提出更多的想象与发展空间,其不仅能够进一步带动医院的管理,而且能够提升以下几点的服务:
2.1提升医疗机构的日常监控管理应用
对于医疗机构的日常内部监控和管理,主要是指医院的安保工作,通过大数据的分析和计算,及时的对医院中出入口、手术室、停车场等重要场所进行实时的监控,及时返回,让医院的处于安全的保护当中,也有利于医疗机构的正常运行。
2.2提升医院的挂号、收费的简洁应用
在医院的流程当中,医生开出处方,门诊操作员将病人的项目输入电脑,并给病人打印发票,写清楚收费明细。在病人进入医院之后,病人就处于整个计算机管理监控过程中,直至病人出院系统都会将其开药品、单据等详细保存至计算机当中,从中减少了医生查询历史病历沟通的环节,有利病人的医疗。
2.3提升医院病区管理方面的应用
在病区管理中,病区管理系统通过计算机监控系统实时监控病区病人的情况,通过医嘱管理系统将医生的要求直接进行管理,并实时安排护理人员按照时间点去查看病人情况、更换输液,并能够通过监控直接反馈到专属医生当中,以便医生能够更好的了解病患当前情况,对症下药。
2.4提升药品管理方面的应用
监控系统对于药品管理系统是非常广泛和严格的,从药品的计划、采购、入库、调价、领药、消耗、到期等的监控都实现了计算机监控管理,药库通过把药品的信息录入电脑,让电脑将当前药品的库存、药品信息、以及门诊收费金额等多种信息传递到各个科室,让医生在开药的同时,清楚了解此次开单需要花费的金额,也让患者能够更加清楚的了解整个医疗过程中的花费。这不但有利于病的医治,也降低了医疗纠纷的产生。
2.5提升远程医疗方面的应用
在当前远程医疗手术已经成为现实,专家通过远程观看手术画面,在远程就可以和现场的医生讨论和实施医疗方案、指导手术的进行。这让医疗更加简单和方便。然而我们可以预想未来在家就可以让专家给自己看病,这种方式无疑更加会提升医院的管理效率。
2.6提升远程教育方面的应用
在医院等医疗机构当中,医疗远程教育也是临床教学的重要方向,由于医院的环境有限,医生们无法通过实地的教育让更多的学生进入到医院进行同等的学习,而采用远程监控的方式,能够让更多的实习生参与到手术、现场医疗的学习当中实时学习,这摆脱了传统教学模式的限制,也提高了实践教学的安全系数。
3结束语
使用秘密共享技术可利用多个数据中心形成低成本的医疗数据云,实现云计算时代的数据管理要求,即不需要自己保管关键数据,有安全的地方保存关键数据,任何地点、任何时间可使用数据,仅合法用户可访问数据,降低初始投资和运营成本,确保业务的持续性。秘密共享也是一种加密技术。以Shamir[1]的(k,n)门限秘密共享方案为例,其原理是将秘密消息加密并分割成n个分享份额后分布存储到不同的远程数据中心,多个数据中心构成低成本的医疗数据云。每个数据中心存放的单个分享份额看起来毫无意义,传输和存储不再需要额外的机密性保护,秘密只能从不同数据中心收集满任意k个组成的授权子集中得以恢复,而对于不足k个分享份额的非授权子集,即使拥有无限计算能力和无限大的存储器也无法恢复秘密,因为秘密共享技术的安全性不像传统加密技术那样基于复杂的计算,而是基于信息理论,所以可保证秘密的长期安全性,目前主要用于安全要求较高的密钥管理方面。此外,n个分享份额具有冗余性,即使任意(n-k)个分享份额遭到损坏或因网络故障不能获取,也能从其余的k个分享份额中恢复出秘密,这可保证业务的持续性。秘密共享方案可以是完美的,也可以是不完美的。(k,n)门限方案具有完美的安全性,即少于门限值k个的分享份额得不到原始消息的任何信息,完美方案的缺点是每个分享份额的长度≥原始消息的长度,即所有分享份额的总容量≥原始消息的n倍,如果用于数据量很少的密钥共享是没有问题,目前实际应用的几乎都是完美秘密共享方案,但对于数据量较大的医疗数据管理来说,效率和安全一样重要。
二、提高秘密共享技术的效率
要提高秘密共享技术的效率首先可从算法入手,目前典型的秘密共享算法是Shamir[1]的多项式插值法,这种算法的优点是不管(k,n)门限方案中k和n取什么值,都能用通用的公式实现加密和解密。有作者提出了(k,n)门限方案的异或运算方法[2-4],异或运算的效率要比多项式插值法高很多,这种方法没有通用的加密或解密公式,不同的k和n取值,需设计不同的加密和解密方法,这使得加密和解密方法也成了秘密的一部分,虽然通用性不高,但安全性更高。Yamamoto[5]提出的(k,L,n)秘密共享方案可大幅减少计算量和传输量,该方案被设计成1个原始消息s可从n个分享份额中的任意k个分享份额获得重构,从任何(k-L)个或更少的分享份额中得不到原始消息的任何信息,但可能会从(K-j)(其中,j=1,2,…,L-1)个分享份额组成的跳板(Ramp)集合中获得一点儿有关原始消息的信息,由于该方案可能会牺牲一点安全性,所以被称为不完美的秘密共享。但根据对已有(k,L,n)方案的具体算法的研究发现,Ramp集合的不安全性是可以避免和消除的。此方案的优点是:每个分享份额的位长是原始消息长度的1/L,所有分享份额的总容量降为原始消息的n/L,这将使计算量和传输量比(k,n)方案降低大约L倍。(k,L,n)方案的概念自提出以来,根据广泛的国内外文献检索结果显示,目前国际上实际的应用案例还非常少,迄今还没发现任何医院使用这项技术进行数据安全管理。
三、秘密共享服务软件
我们开发了秘密共享服务测试软件,使用了异或运算的(3,2,4)Ramp秘密共享技术,发现该技术完全可胜任大容量医疗数据的分布式存储。该秘密共享服务软件可为用户提供远程备份、远程访问、共享与交换等医疗数据的安全管理功能。用户通过常规方式在指定文件夹中存储1个文件,该文件就会被自动加密并分割成4个子文件,子文件又被分布存储到4个数据中心,每个数据中心存放的单个子文件毫无意义。用户随时随地再次登录并打开文件时,秘密共享服务软件又自动从不同的远程数据中心收集任意3个子文件,恢复出原始文件,同时相关联的应用程序会自动开启,文件又可被编辑和浏览。任何一个子文件遭破坏或因网络故障无法获取,也不会影响文件的恢复。将秘密共享服务软件用于医疗数据的远程备份可兼顾安全性和冗余性,从而保证业务的持续性;用于远程访问可使远程工作者无需随身携带数据,随时随地通过账号远程登录秘密共享服务文件夹抽取数据;通过多用户共享1个秘密共享文件夹可为多用户或多机构的医疗数据交换与共享提供多一种选择。
四、秘密共享方案的优势
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