医疗领域电子通信系统论文提纲

论文题目：基于广域高通量共识算法的电子病历共享平台的设计与实现

摘要：区块链作为一种去中心化、多方维护、安全可信的分布式账本技术,打破了传统数据中心化存储管理的思想,近年来愈加受到各领域学者的研究与关注,其中包括医疗行业。当前医疗数据存在的信息孤岛化、数据隐私、数据易泄露等问题,是医疗信息化过程中大家关注的重点。区块链在隐私保护、访问控制、可溯源性层面的这些特性,正好能够切中当前医疗行业的这些痛点,因此区块链与医疗领域的结合具有非常大的实际意义。共识算法作为区块链技术的核心部分,决定了区块链各节点达成一致的方式,是区块链研究领域目前主要的研究方向之一。本文针对区块链的共识算法,提出了一种改进的PBFT算法,并且设计实现了一个基于区块链的电子病历共享平台,以解决医疗领域的信息孤岛、医疗数据不安全的问题。首先,本文研究了目前较为主流的区块链共识算法,并重点分析了实用拜占庭容错算法（Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT）,它能够极大程度地降低传统拜占庭容错算法的计算复杂度。然而在实际的使用中,仍然存在运行效率不够高、部分通信冗余的问题。针对这些问题,本文提出了一种基于开放业务环境的改进的PBFT算法（Practical Byzantine Fault Tolerance Based on Open Business Environment,OBE-PBFT）,通过与PBFT算法的实验对比,本文提出的算法在运行效率、通信开销等方面表现出更加优越的性能,能够有效缩短交易处理的时间延迟,增大吞吐量。其次,本文在OBE-PBFT算法的基础上,结合电子病历共享平台的特点,设计并实现了一个基于广域高通量共识算法的电子病历共享平台。该电子病历共享平台可以实现患者就医过程中所有医疗数据上传至区块链,利用区块链的特点,辅助解决医疗场景下的信息流通受限、数据安全不能保障等问题。本文将从需求分析入手,介绍本平台的总体架构、功能模块和业务逻辑设计,并介绍系统的实现与展示。综上所述,本文提出了一种改进的区块链共识算法,并且设计实现了一个基于区块链的电子病历共享平台,将所提出的算法引入系统中。

关键词：区块链;共识算法;拜占庭容错;PBFT;电子病历

学科专业：计算机技术（专业学位）

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究内容与创新性工作

1.2.1 研究内容

1.2.2 主要工作与创新点

1.3 研究生期间主要工作

1.4 论文结构

1.5 本章小结

第二章 区块链相关技术

2.1 国内外研究现状

2.1.1 区块链研究与发展现状

2.1.2 区块链应用现状

2.2 区块链底层技术原理

2.2.1 哈希算法

2.2.2 非对称加密与数字签名

2.2.3 Merkle树

2.3 共识机制

2.4 区块链应用技术

2.4.1 区块链技术架构模型

2.4.2 智能合约

2.5 本章小结

第三章 基于PBFT算法的研究与改进

3.1 引言

3.2 拜占庭将军问题

3.3 实用拜占庭容错算法PBFT

3.3.1 算法概述

3.3.2 算法流程

3.3.3 视图变更协议

3.4 改进算法OBE-PBFT的设计与实现

3.4.1 算法整体思想

3.4.2 节点信用度的计算

3.4.3 节点信用度的更新

3.4.4 算法具体流程

3.5 实验与分析

3.5.1 实验环境

3.5.2 运行效率比较

3.5.3 通信开销比较

3.5.4 容错性能比较

3.6 本章小结

第四章 基于广域高通量共识算法的电子病历共享平台的设计与实现

4.1 系统需求分析

4.2 系统总体设计

4.2.1 总体架构设计

4.2.2 功能模块设计

4.2.3 角色主体设计

4.3 系统详细设计

4.3.1 智能合约设计

4.3.2 电子病历录入模块

4.3.3 电子病历查询模块

4.4 系统实现与测试

4.4.1 系统实现环境

4.4.2 系统功能测试

4.4.3 系统效果展示

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢