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Abstract(s)
Com o aparecimento das tecnologias blockchain, o crescimento e adaptação de características criptográficas levaram à exploração de novos usos em novas áreas, como a computação
móvel para a saúde (m-Health). Atualmente, estas tecnologias são implementadas primáriamente como mecanismos para manter os registos de saúde eletrónicos seguros. No entanto,
novos estudos têm provado que estas apresentam-se como uma ferramenta poderosa para promover o controlo da informação de saúde pelos próprios pacientes e possibilita a existência
de um historial médico sem alterações errôneas, para além da responsabilização dos profissionais de saúde. Nos últimos anos, verificou-se um rápido crescimento da área da m-Health,
sustentada numa arquitetura orientada a serviços, levando a que a adaptação de mecanismos
de blockchain em aplicações de saúde gerasse a possibilidade da existência de um serviço mais
descentralizado, pessoal e disponível. A ideia de adaptar tecnologia blockchain na área da
prestação de serviços de saúde apresenta inicialmente alguns pontos críticos, como por exemplo como é que é assegurada a segurança e a privacidade da informação de saúde guardada na
blockchain. Normalmente, num sistema completamente descentralizado, a informação tem de
estar completamente disponível a atores externos e tem de ser guardada de forma distribuída.
Embora o armazenamento da informação de forma distribuída não apresente dificuldades, a
particulariedade do tipo de informação que é guardada na blockchain e de que maneira esta
é mantida privada e segura são questões problemáticas já conhecidas. Um breve estudo desta
tecnologia é suficiente para concluir que não é adequado um registo médico de um paciente ser
guardado na blockchain, uma vez que, devido ao tamanho do registo, iria gerar problemas de
escalabilidade com o aumento do número de pacientes. Perante esta situação, o desempenho
da blockchain iria diminuir e seria necessária uma quantidade demasiado elevada de poder computacional para a realização de tarefas básicas, gerando ainda um aumento nos requisitos de
armazenamento e de transmissão em rede. Embora a blockchain não tenha capacidade para
guardar a informação completa de um paciente, as suas características permitem que seja utilizada para guardar outros dados relacionados com a privacidade da informação da saúde. Deste
modo, é precisamente no registo e controlo de acesso à informação de saúde que a tecnologia
blockchain promete inovar. Ao registar todos os acessos à informação de saúde de um paciente,
é possível criar um registo com a identificação e a autentificação de todos os utilizadores do
sistema que requereram o acesso a determinada informação de saúde. Portanto, um registo de
acesso consegue ser criado com uma pequena quantidade de informação, como um timestamp,
com a identificação do utilizador que está a aceder aos dados e com a identificação do utilizador
cujos dados estão a ser acedidos. Uma das grandes vantagens de registar a informação dos acessos numa blockchain é o facto de os registos serem distribuídos por várias localizações, sendo
estas imutáveis e tolerantes a falhas e públicos. Deste modo, verifica-se que os problemas de
escalabilidade, associados ao tamanho reduzido do registo, que surgem ao guardar informação
na blockchain discutidos previamente conseguem ter um impacto mais reduzido.
Contudo, apesar das vantagens desta tecnologia, alguns dos aspetos da sua integração desta em
m-Health não são compatíveis com a natureza da informação de saúde de um paciente. Para
acomodar tecnologia blockchain na área da saúde, é necessário que o sistema seja construído
com várias restrições em mente. Uma destas restrições é o facto de que a informação presente na blockchain é normalmente pública, o que entra em conflito com o direito à privacidade dos
pacientes e leva à necessidade de encriptar a informação. Outra restrição é o facto de como
identificar um utilizador num registo de acesso, uma vez que normalmente a informação dos
utilizadores é anónima.
O objetivo desta dissertação é estudar como a tecnologia blockchain consegue ser conjugada
com a informação de saúde recolhida ou processada por aplicações móveis. Com a finalidade de
alcançar esse objetivo, foi desenvolvido um protótipo de uma solução baseada em blockchain
para controlar acesso à informação de saúde. Este protótipo para além de oferecer uma segurança melhorada da informação, devido à implementação de mecanismos de criptografia,
oferece um historial médico imutável ao armazenar informação de eventos de saúde numa
blockchain. A esta construção foi ainda adicionado um sistema de armazenamento de dados
anónimos baseado numa arquitetura de data lake. Posteriormente, este protótipo foi integrado
num ambiente de teste, que consistiu em várias aplicações móveis, com o objetivo de testar
detalhadamente a viabilidade e desempenho de propostas similares.
With the advent of blockchain, the growth and adaptation of cryptographic features and capabilities were quickly extended to new and under-explored areas, such as healthcare. Currently, blockchain is being implemented mainly as a mechanism to secure Electronic Health Record (EHR)s. However, new studies have shown that this technology can be a powerful tool in empowering patients to control their own health data, as well as for enabling a fool-proof health data history and establishing medical responsibility. With the advent of mobile health (m-Health) sustained on service-oriented architectures, the adaptation of blockchain mechanisms into m-Health applications creates the possibility for a more decentralized and available healthcare service. The idea of adapting blockchain technology into healthcare initially presents several critical points where special consideration is required, such as how privacy and security of healthcare information can be assured if information is stored into a blockchain. Usually, for a completely decentralized system, the information has to be available to everyone and is to be stored in a distributed manner. While the storage of the information being distributed is not difficult, what kind of information should be stored into the blockchain as well as how this information can be kept private and secure present issues. A brief study of blockchain technology is enough to conclude that a full patient record is not fit to be stored into a blockchain, because the size of the record would create scalability problems as the number of patient records increases. This diminishes the performance of the blockchain to where the amount of computational power needed to perform basic tasks would rise considerably, as well as the storage and network requirements needed to permanently store the information and to replicate the information throughout the whole network, respectively. However, other uses for blockchain technology arise once the nature of the health information is analyzed thoroughly. Because of the highly personal and private aspect of health information belonging to a patient, the security of how that information is stored, transmitted and accessed becomes a main focus of health systems. It is precisely in access recording and management of healthcare information that blockchain shows promise in implementation. By recording all accesses to a the health information of a patient, it is possible to create a log of every user in a system that has had access to some information. By having a system that identifies and authenticates all users, every access to health data can be recorded as having been done by an identified user. An access record can be made with a small amount of information, such as a timestamp, an accessing user identifier and an identifier of the user whose data is being accessed. Because an access record can be accomplished with only this amount of information, the scalability issues that where discussed earlier regarding storing information into a blockchain can be mitigated. In terms of advantages, recording access information into a blockchain results in the access records being distributed across several locations, immutable, fault-tolerant and public. However, some aspects of the integration of blockchain into healthcare result in incompatibilities of the nature of health information and of blockchain. To accommodate health information and blockchain, the surrounding system must be constructed with several limitations in mind. One of which is the public nature of blockchain not being in line with the private nature of health information and therefore the information must be encrypted, or how a user can be identified in an access record if usually information in a blockchain is anonymous. This work proposes a system that successfully integrates blockchain into an m-Health testbed, outlining how both areas have evolved and their main challenges. The proposed system offers enhanced information security both in transmission, storage and access, by integrating several cryptographic mechanisms. Furthermore it is integrated with a blockchain access system and a high volume anonymous information storage mechanism based on a data lake database architecture. This system is integrated into a testbed that allows for a more detailed discussion on viability and performance of similar concepts.
With the advent of blockchain, the growth and adaptation of cryptographic features and capabilities were quickly extended to new and under-explored areas, such as healthcare. Currently, blockchain is being implemented mainly as a mechanism to secure Electronic Health Record (EHR)s. However, new studies have shown that this technology can be a powerful tool in empowering patients to control their own health data, as well as for enabling a fool-proof health data history and establishing medical responsibility. With the advent of mobile health (m-Health) sustained on service-oriented architectures, the adaptation of blockchain mechanisms into m-Health applications creates the possibility for a more decentralized and available healthcare service. The idea of adapting blockchain technology into healthcare initially presents several critical points where special consideration is required, such as how privacy and security of healthcare information can be assured if information is stored into a blockchain. Usually, for a completely decentralized system, the information has to be available to everyone and is to be stored in a distributed manner. While the storage of the information being distributed is not difficult, what kind of information should be stored into the blockchain as well as how this information can be kept private and secure present issues. A brief study of blockchain technology is enough to conclude that a full patient record is not fit to be stored into a blockchain, because the size of the record would create scalability problems as the number of patient records increases. This diminishes the performance of the blockchain to where the amount of computational power needed to perform basic tasks would rise considerably, as well as the storage and network requirements needed to permanently store the information and to replicate the information throughout the whole network, respectively. However, other uses for blockchain technology arise once the nature of the health information is analyzed thoroughly. Because of the highly personal and private aspect of health information belonging to a patient, the security of how that information is stored, transmitted and accessed becomes a main focus of health systems. It is precisely in access recording and management of healthcare information that blockchain shows promise in implementation. By recording all accesses to a the health information of a patient, it is possible to create a log of every user in a system that has had access to some information. By having a system that identifies and authenticates all users, every access to health data can be recorded as having been done by an identified user. An access record can be made with a small amount of information, such as a timestamp, an accessing user identifier and an identifier of the user whose data is being accessed. Because an access record can be accomplished with only this amount of information, the scalability issues that where discussed earlier regarding storing information into a blockchain can be mitigated. In terms of advantages, recording access information into a blockchain results in the access records being distributed across several locations, immutable, fault-tolerant and public. However, some aspects of the integration of blockchain into healthcare result in incompatibilities of the nature of health information and of blockchain. To accommodate health information and blockchain, the surrounding system must be constructed with several limitations in mind. One of which is the public nature of blockchain not being in line with the private nature of health information and therefore the information must be encrypted, or how a user can be identified in an access record if usually information in a blockchain is anonymous. This work proposes a system that successfully integrates blockchain into an m-Health testbed, outlining how both areas have evolved and their main challenges. The proposed system offers enhanced information security both in transmission, storage and access, by integrating several cryptographic mechanisms. Furthermore it is integrated with a blockchain access system and a high volume anonymous information storage mechanism based on a data lake database architecture. This system is integrated into a testbed that allows for a more detailed discussion on viability and performance of similar concepts.
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Keywords
Aplicações Móveis Bases de Dados Distribuídas Blockchain Estado da Arte Saúde Segurança