Cloud system for encryption and authentication medical images

Abstract

Son zamanlarda, telekomünikasyon alanında hızlı ve sürekli gelişme sırasında çok sayıda uygulama karşımıza çıkmıştır. Bunlardan önemli bir uygulama, hastanın dijital tıbbi verisinin daha ileri teşhis için doktorlar arasında aktarılabildiği tele-tıbbi bir uygulamadır. Bu nedenle, aktarılan tıbbi verilerin korunması, özellikle bu tıbbi verileri bilgi bulutu işleme ortamı gibi güvensiz bir kanal üzerinden aktarılırken, bu çalışmanın hedefidir. Tıbbi görüntülerin standart formuna DICOM (Tıpda Dijital Görüntüleme ve İletişim) adı verilir. Hastalar hakkındaki tıbbi durum gibi, hastalarla ilgili hassas bilgileri içeren bu tıbbi görüntüleri dışa aktarıldığında, bu bilgilerin gizliliğinin saklanmasına ihtiyaç duyulur. Güvenlik, değerli bir mesele olarak kabul edilmesiyle birlikte, bu çalışma, DICOM görüntülerinin korunmasını ve hasta bilgilerinin gizliliğini artırmak için yeni bir çerçeve ve çalışma sistemi öneriyor. Önerilen sistemde, tıbbi görüntüler ve hasta bilgileri içeren DICOM dosyası, tıbbi görüntüleri ve hasta bilgilerini almak ve sonra görüntüleri şifrelemek ve bunları hasta bilgileriyle buluta yüklemek için bir bölüntülemek işlemi ile geçirilir; tıbbi görüntüleri ve hasta bilgilerini içeren şifreli dosya bir Oracle veri tabanı içinde saklanır. Bu şifreli görüntünün anahtarı merkezi veritabanına kaydedilecektir. Bulutta kayıtlı bir müşteri (doktor) herhangi bir medikal görüntüyü indirmek isterse, bulut, şifreli medikal görüntü içine yerleştirilen hasta tıbbi veriyi şifresini çözmek için anahtarı üretmek için en az anlamlı bit (LSB) kullanarak steganografi yöntemini uygulayıp şifrelenmiş görüntüyü steganografi bilgileri ile birlikte doktora gönderilecektir. Önerilen sistem paylaşılan görüntünün kayıpsız alınabilmesi ve paylaşabilmesi sağlarken elde edilen görüntüleri piksel yükseltmeden korur; alınan görüntülerin yüksek kalitesinin, özellikle de başka bir şifreleme algoritması kullanan tıbbi görüntülerle ilgili diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında yüksek PSNR değerlerinin korunmasını garanti etmektedir.Anahtar kelimeler: teletıp, tıbbi görüntü güvenliği, şifreleme, steganografi, bulut sistemi.

Lately, a great number of applications have emerged during the fast and continuous development in the field of telecommunications. One such important application is a tele-medicine where a patient's digital medical data can be transferred between doctors in order to further diagnosis. Thus, protecting the exchanged medical data is the mission of this study, especially when exchanging those medical data over an insecure channel such as a cloud computing environment. The standard form of medical images is called DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine). When we are outsourcing these medical images containing sensitive information about patients, such as medical status about the patient, there is a need to provide privacy to this information. Where security is considered a valuable issue, this study proposes a novel framework to enhance the protection of DICOM images and the privacy of patient information. In the proposed system, the DICOM file that contain medical images and patient information will encounter a partition process in order to extract medical images and patient information and encrypt the images and upload them with patient information to the cloud, which will store patient information inside an Oracle data base and encrypted image inside a file. The keys of this encrypted image will saved in the database. If a client (doctor) registered in the cloud requests to download any medical image, the cloud will perform the steganography method using least significant bit (LSB) in order to embed the patient medical data inside the encrypted medical image and the key for decrypting the image, and send the encrypted image with the steganography information to the doctor. The proposed system insures provision of a lossless retrieval of the shared image while preserving the resulting images from pixel amplification in addition to guaranteeing a high level of quality of the retrieved images, especially high PSNR values by comparison with other studies on medical images using another encryption algorithm.Keywords: telemedicine, medical image security, encryption, steganography, cloud system.