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Oracle 11g透明数据加密安全特性解析(1)(2)

来源:未知 阅读:15428 评论 127 热度3

标签：oracle 11g 安全 加密 透明

DICOM：存储病人医疗影像和元数据的工业标准

美国放射学会(ACR)和国家电气制造联合会(NEMA)在1993年通过协作将医学影像和通讯(DICOM)标准化了，为医学影像设备和相关应用程序的开发提供了可供参照执行的依据，后来成为存储和传输放射影像通用的标准，Oracle 10g R2完全支持DICOM 3.0标准，但是直到Oracle 11g才实现了对DICOM数据进行加密。

Oracle 11g扩展了Oracle 10g R2 中ORDImage对象类型的能力，增加了一个新的ORDDicom对象类型，以便更有效地存储DICOM影像，由于ORDDicom对象可以存储在SecureFile LOB中，这样就可以实现压缩、重复数据删除和加密存储在DICOM文件中的影像和相关的元数据的能力，医生、大学和医院使用计算的病人信息，特别是诊断和研究。

Oracle 10gR2提供了转储病人信息到XML文件的能力，但现在的ORDDicom对象扩展了这些能力，使得可以直接在Oracle 11g数据库查询病人的元数据，这就意味着可以使用新的高级索引特性如XMLIndex数据类型来检索特殊的病人信息，此外，Oracle 11g现在还可以创建、存储、展现和检索存储在ORDDicom对象内的数据影像的指纹特征，也就是说将会更容易选中正确的病人信息，ORDDicom数据模型也可以帮助保证病人信息的机密性，因为它提供了一个方法可以避免泄露来自DICOM文件病人元数据中的私密信息。

1、创建DICOM对象

为了说明如何使用这些强大的功能特性增强Oracle 11g SecureFile的加密能力，我创建了一个新的方案和表MIPS.PATIENT_IMAGES，我将使用这个表存储DICOM元数据，并在ORDDicom和ORDImage数据类型列中存储影像数据，DICOM_IMAGE列将会存储来自对应的源文件直接载入的DICOM信息，ANONYMOUS列将会存储病人的敏感数据，THUMBPRINT列将会存储来自每个DICOM文件中第一个影像的指纹图像，清单4显示了我创建这个表的DDL语句。

清单4 创建加密的SecureFile LOB存储敏感信息　

创建一个用户(MIPS)

DROP USER mips CASCADE;


CREATE USER mips


IDENTIFIED BY mips


DEFAULT TABLESPACE patimages


TEMPORARY TABLESPACE temp


QUOTA UNLIMITED ON patimages;


GRANT CONNECT, RESOURCE TO mips;


GRANT EXECUTE ANY PROCEDURE to mips;


GRANT CREATE ANY DIRECTORY TO mips;
创建一个新的目录


DROP DIRECTORY mips_imgs;


CREATE OR REPLACE DIRECTORY mips_imgs


AS '/home/oracle/dicom';


GRANT READ ON DIRECTORY mips_imgs TO mips;
创建一个新表MIPS.PATIENT_IMAGES使用SecureFile LOB存储DICOM文件。


　DROP TABLE mips.patient_images PURGE;


CREATE TABLE mips.patient_images (


patient_id NUMBER


,name VARCHAR2(30)


,ssn VARCHAR2(11)


,dob DATE


,dicom_image ORDSYS.ORDDICOM


,anonymous ORDSYS.ORDDICOM


,thumbprint ORDSYS.ORDIMAGE


)


TABLESPACE patimages


LOB(dicom_image.source.localData)


STORE AS SECUREFILE (


TABLESPACE patimages


DISABLE STORAGE IN ROW


DEDUPLICATE


COMPRESS HIGH


CACHE READS


)


LOB(anonymous.source.localData)


STORE AS SECUREFILE (


TABLESPACE patimages


DISABLE STORAGE IN ROW


DEDUPLICATE


COMPRESS HIGH


CACHE READS


)


LOB(thumbprint.source.localData)


STORE AS SECUREFILE (


TABLESPACE patimages


DISABLE STORAGE IN ROW


DEDUPLICATE


COMPRESS HIGH


CACHE READS


)


;


-- 注释


COMMENT ON TABLE mips.patient_images


IS 'Contains Patient metadata and DICOM images';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.patient_id


IS 'Unique identifier for a Patient';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.name


IS 'Patient Name';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.ssn


IS 'Patient Social Security Number';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.dob


IS 'Patient Date of Birth';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.dicom_image


IS 'DICOM LOB';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.anonymous


IS 'Anonymous DICOM LOB';


COMMENT ON COLUMN mips.patient_images.thumbprint


IS 'Thumbprint of DICOM image';


-- 创建索引和约束


CREATE UNIQUE INDEX mips.patient_images_pk_idx


ON mips.patient_images(patient_id)


TABLESPACE patimages;


ALTER TABLE mips.patient_images


ADD CONSTRAINT patient_images_pk


PRIMARY KEY (patient_id);

2、从DICOM源文件转移到ORDDicom对象

现在我已经为DICOM信息创建好了适当的资料库，我将要使用SQL*Loader直接从DICOM源文件中提取并格式化病人元数据，对于我的源数据，我将使用若干个简单的DICOM文件，这些DICOM文件都是从http://www.barre.nom.fr/medical/下载得到的，病人的姓名和其它信息完全是虚构的，只是为了说明这些概念，清单5显示了SQL*Loader用于初始化、格式化和从这些源文件中载入DICOM数据到ORDDicom和ORDImage数据类型列的参数文件，以及调用SQL*Loader执行这个初始化数据载入的结果。

清单5 使用SQL*Loader载入DICOM原始文件到Oracle 11g数据库中

-- SQL*Loader参数文件: LoadDICOMFromFile.sqlparms

-- 目的: 这个参数文件将直接从DICOM文件载入DICOM数据到MIPS.PATIENT_IMAGES 表的DICOM_IMAGE 列，它也控制了ANONYMOUS列(它容纳匿名的DICOM数据)和THUMBPRINT列(它容纳DICOM图像本身的指纹图像)的初始化。

LOAD DATA


INFILE *


INTO TABLE mips.patient_images


TRUNCATE


FIELDS TERMINATED BY WHITESPACE


OPTIONALLY ENCLOSED BY '"'


(


patient_id INTEGER EXTERNAL


,name CHAR


,ssn CHAR


,dob DATE "yyyy-mm-dd"


,fn FILLER CHAR


-- 载入列对象MIPS.PATIENT_IMAGES.DICOM_IMAGE:


-- 1.) LOB属性source.localData和DICOM数据一起载入。


-- 2.) 属性srcType被设置为"local"。


-- 3.) 属性updateTime被初始化到当前日期。


-- 4.) LOB属性扩展使用空的LOB进行初始化。


,dicom_image COLUMN OBJECT (


source COLUMN OBJECT (


localData LOBFILE(fn) TERMINATED BY EOF


,srcType CONSTANT 'local'


,updateTime EXPRESSION "SYSDATE"


)


,extension LOBFILE(fn) TERMINATED BY EOF


DEFAULTIF dicom_image.source.srcType='local'


)


-- 初始化(但不载入)列对象MIPS.PATIENT_IMAGES.ANONYMOUS:


-- 1.) LOB属性source.localData和扩展被初始化。


-- 2.) srcType属性被初始化为"local"。


-- 3.) localData LOB将容纳DICOM数据的匿名内容。


-- 4.) srcType属性被初始化为"local"。


-- 5.) LOB扩展是一个由ORDDICOM使用的内部字段。


,anonymous COLUMN OBJECT (


source COLUMN OBJECT (


localData LOBFILE(fn) TERMINATED BY EOF


DEFAULTIF anonymous.source.srcType='local'


,srcType CONSTANT 'LOCAL'


)


,extension LOBFILE(fn) TERMINATED BY EOF


DEFAULTIF dicom_image.source.srcType='local'


)


-- 初始化(但不载入)列对象MIPS.PATIENT_IMAGES.THUMBPRINT:


-- 1.) LOB属性扩展被一个空的LOB初始化。


-- 2.) LOB属性source.localData被一个空的LOB初始化。


-- 3.) 本地属性被初始化为1。


,thumbprint COLUMN OBJECT (


source COLUMN OBJECT (


localData LOBFILE(fn) TERMINATED BY EOF


DEFAULTIF thumbprint.source.local=X'1'


,local CONSTANT 1


)


)


)


BEGINDATA


101 "Ames, Aldritch" 322-51-1111 1907-12-01 CT-MONO2-16-ankle.dcm


202 "Barry, Dave" 345-21-2222 1968-12-24 OT-MONO2-8-colon.dcm


303 "Colson, Charles" 342-43-3333 1931-11-03 MR-MONO2-8-16x-heart.dcm


404 "Dean, John" 322-09-4444 1942-02-18 NM-MONO2-16-13x-heart.dcm


505 "Ehrlichman, John" 345-09-5555 1914-08-01 US-PAL-8-10x-echo.dcm


606 "Haldeman, Robert" 322-18-6666 1918-11-11 US-RGB-8-esopecho.dcm


>>> SQL*Loader results:


SQL*Loader: Release 11.1.0.6.0 - Production on Sat Mar 14 13:00:40 2009


Copyright (c) 1982, 2007, Oracle. All rights reserved.


Control File: LoadDICOMFromFile.sqlparms


Data File: LoadDICOMFromFile.sqlparms


Bad File: LoadDICOMFromFile.bad


Discard File: none specified


(Allow all discards)


Number to load: ALL


Number to skip: 0


Errors allowed: 50


Bind array: 64 rows, maximum of 256000 bytes


Continuation: none specified


Path used: Conventional


Table MIPS.PATIENT_IMAGES, loaded from every logical record.


Insert option in effect for this table: TRUNCATE


Column Name Position Len Term Encl Datatype


------------------------------ ---------- ----- ---- ---- ---------------------


PATIENT_ID FIRST * WHT O(") CHARACTER


NAME NEXT * WHT O(") CHARACTER


SSN NEXT * WHT O(") CHARACTER


DOB NEXT * WHT O(") DATE yyyy-mm-dd


FN NEXT * WHT O(") CHARACTER


(FILLER FIELD)


DICOM_IMAGE DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in DICOM_IMAGE


SOURCE DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in DICOM_IMAGE.SOURCE


LOCALDATA DERIVED * EOF CHARACTER


Dynamic LOBFILE. Filename in field FN


SRCTYPE CONSTANT


Value is 'local'


UPDATETIME EXPRESSION


SQL string for column : "SYSDATE"


*** End of fields in DICOM_IMAGE.SOURCE


EXTENSION DERIVED * EOF CHARACTER


Dynamic LOBFILE. Filename in field FN


DEFAULT if DICOM_IMAGE.SOURCE.SRCTYPE = 0X6c6f63616c(character 'local')


*** End of fields in DICOM_IMAGE


ANONYMOUS DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in ANONYMOUS


SOURCE DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in ANONYMOUS.SOURCE


LOCALDATA DERIVED * EOF CHARACTER


Dynamic LOBFILE. Filename in field FN


DEFAULT if ANONYMOUS.SOURCE.SRCTYPE = 0X6c6f63616c(character 'local')


SRCTYPE CONSTANT


Value is 'LOCAL'


*** End of fields in ANONYMOUS.SOURCE


EXTENSION DERIVED * EOF CHARACTER


Dynamic LOBFILE. Filename in field FN


DEFAULT if DICOM_IMAGE.SOURCE.SRCTYPE = 0X6c6f63616c(character 'local')


*** End of fields in ANONYMOUS


THUMBPRINT DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in THUMBPRINT


SOURCE DERIVED * COLUMN OBJECT


*** Fields in THUMBPRINT.SOURCE


LOCALDATA DERIVED * EOF CHARACTER


Dynamic LOBFILE. Filename in field FN


DEFAULT if THUMBPRINT.SOURCE.LOCAL = 0X01(character '')


LOCAL CONSTANT


Value is '1'


*** End of fields in THUMBPRINT.SOURCE


*** End of fields in THUMBPRINT


Table MIPS.PATIENT_IMAGES:


6 Rows successfully loaded.


0 Rows not loaded due to data errors.


0 Rows not loaded because all WHEN clauses were failed.


0 Rows not loaded because all fields were null.


Space allocated for bind array: 83456 bytes(64 rows)


Read buffer bytes: 1048576


Total logical records skipped: 0


Total logical records read: 6


Total logical records rejected: 0


Total logical records discarded: 0


Run began on Sat Mar 14 13:00:40 2009


Run ended on Sat Mar 14 13:00:49 2009


Elapsed time was: 00:00:09.65


CPU time was: 00:00:00.61

3、生成指纹图像和匿名的元数据

为了完成ANONYMOUS和THUMBPRINT列的填充，我将使用一些技巧：

(1)首先，我将通过调用setModel 方法载入ORDDicom对象模型，这个对象模型必须在调用其它方法之前载入。

(2)然后使用processCopy方法生成一张150x200的JPEG图像，将其存储到THUMBPRINT列中。

(3)最后，我使用makeAnonymous方法创建一个匿名版本的DICOM_IMAGE列数据，并将其存储到ANONYMOUS列中。

清单6 显示了如何在最初被载入MIPS.PATIENT_IMAGES表中的所有行上执行这些方法。

清单6 从前面载入的ORDDicom对象创建和存储匿名的病人信息和指纹图像：

1)将DICOM模型载入到内存中。

2)将原始的DICOM文件元数据转换成对应的元素。

3)基于原始的DICOM影像以JPEG格式创建一个缩略图。

4)生成一个匿名的DICOM文件版本。

5)将新的信息保存到它们对应的SecureFile LOB中。

SET SERVEROUTPUT ON


DECLARE


dcm_row ORDSYS.ORDDICOM;


BEGIN


-- 载入DICOM数据模型


ord_dicom.setDatamodel;


-- 在医学图像表中遍历所有行


FOR dcm_row IN (


SELECT


patient_id


,dicom_image


,anonymous


,thumbprint


FROM mips.patient_images


FOR UPDATE


)


LOOP


BEGIN


-----


--通过setProperties存储过程初始化DICOM SecureFile LOB列属性


-----


dcm_row.dicom_image.setProperties();


-----


-- 在原始DICOM影像的基础上构建一个缩略图图像


-----


dcm_row.dicom_image.processCopy('fileFormat=JPEG fixedScale=150,200', dcm_row.thumbprint);


-----


-- 通过makeAnonymous()函数生成DICOM对象的匿名版本


-----


dcm_row.dicom_image.makeAnonymous(genUID(dcm_row.patient_id), dcm_row.anonymous);


-----


-- 将新产生的信息保存到它们对应的SecureFile LOB中


-----


UPDATE mips.patient_images


SET dicom_image = dcm_row.dicom_image


,anonymous = dcm_row.anonymous


,thumbprint = dcm_row.thumbprint


WHERE patient_id = dcm_row.patient_id;


EXCEPTION


WHEN OTHERS THEN


DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('Error processing image for Patient ID #' || dcm_row.patient_id);


END;


END LOOP;


COMMIT;


END;


/
4、使用ORDDicom和ORDImage列的内容

最后，我已经准备好研究这些已经载入到DICOM列的DICOM信息，幸运的是，ORDDicom数据类型使得这些工作变得相当简单，因为它提供了多种方法来直接查询病人的元数据属性，清单7显示了一个简单的查询，它直接从DICOM_IMAGE和THUMBPRINT列查询多个属性。

清单7 查看已经载入到ORDDICOM和ORDIMAGE对象中的元数据

显示选择的内容：

1)普通数据类型

2)ORDDICOM数据类型

3)ORDIMAGE数据类型　

SET LINESIZE 80


SET PAGESIZE 80


TTITLE 'Sample Patient Metadata|(from MIPS.PATIENT_IMAGES)'


COLUMN patient_id FORMAT 99999 HEADING 'Pat|ID'


COLUMN name FORMAT A20 HEADING 'Patient Name' WRAP


COLUMN ssn FORMAT A11 HEADING 'Patient SSN'


COLUMN di_sop_uid FORMAT A30 HEADING 'DICOM Image SOP UID' WRAP


COLUMN tp_len FORMAT 99999 HEADING 'Thumb|Print|Image|Size'


SELECT


PI.patient_id


,PI.name


,PI.ssn


,PI.dicom_image.sop_instance_uid AS di_sop_uid


,PI.thumbprint.getcontentlength() AS tp_len


FROM mips.patient_images PI


ORDER BY PI.patient_id


;


TTITLE OFF


Sun Mar 15 page 1


Sample Patient Metadata


(from MIPS.PATIENT_IMAGES)


Thumb


Print


Pat Image


ID Patient Name Patient SSN DICOM Image SOP UID Size


------ -------------------- ----------- ------------------------------ ------


101 Ames, Aldritch 322-51-1111 1.2.840.113619.2.1.2411.103115 5034


2382.365.1.736169244


202 Barry, Dave 345-21-2222 1.3.46.670589.17.1.7.0.16 5677


303 Colson, Charles 342-43-3333 999.999.2.19960619.163000.1.10 3648


3


404 Dean, John 322-09-4444 2.16.840.1.113662.5.8796818449 1596


476.121423489.1.1.3101.5309511


143


505 Ehrlichman, John 345-09-5555 999.999.133.1996.1.1800.1.6.25 5252


606 Haldeman, Robert 322-18-6666 999.999.2.19941105.112000.2.10 4683

7

校验存储在ORDDicom或ORDImage数据类型列中的图像需要一点技巧，因为需要一个接口才能查看这些图像，因为这些图像都采用基于工业标准的格式存储，如JPEG，TIF，PNG等，所以有大量的免费图像查看程序可以拿来使用。

小结

Oracle 11g新的SecureFile特性大大扩展在Oracle数据库中存储大对象的能力，并提高了安全性和有效性，SecureFILE LOB的压缩和重复数据删除功能在空间利用上更是让人惊讶，SecureFILE LOB的透明数据加密特性让存储在Oracle 11g数据库中的敏感信息和机密信息安全性更有保障，这些特性让Oracle 11g数据库成为美国新的联邦政府在启动存储医院、病人和医疗元数据方面的主要候选数据库。

  1. 浅谈Oracle数据库多种安全性措施
  2. 详解Oracle的几种分页查询语句
  3. Oracle DBA职责及日常工作分析


www.htsjk.Com true http://www.htsjk.com/shujukugl/18039.html NewsArticle DICOM：存储病人医疗影像和元数据的工业标准 美国放射学会(ACR)和国家电气制造联合会(NEMA)在1993年通过协作将医学影像和通讯(DICOM)标准化了，为医学影像...
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