一种基于国密SM2签名的医疗区块链存证与AI笔迹动态分析系统的制作方法

本发明涉及医疗信息安全与区块链存证，尤其涉及一种基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统。

背景技术：

1、随着医疗信息化的深入发展，电子处方、电子病历、手术记录等医疗行为数据的真实性与不可抵赖性成为法律与临床管理的关键需求，现有技术中，通常采用数字签名技术对医疗数据进行存证，其中国密sm2签名算法因其自主可控、安全性高等优点，已在医疗领域逐步推广应用，同时，ai笔迹动态分析技术被用于验证签署者身份的合法性。

2、然而，现有系统存在以下技术缺陷：

3、第一，sm2签名与笔迹分析数据在区块链上独立存储，二者之间缺乏密码学层面的绑定关系，攻击者可在不破坏sm2签名的情况下，替换或伪造笔迹动态数据，导致存证失效，无法真正实现签名者生物特征与签名行为的不可分割；

4、第二，现有sm2签名算法的随机数生成依赖硬件真随机数及伪随机数生成器，纯硬件方案成本较高，而纯伪随机方案存在可预测性风险，且两者均未利用签名者自身的行为生物特征，安全性提升空间有限；

5、第三，现有笔迹识别系统采用固定阈值进行真伪判定，未考虑医生因年龄增长、疲劳、伤病或神经退行性疾病导致的笔迹自然漂移现象，固定阈值导致合法签名被误判为伪造的比例随使用时间逐渐升高；

6、第四，现有系统的笔迹动态数据仅用于身份验证，未充分挖掘其中蕴含的医生健康信息，功能单一，数据价值利用不充分。

7、综上所述，现有技术中缺少一种能够将sm2签名与笔迹动态特征进行密码学级别绑定、同时具备自适应阈值调整与健康监测功能的医疗存证系统。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，包括：

2、生物熵生成模块，配置为采集书写过程中的笔迹动态序列，所述笔迹动态序列至少包括笔压、加速度和握力时间序列数据；从所述笔迹动态序列中提取特征向量，并通过sha-3混沌扩展函数将所述特征向量转换为256位均匀分布的生物熵ebio；输出所述生物熵ebio及其哈希承诺h(ebio)；

3、sm2签名随机数混合模块，配置为获取硬件真随机数rtrng；计算sm2签名算法的随机数k=(rtrng xor ebio) mod n，其中n为sm2椭圆曲线的阶；使用所述随机数k生成sm2签名对(r,s)；将所述签名对(r,s)及所述哈希承诺h(ebio)上传至区块链存证；

4、验签模块，配置为从区块链获取待验证的签名对(r,s)及所述哈希承诺h(ebio)；校验sm2签名对的数学正确性；同时校验本次签名中的哈希承诺与链上记录的哈希承诺是否一致；仅当两者均通过时，判定签名有效。

5、作为上述技术方案的进一步描述：

6、所述生物熵生成模块还包括降级模式，当所述笔迹动态序列的数据质量低于预设阈值时，自动切换为纯硬件真随机数模式，即设置k=rtrng mod n，并将本次降级事件记录上链。

7、作为上述技术方案的进一步描述：

8、所述sm2签名私钥采用(2,2)门限秘密共享方案进行管理，私钥的第一分片存储于医生的移动终端，第二分片存储于硬件安全模块；生成完整签名时，需要两个分片同时参与，任一缺失则无法生成有效签名。

9、作为上述技术方案的进一步描述：

10、还包括笔迹漂移监测与自适应阈值模块，配置为使用90天滚动时间窗口内的历史笔迹特征构建参考分布，包括均值向量μref和协方差矩阵σref；

11、计算当前签名笔迹特征向量xt与所述参考分布之间的马氏距离ddrift；根据所述马氏距离ddrift的值动态调整验签模块的判定阈值：当ddrift≤1.5时使用标准阈值0.85，当1.5＜ddrift≤2.5时记录漂移日志并保持标准阈值不变，当2.5＜ddrift≤3.5时将验签阈值调整为0.75并触发抽样人工复核，当ddrift＞3.5时将验签阈值调整为0.70并生成医生健康预警。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述医生健康预警的生成方式为，系统使用零知识范围证明协议生成证明，用于证明ddrift＞3.5且笔迹特征映射的神经退行性疾病风险概率大于0.6；

14、将该零知识证明上链存证，同时允许医生本人使用私钥解密查看详细预警信息。

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述抽样人工复核的比例为全部签名的1%至5%，复核人员通过比对压力分布图和轨迹热力图进行判定；当人工复核结果与模型判断不一致时，将复核结果以1%的权重更新所述参考分布。

17、作为上述技术方案的进一步描述：

18、所述sha-3混沌扩展函数采用shake-256算法，输入为128位原始特征量化值，输出为256位均匀分布的生物熵ebio，输出熵的香农熵值不低于0.99。

19、作为上述技术方案的进一步描述：

20、所述sm2签名私钥采用定期轮换机制，每两年自动生成新的sm2密钥对，旧私钥对新公钥进行签名并作为密钥轮换证明上链，新旧公钥同时存证于区块链中，新交易使用新私钥签名，历史交易仍使用旧公钥验证。

21、作为上述技术方案的进一步描述：

22、所述握力数据通过集成于智能笔中的压阻式或电容式握力传感器采集，采样频率不低于100hz，量化精度不低于12位；当连续10个采样点的握力方差低于预设阈值时，判定为握力信号无效，触发权利要求2所述的降级模式。

23、本发明具有如下有益效果：

24、1、本发明通过将笔迹动态特征经sha-3混沌扩展后生成生物熵，并与硬件真随机数异或混合作为sm2签名的随机数源，实现了签名与签署者行为生物特征的密码学级别绑定，即使sm2私钥泄露，攻击者若无合法签署者的笔迹动态数据，也无法伪造有效签名，有助于提升医疗存证的抗抵赖能力。

25、2、本发明在验签模块中增加了对生物熵哈希承诺的一致性校验，形成了“数学正确性+生物特征一致性”的双重验证机制，有效防止了签名与笔迹数据的剥离攻击，填补了现有技术中二者解耦存储的安全漏洞。

26、3、本发明引入笔迹漂移监测与自适应阈值调整模块，通过马氏距离量化医生笔迹的自然变化，动态调整验签阈值，降低了因年龄、疲劳和疾病导致的合法签名误拒率，同时保留了异常签名的检测能力。

27、4、本发明充分利用笔迹动态数据中的健康信息，在检测到异常漂移时自动生成零知识证明形式的健康预警并上链存证，为医生提供早期神经退行性疾病筛查功能，实现了从“身份验证”到“身份验证+健康监测”的功能升级。

28、5、本发明通过门限秘密共享方案管理sm2私钥，将私钥分片分别存储于移动终端与硬件安全模块，任一缺失均无法完成签名，有效防止了单点泄露风险，同时设计了降级模式与定期轮换机制，保障了系统在传感器失效或长期运行场景下的可用性与安全性。

1.一种基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，包括，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述生物熵生成模块还包括降级模式，当所述笔迹动态序列的数据质量低于预设阈值时，自动切换为纯硬件真随机数模式，即设置k=rtrngmodn，并将本次降级事件记录上链。

3.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述sm2签名私钥采用(2,2)门限秘密共享方案进行管理，私钥的第一分片存储于医生的移动终端，第二分片存储于硬件安全模块；

4.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：还包括笔迹漂移监测与自适应阈值模块，配置为使用90天滚动时间窗口内的历史笔迹特征构建参考分布，包括均值向量μref和协方差矩阵σref；

5.根据权利要求4所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述医生健康预警的生成方式为，系统使用零知识范围证明协议生成证明，用于证明ddrift＞3.5且笔迹特征映射的神经退行性疾病风险概率大于0.6；

6.根据权利要求4所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述抽样人工复核的比例为全部签名的1%至5%，复核人员通过比对压力分布图和轨迹热力图进行判定；

7.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述sha-3混沌扩展函数采用shake-256算法，输入为128位原始特征量化值，输出为256位均匀分布的生物熵ebio，输出熵的香农熵值不低于0.99。

8.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述sm2签名私钥采用定期轮换机制，每两年自动生成新的sm2密钥对，旧私钥对新公钥进行签名并作为密钥轮换证明上链，新旧公钥同时存证于区块链中，新交易使用新私钥签名，历史交易仍使用旧公钥验证。

9.根据权利要求1所述的基于国密sm2签名的医疗区块链存证与ai笔迹动态分析系统，其特征在于：所述握力数据通过集成于智能笔中的压阻式或电容式握力传感器采集，采样频率不低于100hz，量化精度不低于12位；