基于微服务架构的医院统一接入平台设计与应用

RESEARCH WORK基于微服务架构的医院统一接入平台设计与应用谢得麟，严跃宁，林亚忠厦门大学附属东南医院 信息科，福建 漳州 363000[摘 要] 目的 提高医院信息数据的安全，实现统一的用户登录及数据接口开放。方法 基于微服务的架构，对医院信息数据进行整合，分解成可管理的模块或服务，形成统一的数据接入平台。结果 第三方系统只需平台对其接入授权，即可接入医院信息系统。结论 通过对接入系统的实时监控与预警，实现对医院数据管理监督，保障了医院信息系统数据安全性和稳定性。[关键词] OAuth 2.0；统一身份认证；授权；微服务Design and Application of Hospital Unified Access Platform Based on Microservice FrameworkXIE Delin, YAN Yuening, LIN YazhongDepartment of Information, The Affiliated Dongnan Hospital of Xiamen University, Zhangzhou Fujian 363000, ChinaAbstract: Objective To improve the security of hospital information data, realize unified user login and data interface opening.

Methods Based on the microservice framework, the hospital information data was integrated into manageable modules or services

to form a unified data access platform. Results The third-party system can access the hospital information system only by the

platform’s access authorization. Conclusion Through the real-time monitoring and early warning of the access system, the hospital

data management supervision is realized, and the data security and stability of the hospital information system are words: OAuth 2.0; unified identity authentication; authorization; microservice[中图分类号] R969 [文献标志码] Adoi：10.3969/.1674-1633.2021.02.022 [文章编号] 1674-1633(2021)02-0089-03引言2017年6月1日《网络安全法》实施后，“互联网+医疗”的信息安全越发重要。当前信息系统已成为医院各部门业务开展的必备工具，是实现医院现代化运营的重要手段，但若信息安全出现问题，小则影响医院业务开展甚至停摆，大则影响社会安定，加强医院信息安全建设势在必行[2-3][1]1 设计思路传统医院现有的系统架构有C/S（Client/Server）两层架、C/S/S（Client/Server/Server）三层架构、B/S/S（Browser/Server/Server）三层架构，本平台以OAuth 2.0协议建立统一的认证授权中心。OAuth 2.0在当前互联网统一认证授权中应用最为广泛，目前各大APP、网站，如微信、支付宝、微博等，都用OAuth 2.0作为统一认证协议。OAuth 2.0有四种授权模式，本文主要采用授权码模式（Authorization

Code）和密码模式（Resource Owner Password Credentials）及客户端模式（Client Credentials）三种模式[4-7]，通过对医院不同的系统架构进行分析，采用不同OAuth 2.0授权模式与本平台对接，实现统一的用户授权认证和接口授权认证。1.1 平台用户授权1.1.1 C/S两层架构医院信息系统包括门诊医生站、检查检验系统、PACS等都采用了该架构，该架构特点是客户端与数据库服务器直接相连，不需要经过中间层服务器的处理，所以响应速度较快，但由于客户端与数据库服务器的关联性使得安全隐患无法有效避免，导致数据安全存在很大的风险。因此在与平台对接时，对用户数据库登录信息加密，把用户登录系统的信息与数据库登录信息完全分离。本文采用了。在信息技术迅猛发展大背景下，医院内部的应用系统越来越多，这些系统互相独立，每个系统都需要识别用户的身份和授权认证，带来用户信息冗余、不同步等问题，长期下来，用户需要记住的用户名和口令越来越多，严重影响了工作效率，使得管理员在对人员系统授权的分配容易造成混乱，造成重要数据泄漏。而且医院大部分接口基于早期的数据库存储过程实现，随着越来越多第三方系统的接入，数据库接口错综复杂，长期下来，重复性对接工作越来越复杂，加上人员的岗位变动，没有形成一套完整的接口体系，且数据库存储过程难以调试，可移植性差，可读性及维护性差，数据接口管理存在无法监控、权限数据混乱等问题，在数据安全上存在很大的风险。收稿日期：2020-02-17基金项目：原南京军区重点课题（11Z023）；漳州市科技项（ZZ2019J17，ZZ2013A02）。通信作者：林亚忠，高级工程师，主要研究方向为计算机图像处理与数据挖掘。

通信作者邮箱：中国医疗设备 2021年第36卷 02期

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RESEARCH WORKOAuth 2.0中的密码模式，如图1所示，用户通过登录统一认证平台，平台认证后返回给客户端该用户加密[8]后的信息（HIS、LIS用户名密码及相关的资源信息），客户端根据此信息解密后登录到相关的数据库服务器。图1 平台与C/S两层架构系统的授权认证过程1.1.2 C/S/S三层架构医院信息系统包括医护一体化、护理文书等采用了该架构，该架构是客户端-服务端-数据库，与传统的两层结构相比，加了一个中间应用服务器。将业务逻辑在应用服务器上处理，减少了客户端的压力，本文采用了OAuth 2.0中的密码模式，如图2所示，以平台作为桥梁，客户端登录请求平台，平台认证返回token，客户端带着token与服务端实现交互，服务端通过token从平台获取用户相关信息。实现客户端与服务端用户的认证及信息的获取，解决了一个账号多点登录。图2 平台与C/S三层架构系统的授权认证过程1.1.3 B/S/S三层架构医院信息系统包括办公化自动化系统、微医疗、预约平台等Web系统采用了该架构，该架构是浏览器-服务端-数据库，只需要通过浏览器就可以使用，解决了系统安装及更新存在的复杂性问题，本文采用OAuth 2.0中的授权码模式，如图3所示，浏览器登录请求服务端，服务端通过请求到平台，平台返回授权码，服务端通过授权码获取token，服务端通过token从平台获取用户相关信息。该架构所有应用系统接入平台后，可配置在平台中，即可实现一次登录，访问授权过的应用系统。1.2 平台数据接口授权针对医院大部分接口采用存储过程维护性差、不宜管理且易出现安全问题等现状，对医院的现有接口进行改造。以平台的标准化开发，通过统一接入本平台，实现统一的接口授权管理，第三方只需要通过平台分配的授权机制及调用参数，即可实现接入调用所需要的医院信息数据。本文采用OAuth 2.0中客户端模式，如图4所示，第三方系90中国医疗设备 2021年第36卷 02期

VOL.36 No.02统通过参数请求token，根据token去调用相关的授权接口。图3 平台与B/S/S三层架构系统的授权认证过程图4 平台与第三方服务数据接口的授权认证过程2 平台建设与功能介绍本平台是面向医院信息化标准的统一入口，肩负起支撑整个医院核心数据的调度，对于平台的建设，本文采用基于微服务架构的实现方式[9-10]

。如图5所示，当第三方系统请求平台时，通过Spring Cloud Gateway将请求动态转发到内部服务，网关接收到请求后，从注册中心Consul[11]获取可用服务，由Ribbon进行均衡负载后，分发到各个服务，首先进入了OAuth 2.0授权服务，认证第三方是否有获取数据的权限[12]，认证通过后使用Feign调用相应的医疗服务接口。服务集群通过Spring Cloud Config、Spring

Cloud Bus、RabbitMQ实现通讯及配置更新。随着服务的越来越多，对服务间调用的分析会越来越复杂，本平台使用Spring Cloud Sleuth和Zipkin对这些信息进行监控采集，为服务之间调用提供链路追踪，方便对系统问题的实时监控。同时加入了Hystrix进行容错保护，防止基础服务的故障可能导致的级联故障[13]。在部署上，使用docker部署微服务[14-15]，为后期系统运营维护部署节约了巨大的成本，开发人员只需要关注业务模块，根据系统提供的开发布署文档，即可轻松开发自己熟悉的业务。图5 医院统一接入平台微服务架构

根据上述的设计思路，OAuth 2.0授权服务主要提供用户及接口授权认证。该服务将不同架构的医院信息化系统中的用户登录模块通过OAuth 2.0协议整合到平台中， 用户不需要记住原来各个系统中的用户名密码，通过平台分配的用户名密码登录到平台，即可访问平台授权的接入系统。接入系统从平台获取相应的如用户id、姓名、科室、职位等用户信息关联到相应的接入系统表里，解决了接入系统内部的菜单权限；医疗服务接口主要提供医院数据接口服务，通过对医院各个系统原有存储过程的分类整理，改造成符合平台的接口模式，划分到各个不同的业务模块，部署到平台集群服务中。如图6所示，如门诊集群服务，服务中包括各种相关业务的接口，如获取患者信息接口、获取门诊预交金余额等接口。管理员通过平台对第三方系统授权相关接口配置，第三方系统即可调用相关的医疗数据。图6 接口授权配置根据以上对平台设计思路的分析和架构设计，设计出平台的主要功能，如图7所示。图7 平台功能介绍2.1 系统管理为实现系统基本管理信息的维护，系统用户可关联HIS用户，在用户授权调用时提供数据库登录信息。2.2 授权接入管理主要提供对第三方的OAuth 2.0授权配置，对用户授权和接口授权，第三方只需要根据系统分配的参数及调用文档，即可调用用户认证和授权接口，该功能可提供给第三方开发人调试，且仅提供测试数据。2.3 接口管理在设计上主要针对医院各个业务的模块拆分[16]，医院RESEARCH WORK信息系统主要涉及门诊、住院、收费、检查、检验等，根据这些系统拆分成若干个服务，如医护患者信息、门诊收费信息、医护排班、预约挂号、就诊取药、住院收费信息、住院信息、检查信息、检验信息、问卷调查等服务，服务中又包括若干个接口，开发人员只需要根据系统的标准开发服务，服务会自动集成到相应的业务集群中，同时在该功能配置相应的接口信息，供接口授权调用。2.4 监控管理主要针对系统的服务、熔断、链路、数据库连接池进行实时监控。2.5 服务治理内嵌Consul自带的Web管理界面，可以看到各节点服务的信息，便于运维人员对服务节点的管理。3 应用效果统一接入平台通过建立统一的授权认证及接口管理规范平台，为医院提供统一数据接口接入，简化应用系统操作过程，提高了内部数据的安全性。在该平台使用之前，医院每个系统独立运行，用户每天需要重复的登录工作，时间久了，用户名密码容易混淆，管理员对新用户账号分配或离职人员账号回收，需要在多个系统上进行配置，不仅工作量大，而且容易发生错误。同时对于各个系统对应的存储过程接口很多，重复且不规范，新系统接入时还需要重复性的编写存储过程，长期下来导致数据接口管理不规范且容易造成重要的数据泄漏。使用统一接入平台后，已有运维管理系统、办公自动化系统、微医疗、门诊预约系统、决策辅助支持系统等接入平台并通过平台获取医疗数据。对比系统使用前后，用户每天在登录系统上的时间比原来缩短70%，大大提高了工作效率，管理员在对系统人员授权操作时间平均缩短90%，大大降低人员账号管理成本；对于系统开发人员，只需要通过平台文档及相关配置，即可从平台获取相应的数据，简化了开发流程。后续随着更多的系统接入及接口完善，管理员对医疗数据接口的治理将更加方便，第三方系统将不再与数据库直接关联。每个系统的接入调用，都有实时的日志记录，通过对日志记录的分析，可监控是否有可疑的系统接入，从源头上保障了医疗数据泄漏的安全。4 总结随着医疗信息化的不断深入，保障信息安全已成为当今最重要的话题，由于医院信息系统多套系统并存、开发维护复杂、业务逻辑和数据应用不合理、安全性得不到保证，使得在数字化医院集成改造过程中，困难重重。要克服和避免这些问题，需要更加合理的系统架构。基于全局的设计和先进的理念，医院统一接入平台，在原有基础上改造的同时，对相关的业务进行整合，解决了一个账号登录多个系统，统一了接口的管理及接入，不仅为医院信息化安下转第95页中国医疗设备 2021年第36卷 02期

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RESEARCH WORK计算机科学:1-19[2020-02-29]./kcms/detail/.[10] 李云红,梁思程,贾凯莉.一种改进的DNN-HMM的语音识别方法[J].应用声学,2019,38(3):371-377.[11] 于茵茵,王旭东.语音识别技术在口腔门诊病历系统中的应用[J].河南科技,2019,(23):36-38.[12] 刘静涛,叶飞,叶忠.一种基于语音指令集的数据维护方法研究[J].集成电路应用,2019,36(12):1-3.[13] 刘畅,张一珂,张鹏远,等.基于改进主题分布特征的神经网络语言模型[J].电子与信息学报,2018,40(1):219-225.[14] 于镭,李涛涛.基于ROS的智能语音控制系统设计[J].电子测量技术,2019,42(23):35-39.[15] 陈青筱.基于语音识别和语义理解的口腔电子病历记录系统效果评价[A].第十六次全国口腔医学数字化学术会议暨中华口腔医学会第四届口腔医学计算机专业委员会第二次全体委员会议论文汇编[C].中华口腔医学会口腔医学计算机专业委员会:中华口腔医学会,烟台:2018:40.[16] 王红迁,汪鹏,左锋.医疗智能语音识别系统的研发与应用[J].中国数字医学,2018,13(10):5-7.[17] 樊翊凌,张继东,贾昊.人工智能语音系统在日间手术患者术后随访中的应用[J].华西医学,2019,34(2):164-167.[18] 李金苗,李鹏,刘庆金.智能语音识别技术在临床医疗的应用研究与实践[J].中国卫生信息管理杂志,2019,16(2):218-221.[19] 虞永强,陈演桐,郑金存.阵列麦克风声源定位技术在师范生授课过程中的应用研究[J].电子技术,2018,47(12):42-44.本文编辑 刘莹上接第80页Gan To Kagaku Ryoho,2014,41(12):2042-2043.[28] Sokolov VV,Telegina LV,Trakhtenberg A,et onchial

surgery and photodynamic therapy for the treatment of multiple

上接第91页primary lung cancer[J].Khirurgiia (Mosk),2010,(7):28-31.责任编辑 皮志超全提供保障，而且为后续医院信息化建设打下了坚实的基础。目前系统也在不断完善中，最主要的是与院内系统的改造及数据接口迁移还不全面，各个系统的接入需要随着时间对接测试，形成医院内部统一的标准和规范。[参考文献][1] 徐长安.《网络安全法》解读[J].中国建设信息化,2017,(3):62-65.[2] 何启红,曾理.如何确保医院信息安全[J].中国卫生质量管理, 2018,(6):80-82.[3] 佘晓彬.医疗数据安全管理方法分析[J].信息与电脑(理论版), 2017,(22):195-196.[4] 乔臻,袁骏毅,周晟劼.基于微信企业号的医院内部服务平台设计与实现[J].中国医疗设备,2018,33(4):135-138.[5] 袁海峰,胡锐,郁葱.基于OAuth2.0的高校数据中心Open API的设计与实现[J].电子世界,2017,(23):193.[6] 吴德,应毅,毛道鹤.基于OAuth2.0的认证授权方案设计与优化[J].软件,2018,39(10):18-21.[7] 邱永哲.OAuth 2.0授权协议常见安全问题及修复建议[J].无线互联科技,2018,(7):45-47.[8] 史婷瑶,马金刚,曹慧,等.医疗大数据隐私保护技术的研究进展[J].中国医疗设备,2019,34(5):172-175.[9] 赵然,朱小勇.微服务架构评述[J].网络新媒体技术,2019,8(1):62-65.[10] 马雄.基于微服务架构的系统设计与开发[D].南京:南京邮电大学,2017.[11] 张宁溪,朱晓民.基于Docker、Swarm、Consul与Nginx构建高可用和可扩展Web服务框架的方法[J].电信技术,2016,(11):21-25.[12] 庄璐,路学刚.微服务架构中认证与鉴权的探讨[J].金融科技时代,2018,278(10):40-42.[13] 王方旭.基于Spring Cloud实现业务系统微服务化的设计与实现[J].电子技术与软件工程,2018,(8):60-61.[14] 陈春霞.基于容器的微服务架构的浅析[J].信息系统工程,2016,267(3):97-98.[15] 章仕锋,潘善亮.Docker技术在微服务中的应用[J].电子技术与软件工程,2019,150(4):180.[16] 梁秋莲,徐健.模块化HIS系统的研究与设计[J].医学信息,2019,32(3):9-11.本文编辑 刘莹中国医疗设备 2021年第36卷 02期

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