根据奥斯汀结束社区无家可归联盟(ECHO)的数据，2016年奥斯汀有超过7100人无家可归，需要住房和其他支持服务[ 1］．无家可归者获得住房的诸多障碍之一是无法取得自己的文件，而且需要时间和金钱来更换丢失或被盗的文件。客户端数据通常分布在服务提供者之间，在从多个来源访问数据时，会导致运行状况恶化和服务延迟。现有的用于管理PEH文档的数据库系统，如无家可归者管理信息系统(HMIS)，缺乏与系统外不同文档格式和组织的互操作性，不能促进客户的数据所有权，也不能保证数据的隐私和安全。

市长挑战赛由彭博慈善基金会赞助，旨在为城市领导人提供创新和可扩展的解决方案，以应对当地的紧迫挑战。德克萨斯州的奥斯汀是35个被选中的城市之一，他们将在6个月的时间里进行原型和测试，并获得10万美元的赠款支持。通过戴尔医学院、奥斯丁市政府、奥斯丁特拉维斯县紧急医疗服务机构和社区组织之间的伙伴关系，开展了一项试点研究，以测试首次使用区块链技术来验证身份，并改善该国初级保健机构获得服务的机会。

解决这些问题的 事务标识，我们先前建议使用分布式账本技术(DLT)或区块链技术，以提供经过验证的、不可更改的服务交易身份和记录[ 2］．文献显示，使用区块链进行电子健康记录、公共卫生监测、疾病管理、基因组和生物医学数据以及临床试验数据控制的前景[ 3.- 9］．区块链目前用于印度尼西亚的农村、叙利亚难民营和肯尼亚的贫民窟，用于类似的身份管理应用程序。关键的生活事件，如出生登记、免疫接种、保健提供者访问和农业收获，都被安全地记录和保存在区块链上，为流离失所者和边缘人群创造了一个不可更改、可访问和便携的身份。按照这个模型，我们探索了true的使用 经济的护照为了无家可归的人，为结束无家可归的生活而努力。选择这种技术作为存储和共享信息的其他方法(如数字钱包或关系数据库)的解决方案，是因为它的功能满足我们用例的需求。我们继续了这项研究，在这里，我们提供了我们对该方法部署的测试结果。

区块链是一种用于由多个编写者使用的共享数据库的技术，其中每个组织的条目必须经过验证，并且不能由外部方修改。当另一个实体需要来自一个实体的事务来提供服务或验证文档时，将事务存储在单个共享数据库中可以促进方便的信息交换。常规共享数据库可以可靠地管理多个授权用户的数据查看权限。但是，在关系数据库系统中，各种实体更新和写入信息可能会导致不可恢复的错误。卫生和社会服务信息系统的维护涉及备份存储服务、恢复机制和更新信息[ 7］．在数据库服务器故障的情况下，整个系统将受到影响，如果没有进行备份和存储，信息可能会丢失。由集中的用户拥有主文件的所有权也将控制权交给了单一的一方;因此，没有固有的防止数据篡改的保障措施，无法保证数据的完整性[ 10］．

区块链组织数据，通过链上实体的一致同意，安全交易得到批准和记录[ 10， 11，提供比关系型共享数据库更强的错误检查和事务有效性[ 10- 12］．区块链在整个网络中分发数据，数据复制到链的每个节点上[ 13］．每个节点安装创世块或链中的第一个块[ 10］．一组经过验证的事务被添加到一个新块中，包含文件附件、发送方、接收方、时间戳和前一个块的加密散列[ 14］．哈希是单向加密函数，用于为每个用户生成公钥和私钥[ 15］．通过区块链发送的信息由用户的私钥保护，在没有私钥的情况下无法查看或修改[ 12， 13］．为保护储存在区块链上的私人资料，或在违反保安规定的情况下，数据已被加密及不可理解[ 14］．单个块的哈希依赖于前一个块的哈希，将事务锁在一起[ 12， 14］．修改一个块中的数据将改变所有后续块，使区块链成为不可变和权威的事务记录[ 10， 12- 14］．区块链还使用共识验证机制，用点对点协议取代受信任的第三方中介或手动离线对账过程，使组织能够在没有奇异点故障或控制的情况下就提交的条目达成一致[ 10- 12， 16］．用户网络集体遵守事先商定的规则，自动实现以验证交易的真实性和对添加到链中的记录的排序[ 12， 16］．

一个 公共区块链是完全去中心化的，交易依赖于来自大多数节点的共识。在一个 私人区块链，用户通过区块链所有者的权限获得访问权限[ 10］．对于个人身份记录等敏感数据，私有区块链将事务可见性限制为授权用户，并由于用户和事务控制更大而促进可伸缩性[ 12］．私有区块链只是部分去中心化的，因为节点仅限于具有不同程度访问和共享权限的可信用户。如果出现冲突或安全漏洞，则可以从任何用户和时间戳中恢复系统[ 10］．唯一的安全问题是，大多数节点可以串通重写链，因为有一个部分集中的权力控制链上的节点。然而，在一个受许可的系统中，用户不太可能旨在违反区块链的不可变性，因为他们是为组织或个人利益使用区块链的受信任实体[ 12， 16- 18］．

由于数据格式和存储方法不统一，服务提供者之间缺乏互操作性[ 13］．区块链为不同文档类型创建了一个可访问和权威的分类帐，作为从多个独立系统存储和收集信息的方法[ 6］．区块链外数据存储可以集成为各种格式的大文件或大量数据存储，并可扩展，包括更大的卫生和社会服务生态系统。区块链还可以用于促进应用程序编程接口(api)的通信，api可以以标准化格式重组、聚合和合并来自各种来源的数据。基于区块链的API模型允许系统之间去中心化和权威的数据交换、用户识别、经过验证的交易历史和交易合法性证明[ 19］．

在这项研究中，我们描述了一个试点测试的结果，使用一个区块链解决方案，以缓解目前在无家可归者的服务访问和供应商之间的数据交换方面的挑战。若干研究研究了血脑屏障0在各种卫生保健环境中的潜力[ 3.， 4， 6- 9， 14， 20.， 21］．然而，这些研究本质上是理论性的，据我们所知，没有发表的研究对区块链在现实公共环境中的可行性、有效性或性能进行了检验。在本研究中，我们使用了一个私有的、经过许可的区块链系统，用于文档的安全存储和传输，并计划将API集成到系统间数据访问和从遗留数据库传输。该模型还允许个人通过上传官方文件和与特定组织共享自己或提供者上传的记录来访问和控制自己的数据。我们在这项研究中的方法旨在增加代理、动机和控制，同时减少无家可归者的服务障碍，并为服务提供者提供更完整和准确的信息。

德克萨斯州的奥斯汀是由彭博慈善基金会赞助的2018年市长挑战赛选出的35个城市之一。该竞赛旨在为城市领导人提供创新和可扩展的解决方案，以应对当地的紧迫挑战。在市长挑战赛中选出的每个冠军城市都要在6个月的时间里对他们的想法进行原型和测试。通过戴尔医学院、奥斯汀市技术创新办公室、奥斯汀特拉维斯县紧急医疗服务机构和社区组织之间的伙伴关系，开展了一项试点研究，测试如何使用区块链技术验证无家可归者的身份。

参加市长挑战赛需要一系列步骤来设计和实施测试。首先，我们确定了想法的基础假设，这将是涉众参与所需要的。我们发现，对于我们的解决方案的成功实现，必须对以下一组假设进行测试，并证明它们是有效的 文本框1):(1)我们的原型平台将适合奥斯汀的PEH， (2) PEH将能够理解其功能并同意参与这样的系统，(3)供应商将能够访问并信任平台上的信息，(4)区块链技术对PEH的身份管理至关重要，(5)数据的隐私和机密性将得到保护，(6)服务提供将得到便利，(7)通过在平台上共享治理，以标准化的方式共享数据，将提高组织间的效率。在确定了如何测试和评估这些假设之后，我们基于现实生活中的发现、用户反馈和对我们想法的不断发展的理解，开发并修改了原型和测试。在原型测试中，我们使用了一个已在美国以外实施的现有区块链技术平台来管理难民的身份。

其次，我们确定了构成基于区块链技术的平台适当测试的标记(参见 表1)．为了有效，该平台需要允许个人通过创建帐户进入系统。他们需要能够上传文档，然后与其他人共享这些文档，并控制哪些文档与哪些其他参与者共享。服务提供者需要能够额外执行事务，特别是身份验证事务，并能够彼此共享信息。所有这些操作和信息都需要被记录和可用，根据用户控制的权限进行不同的访问，并保持安全的保护和不可变。整个系统需要易于被用户理解。

在测试我们的假设之前，我们对无家可归的人群进行了初步的接触，以确定他们的需求和关注。在12个月期间，每两周举行一次两小时的会议。与会者包括奥斯丁市的20名无家可归者，以及奥斯丁市创新办公室的1到2名定期与无家可归者互动的工作人员。无家可归的参与者按月轮换，以纳入更大的人口群体，每个参与者的时间报酬为每小时20美元。会议内容包括:关于无家可归者在日常生活中面临的困难的开放式问题、与服务提供者的互动、文件维护和填写申请。

根据这些讨论和我们收到的对问题的回答 表2，我们开发了一个文档列表，这些文档对测试我们的解决方案最有用。 图1列出文件的类型和组织的类型，并说明重新获得特定文件的困难程度。这个数字让我们了解到无家可归的人需要做些什么来证明自己的身份以获得服务，特别是那些提供医疗保健和潜在住房的服务。

可以看出，身份核查所需的文件因各类组织而异。不过，每个组织都需要有照片的官方身份证;然而，大约三分之一的客户在首次进入该系统时缺乏这种基本身份文件。更换带照片的ID是一项耗费时间的工作。大约一半的出席者没有保险卡，这是许多组织所要求的。但是，查看整个图，可以清楚地看到，管理身份涉及管理大量服务组织中的大量身份文档。

由于一些假设有重叠的方面，我们描述了我们的方法，以测试所有7个假设在下面的子组。

假设1和5关于现有的私有的、允许的区块链平台的可行性，以及数据的安全性和隐私性，我们在2018年6月14日和2018年7月13日进行了两次测试。在第一个会话中，我们的测试计划是让无家可归的客户建立一个帐户，在区块链上上传一个文档，拒绝来自一个组织的连接请求，接受来自一个组织的连接请求，并参与客户和两个服务提供商之间的三方交易。所有测试都是与平台提供者工作人员、我们的团队成员和2名无家可归者一起进行的。在对无家可归的参与者进行测试之前，我们的团队成员创建了模拟提供者帐户。对于我们的第二个测试会话，我们修改了用户界面，以便帐户配置文件包含用户的照片和姓名，并包含一般配置文件信息、身份文档、医疗文档和家属或紧急联系人的类别。

我们在两个弹出式资源诊所测试了关于用户参与的假设(假设2)，在那里无家可归者可以获得多种健康、社会和其他服务干预。我们的团队由8名城市官员和团队中的5名个人组成，共招募了34名无家可归的居民。在34名无家可归的居民中，15人同意参加，11人表示有兴趣，如果有更多的信息和工作平台，8人要么拒绝参加，要么没有完成讨论。

与会者有机会就一种旨在安全存储和共享文档的技术进行讨论并提供反馈。在我们与无家可归的参与者的讨论中，我们使用了3个不同的平台原型，并不断提高对现实DLT平台的保真度。在最底层，为了以非技术的方式解释DLT的概念，我们使用带锁和钥匙的几个日志创建了平台的原型( 图2)．每个日志代表一个用户或一个服务提供者的记录。在DLT中，当在日志中写入一个文档(或其他记录)或将其上传到区块链时，在授予权限之前，个人网络中的任何其他用户都不能看到其内容，即使他们知道账本(或链上的块)中存在一个现有条目。在我们的测试类比中，授予权限由打开特定物理日志锁的密钥表示。我们还演示了分布式数据存储，方法是从用户的期刊上撕下一张纸，并将其分散到代表不同机构的桶中。在这个场景中，当一个文档被允许访问时，这些片段被重新组合。

为了提高原型的保真度，我们接下来展示了带有样本交易的平台原型的截图，然后，在保真度最高的情况下，展示了带有上传数据的手机上的数字原型。这两个原型用于进一步解释技术和平台概念。基于静态截图的原型显示了不同类型文件的潜在类别(例如，身份、居住地点、医疗资料、就业历史、教育和子女/首选联系人)。我们还展示了提供者请求查看用户数据的权限、接受并授予提供者查看特定文档的权限的截屏，以及显示与提供者共享文档的事务历史记录。

在我们项目的这个阶段，我们使用高保真原型平台演示通过该平台上传和查看驾照图片。针对难民的原型平台根本没有针对我们的用例进行修改。因此，我们的演示是在沙箱或封闭的非实时测试环境中执行的，以安全地对Web或软件项目进行实验。另外，我们决定使用示例文档进行进一步的测试，直到该技术完全配置并且没有错误为止。

通过参与同意书和开放式问题的定性反馈来衡量度量标准的理解和接受程度。

我们通过对奥斯汀市中心社区法院、中央卫生部和ECHO的代表的访谈问题，测试了关于利益相关者参与和组织和数据标准的假设3、6和7，这些代表定期与PEH互动并提供服务( 多媒体附件1)．首先向参与者解释了技术平台、相关功能，以及我们测试其在解决卫生保健和社会服务的PEH身份管理方面的实用性的假设。每位代表都有机会对这种半结构化的、便利的讨论作出答复。

正如方法部分所明确的那样，在每种方法中都测试了多个假设。因此，在适当的情况下，我们注意到哪些假设正在被测试。特别要注意的是，关于促进服务事务的数据可用性的假设6渗透到测试过程的大多数方面。假设列于 文本框1，更详细的测试结果载于 多媒体附件2．

在测试假设1和5中，我们的两个无家可归的参与者都能够设置用户帐户、接受连接请求、拒绝和接受提供者连接请求，以及交换与提供者之间的事务。具体的观察结果、遇到的困难，以及它们与我们的项目和测试假设的相关性显示在 多媒体附件2而且 3.．在第二阶段，通过对测试的修改，输入大量个人信息所产生的一些入职工作流在查找和分类文档类型方面创建了更精简的用户体验。然而，测试人员仍然经历了一些挑战( 多媒体附件2而且 3.) 多媒体附件2关于平台特性和功能。一般来说，用户遇到的问题通常分为5个方面:信任自上传文档、理解区块链概念、平台性能问题、对工作流的混淆和隐私问题。我们将在下面的讨论中回到这一点。

总体而言，即使需要指导，平台上的用户也能够完成预期的任务，但仍有明确的问题需要解决。试图使用一个未经修改而开发的帮助难民的现有平台，并没有转化为帮助那些无家可归者的用例。此外，对最终用户来说，隐私和安全确实是最重要的。

我们的测试结果表明，无家可归者能够理解这个平台及其潜在的好处，大多数人同意立即或稍后参与。来自我们PEH测试参与者的反馈包括需要在平台上进行验证和认证的更广泛的文件种类，这促使我们考虑未来扩展的可能性，如涉及州或联邦机构。我们还计划创建基准文件，促进住房、残疾福利、补充营养援助计划(SNAP)、医疗、法院文件和保险等服务。每个基准文档将包含来自多个提供者的验证，以确认服务所需的文档已经获得并经过了验证，从而提高了服务提供者的效率，并改善了无家可归的客户对服务的访问。

结果显示，提供者将接受通过区块链平台共享的数据，但允许的文档保真度因组织而异。具体来说，被视为认证文件的要求各不相同(参见 表3)．需要硬拷贝的交易包括就业文件、银行交易、社会保障和生命记录，如果不改变数据标准，就很难包括这些。医疗准入计划卡(当地健康保险卡)、SNAP申请文件和住房申请允许文件副本，可以轻松促进交易，无需调整数据标准。

对客户提供的组织间记录或文件的需要也各不相同。许多服务提供者保留客户记录的内部数字副本，并在没有身份证明的情况下为无家可归者提供服务，因为针对这一群体的政策非常灵活。对于社会保障、残疾津贴、过渡性住房或康复服务来说，身份证明文件是不必要的，但缺乏身份证明文件可能会延误医院的医疗服务。这些供应商设想，当客户不授予文档存储和时间敏感的文档(如需要证明居住权的当前公用事业账单)的权限时，分布式账本系统将发挥作用。在这些情况下，如果提供者雇员知道有什么类型的文档可用，并且可以轻松找到感兴趣的文档，而不需要查看无关的信息，则可以提高系统级的效率。

组织工作流中为适应新系统(如我们的平台)而可能发生的变化是另一个摩擦领域。由美国住房和城市发展部(HUD)提供的HMIS已经在全国广泛使用，作为一个集中式数据库，秘密汇总无家可归者的数据和提供给这些人的住房供应。文件和id的副本可以通过HMIS存储，并且由HUD资助的组织被要求使用HMIS来存储客户数据。从服务提供者的角度来看，区块链对于目前没有存储在HMIS数据库中的文档或客户个人使用以跟踪服务所需的未来约会和待处理文档最有用。这表明，目前区块链平台可以作为其他现有数据库或信息系统的补充，增加使用遗留系统难以建立的新功能。

技术方面的顾虑包括不可删除和不可更改的客户端数据的私密性和保密性，这样的服务从长远来看可能不会成功。服务提供者一致认为，这项技术对非无家可归者也显示出了价值，但对于无家可归者是否能够克服技术障碍，众说纷纭。无家可归者中最脆弱的人很难拥有手机，记住他们的电子邮件id和密码，这使得平台的访问和使用变得复杂。易用性和隐私/安全问题之间总是存在一定程度的矛盾。但是，适当处理后者可能有助于促进前者的更实际的解决办法。是否准备好克服任何特殊要求，由PEH使用解决方案，似乎取决于有多少问题通过使用这种平台得到有效解决。

对面试反馈的分析阐明了每个组织明确定义角色的要求。并不是所有的提供者都希望帐户创建、文档验证和事务或帐户合法性的解决等责任或附加工作过程。在组织之间共享个人健康信息和其他客户数据时，遵守《健康保险可携带与问责法》(HIPAA)的法律问题和担忧进一步制约了利益相关者的角色、参与和组织间效率。关于管理和管理角色的标准化流程的问题仍然没有得到解决。目前尚不清楚奥斯汀市是否有能力管理一个区块链平台，也不清楚该市是否有另一个组织，该组织具有所有其他利益攸关方和普通公民的能力和信任，包括环境保护署。

我们的测试结果表明，我们所选择使用的平台缺乏我们特定用例所需要的核心功能和配置。用户体验非常耗时，而且对于帐户创建和数据共享等任务来说并不直观，这可能会阻碍客户端和提供者对平台的理解、接受和采用。验证数据无法在保护隐私和机密性的同时安全地共享;因此，区块链平台上的数据交易无法促进业务，也无法提高组织间的效率。在这个平台上共享和处理数据的性质是特定于小农户和难民的原始用例，不适合我们安全共享和存储文档的目的。由于项目的时间框架和预算，我们与平台提供商的合同限制了有限的修改，我们无法为我们的用例继续测试这个平台进行必要的更改。考虑到这些发现，对2个平台用例等价性的测试假设4是无效的。

安全、快速和可靠地共享经过验证的健康和身份数据，对于改善普通民众的生活质量和健康成果至关重要，特别是那些无家可归的弱势群体。我们的项目测试了基于区块链的平台是否具有管理数据的授权访问和分发功能，同时使患者能够控制自己的记录。这项研究还表明，在试验或全面生产之前，需要解决区块链系统建立和运行方面的挑战。

虽然可以通过区块链更广泛和及时地获得健康和身份记录，但在转移到新系统和培训专业人员和患者了解最佳使用方法以提高效率和结果方面需要成本。在服务不足的人群中，最初的采用取决于用户友好的界面和考虑到不同程度的技术获取和能力的最终用户体验。对区块链技术和使用的不熟悉也给服务提供者的采用带来了挑战。了解区块链技术的基本原则对于授予系统信任和允许工作流更改、提高组织效率和防止额外验证授权文档的负担是必要的。参与区块链系统的机构还必须就可在区块链上存储或传输的数据大小达成一致，以最大化系统性能[ 7， 12］．

我们的研究表明，区块链可用于管理个人和健康数据，促进互操作性、患者对文件的控制和经同意的文件访问记录，同时保持数据隐私和安全性。经过验证的、不可变的和去中心化的分类帐可以促进系统和交易的可信度，但不能保证从源头上没有伪造或错误。这些错误在区块链中持续存在，而没有一个手动的内容核实程序[ 10， 22， 23］．我们的研究结果表明，一个私人的、基于许可的区块链可能适用于敏感的个人和健康信息，并具有监管指导方针和标准，以确保数据的适当使用。在许可系统中，参与机构需决定由谁负责创建新帐户[ 10］．个人用户亦可要求删除其个人资料[ 11］．如果数据是受保护的健康信息(PHI)， HIPAA会在未经授权的访问情况下强制删除数据。当数据存储设备退役时，PHI也必须被销毁。只有当文档没有存储在区块链中时，才可以这样做。如果数据存储在区块链外的数据存储库或数据库中，则链内仍可保留已删除数据的存在记录[ 24］．PHI的元数据是否被认为是PHI有歧义[ 25]，但就HIPAA和数据私隐标准的应用提供法律顾问，对确保遵守监管框架至关重要[ 24， 26］．对于私有的、部分集中的区块链，这些数据和使用标准存在潜在的限制。为符合规定及保持供应商的中立性，可能需要一个外部执行当局[ 12］．

市长挑战项目的时间和预算限制了我们为用例完全修改平台的能力。我们无法开发一种最终用户体验，以促进无家可归的客户端采用，或开发工作流、政策和数据共享协议的更改，以最佳地使用区块链技术。我们最初平台的重大安全性和可用性问题阻碍了在经验设置中进行大规模实现。

需要进一步的研究来比较基于区块链技术的方法与其他替代方法的效果和成本。虽然这里提出的研究显示了基于区块链的方法的潜力，但我们需要更好地了解其相对收益和成本。例如，奥斯汀市可以创建一个中心数据库，所有的合作伙伴和合作者都同意将他们的数据添加到其中。需要解决的问题是，是否所有参与者都将采用标准数据类型和一个集中的、由城市拥有的数据库。例如，经验表明，并不是所有的倡导团体或无家可归的人都完全信任市政府。然而，这里的目的是展示基于区块链的方法是否可行，而不是解决相对有效性的问题。

迄今为止的几项研究探索了区块链在解决保健部门关键问题方面的潜在应用。本研究展示了测试区块链是否可以用于安全存储和跟踪经过验证的文档、促进客户端数据所有权以及通过促进基于许可的数据共享提高互操作性可能需要的方法和严谨性。本研究为未来的研究铺平了道路，详细说明了成功和可扩展实施的具体组织、后勤和系统考虑因素。

区块链可提供一种经同意的访问经过验证的个人和健康数据的手段，从而在不损害数据安全性或隐私的情况下增加互操作性[ 12， 24］．现有的解决方案在大规模采用之前需要经过严格的测试。我们根据最终用户、PEH和服务提供者对待测试重要方面的反馈制定了假设。我们积极邀请这些团队使用一个预先存在的平台来测试假设，并发现由于平台的约束、试验中的时间和资源的限制，以及缺乏对这种新技术的法律和合规影响的清晰度，许多假设无法得到验证。根据我们通过这项试点研究获得的经验，我们认为，使用区块链外的数据湖或现有的提供商数据库进行PHI存储，系统存储链上的健康记录索引和相关元数据，可以在遵守隐私和监管标准的同时，管理访问和数据控制[ 24， 27］．在区块链上保留有限的个人数据可最大限度地提高交易速度和区块链系统的可伸缩性[ 11， 12， 20.］．通过API，组织可以集成数据，并以可用的格式接收准确的、更新的信息[ 19］．更快的实时数据可用性可减少服务延误[ 10， 11， 28]并促进基于结果和功效的协调保健和专门治疗。将数据所有权和控制权转移给个人，可优化获得卫生和社会服务的机会，并通过有选择地与提供者或研究人员共享信息和数据，使患者参与自己的护理[ 29- 31］．患者报告的可测量结果和来自移动应用程序或面对面传感器的数据也可以集成，为所有实时健康数据创建一个单一访问点，并改善个性化医疗保健[ 12， 13］．这些好处超过了在采用、雇用和投资区块链系统方面的挑战。目前建议的应用和区块链实施的持续研究对于制定区块链运营化的成本效益战略至关重要，同时确保医疗保健生态系统中的效率、数据隐私和可扩展性[ 24］．