基于生物行為特征的手機圖形密碼認(rèn)證研究.pdf

1、智能手機的誕生，使人們在生活購物、支付、娛樂等各個方面變得越來越快捷方便。但是由此帶來的安全隱患也日益嚴(yán)重，智能手機存儲了大量的隱私信息，一旦手機丟失，用戶可能會遭受巨大損失。因此，在智能手機上建立一種能夠有效防范惡意攻擊者的身份認(rèn)證識別機制顯得極其重要。目前，針對智能手機有三種常用的身份驗證機制，即PIN碼（4位數(shù)字密碼）、九宮格圖案密碼（九宮格解鎖圖案）、指紋識別。其中指紋識別需要特定的硬件支持，成本較高，在智能手機市場上還沒有全面

2、普及，而相對于PIN碼來說，九宮格解鎖圖案是目前最簡單快速的身份驗證機制。九宮格圖案密碼廣泛應(yīng)用于智能手機等移動設(shè)備，常用于鎖屏或者鎖定手機應(yīng)用程序，可用于防止未經(jīng)授權(quán)的用戶操作手機設(shè)備或者手機中的程序。
　　經(jīng)研究統(tǒng)計，用戶使用九宮格圖案密碼或者PIN碼時，往往將解鎖圖案或者PIN碼設(shè)置的過于簡單，所以很容易被猜測出來。另外有研究顯示，通過提取手機屏幕上的油污痕跡，可以快速的破解密碼。因此單純依靠現(xiàn)存的密碼驗證機制并不能解決密碼

3、泄露引起的安全問題。因此，本文提出了一種基于生物行為特征識別的身份認(rèn)證機制。生物行為特征識別很早就開始研究，常見的有步態(tài)識別、手寫簽名識別以及擊鍵行為識別，這些驗證識別機制的基本原理認(rèn)為每個人的行為都會有特殊性，可以通過提取用戶的行為數(shù)據(jù)，作為每個人的基本特征用戶驗證身份?；诖嗽恚疚慕Y(jié)合九宮格圖案密碼的應(yīng)用，在安卓系統(tǒng)的智能手機上提出了一種基于用戶行為特征識別方案。
　　由于智能手機中帶有眾多感應(yīng)器，可以隨時隨地收集用戶操作

4、手機的行為特征數(shù)據(jù)，不需要任何附加設(shè)備，相對于指紋識別、人臉識別等生物識別來說幾乎是零成本。而且對于用戶而言，它是完全透明的，當(dāng)用戶輸入手機圖案密碼時，識別系統(tǒng)自動提取用戶的行為特征數(shù)據(jù)。而且用戶的使用手機的行為是長期形成的，難以被人模仿和復(fù)制，安全性非常高。
　　本文利用智能手機自帶的感應(yīng)器，提取了用戶輸入九宮格圖案解鎖密碼時的觸摸行為特征，如接觸屏幕的位置，壓力，接觸面積，觸摸時間等信息構(gòu)成用戶獨特的生物特征。然后采用支持向量

5、機和樸素貝葉斯訓(xùn)練出用戶行為模型，并進行對比分析。
　　本文主要包括三部分研究內(nèi)容，第一部分為第一、二章，即研究背景和相關(guān)理論基礎(chǔ)。其中，第一章主要闡述了智能手機在人們生活中占據(jù)的比重越來越大，以及它普及之后帶來的安全隱患。隨后對研究意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了梳理，簡要介紹了生物特征識別在身份認(rèn)證領(lǐng)域的應(yīng)用，以及現(xiàn)有的智能手機的安全應(yīng)對方案。第二章主要介紹了本文用到的相關(guān)理論知識和基本概念。首先，簡要總結(jié)了生物行為特征識別技術(shù)的定義

6、、特點，以及目前研究較為深入的步態(tài)識別、手寫簽名識別、擊鍵行為識別等常見的行為特征識別;然后詳述了本文涉及到的機器學(xué)習(xí)算法支持向量機的基本概念和推導(dǎo)過程;最后，在支持向量機的理論基礎(chǔ)上，闡述了SMO算法的求解過程，并對細(xì)節(jié)進行了討論。
　　本文第二部分即第三、四章，這部分是全文的核心，第三章開始介紹本文研究的主要內(nèi)容，基于生物行為特征的手機圖形密碼認(rèn)證研究，這部分首先介紹了手機九宮格解鎖圖案，然后總結(jié)目前生物行為特征識別在智能手機

7、上的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，接著開始介紹本文的實驗系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)，并詳述了手機用戶的觸摸行為特征的收集工作，包括前期準(zhǔn)備工作，特征采集系統(tǒng)，以及后期的數(shù)據(jù)處理工作。第四章緊接著上一章內(nèi)容，首先介紹模型的測評指標(biāo)，包括準(zhǔn)確度、精確度、召回率、F measure、ROC曲線以及AUC等常用模型指標(biāo)。然后開始對分類模型結(jié)果進行對比，并分析了LibSVM包中核函數(shù)的選擇對模型預(yù)測準(zhǔn)確率的影響，從中選出了線性核函數(shù)是本實驗中最好的核函數(shù)。最后利用weka中自