指紋加密域匹配算法研究.pdf

1、自人類(lèi)文明的開(kāi)始到網(wǎng)絡(luò)、信息一體化的今天,身份認(rèn)證活動(dòng)一直都與人們的生活密切相關(guān)。常用的身份認(rèn)證手段包括兩類(lèi):1)基于生物特征的身份認(rèn)證技術(shù)；2)基于密鑰或令牌的身份認(rèn)證技術(shù)?；谏锾卣鞯奈锢砩矸菡J(rèn)證以人的生理或行為特征為認(rèn)證因子,可達(dá)到對(duì)人物理身份的認(rèn)證。但是,生物特征存在著模板易被竊取、不可撤銷(xiāo)等缺陷,阻礙了生物特征的進(jìn)一步應(yīng)用?；诿荑€的數(shù)字身份認(rèn)證技術(shù)以現(xiàn)代密碼學(xué)為基礎(chǔ),將信息的安全保密最終歸結(jié)為密鑰的保密。由于密鑰太長(zhǎng),無(wú)法

2、記憶,人們通常使用口令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)密鑰的訪問(wèn)控制或?qū)⒚荑€存儲(chǔ)于智能卡中。但是口令容易忘記和被猜測(cè),而智能卡又容易丟失或被盜,因此密鑰管理是安全系統(tǒng)中的安全隱患。兩類(lèi)身份認(rèn)證技術(shù)的各自缺點(diǎn)和不足,近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),可以通過(guò)將他們進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,彌補(bǔ)各自缺點(diǎn),同時(shí)又發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),從而形成了生物特征加密技術(shù)。
　　 指紋做為一種最為常用的生物特征,在生物特征加密領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用,指紋加密技術(shù)引起越來(lái)越多研究者的興趣。在指紋加密技術(shù)中,特

3、征加密域匹配與傳統(tǒng)的指紋識(shí)別技術(shù)中的特征模板匹配相比發(fā)生了很大的改變。首先,加密域匹配中的輸入是注冊(cè)時(shí)的加密模板和驗(yàn)證指紋特征模板進(jìn)行匹配,從加密的注冊(cè)模板中,人們很難推測(cè)出原始的注冊(cè)特征模板；其次,相比傳統(tǒng)的“是/否”匹配結(jié)果,加密域匹配的結(jié)果是一串密鑰,具有更大的輸出空間。加密域匹配的這些特點(diǎn),同時(shí)也是造成加密域匹配難度的主要原因:1)注冊(cè)模板經(jīng)過(guò)加密保護(hù),驗(yàn)證時(shí)對(duì)注冊(cè)模板信息知道太少；2)匹配的方式非常受限,僅能在幾種常見(jiàn)的測(cè)度空

4、間進(jìn)行特征的匹配；3)指紋加密域的對(duì)準(zhǔn)更加困難。
　　 基于圖像的特征和基于細(xì)節(jié)點(diǎn)特征是指紋識(shí)別中的兩大類(lèi)特征表達(dá)形式,它們?cè)诩用苡蛑械钠ヅ浞绞揭彩遣灰粯拥?。本文工作首先綜述了該領(lǐng)域的研究背景和研究現(xiàn)狀,對(duì)指紋加密域匹配技術(shù)進(jìn)行了深入分析,然后,以特征為切入點(diǎn),構(gòu)造了基于指紋的加密域匹配算法,取得的研究成果主要有:
　　 1)基于圖像特征的隨機(jī)局部區(qū)域描述子特征(RLRD):RLRD特征表達(dá)了指紋局部區(qū)域的方向場(chǎng)特征,同

5、時(shí),由于加入了隨機(jī)數(shù),又具有可撤銷(xiāo)性,其表達(dá)形式是一種定長(zhǎng)、實(shí)向量或比特向量特征,能夠非常方便的與現(xiàn)有的加密框架進(jìn)行配合使用。
　　 2)基于指紋最近鄰細(xì)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征的密鑰綁定算法:細(xì)節(jié)點(diǎn)特征是指紋最常用的特征表達(dá)形式,然而在匹配方式相對(duì)有限的加密域匹配中,細(xì)節(jié)點(diǎn)的匹配較為困難。本文使用wrap—around,PinSketch和拉格朗日插值多項(xiàng)式等三項(xiàng)技術(shù),分級(jí)對(duì)細(xì)節(jié)點(diǎn)的最近鄰結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行密鑰綁定和恢復(fù),達(dá)到了較好的結(jié)果。

6、r>　　 3)指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)特征與圖像特征的加密域融合算法:由于匹配方式受限,指紋加密域匹配的識(shí)別率與傳統(tǒng)指紋匹配相比具有較大下降。本文針對(duì)這一問(wèn)題,提出一種指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)特征和指紋圖像特征融合的加密算法,提高了識(shí)別率,同時(shí)增加系統(tǒng)安全性。
　　 指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用雖然已經(jīng)比較廣泛,但是都基于本地應(yīng)用系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證中的應(yīng)用很少,尤其在電子商務(wù)和電子政務(wù)中,主要原因在于模板的安全問(wèn)題一直未得到有效解決。本文的研究成果為指紋在網(wǎng)絡(luò)安