指紋加密域匹配算法研究.pdf

1、自人類文明的開始到網(wǎng)絡、信息一體化的今天,身份認證活動一直都與人們的生活密切相關(guān)。常用的身份認證手段包括兩類:1)基于生物特征的身份認證技術(shù)；2)基于密鑰或令牌的身份認證技術(shù)?；谏锾卣鞯奈锢砩矸菡J證以人的生理或行為特征為認證因子,可達到對人物理身份的認證。但是,生物特征存在著模板易被竊取、不可撤銷等缺陷,阻礙了生物特征的進一步應用?；诿荑€的數(shù)字身份認證技術(shù)以現(xiàn)代密碼學為基礎,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,無法

2、記憶,人們通常使用口令來實現(xiàn)對密鑰的訪問控制或?qū)⒚荑€存儲于智能卡中。但是口令容易忘記和被猜測,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。兩類身份認證技術(shù)的各自缺點和不足,近年來的研究發(fā)現(xiàn),可以通過將他們進行有機結(jié)合,彌補各自缺點,同時又發(fā)揮各自的優(yōu)勢,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,在生物特征加密領域具有廣闊的應用,指紋加密技術(shù)引起越來越多研究者的興趣。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時的加密模板和驗證指紋特征模板進行匹配,從加密的注冊模板中,人們很難推測出原始的注冊特征模板；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,同時也是造成加密域匹配難度的主要原因:1)注冊模板經(jīng)過加密保護,驗證時對注冊模板信息知道太少；2)匹配的方式非常受限,僅能在幾種常見的測度空

4、間進行特征的匹配；3)指紋加密域的對準更加困難。
　　 基于圖像的特征和基于細節(jié)點特征是指紋識別中的兩大類特征表達形式,它們在加密域中的匹配方式也是不一樣的。本文工作首先綜述了該領域的研究背景和研究現(xiàn)狀,對指紋加密域匹配技術(shù)進行了深入分析,然后,以特征為切入點,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局部區(qū)域描述子特征(RLRD):RLRD特征表達了指紋局部區(qū)域的方向場特征,同

5、時,由于加入了隨機數(shù),又具有可撤銷性,其表達形式是一種定長、實向量或比特向量特征,能夠非常方便的與現(xiàn)有的加密框架進行配合使用。
　　 2)基于指紋最近鄰細節(jié)點結(jié)構(gòu)特征的密鑰綁定算法:細節(jié)點特征是指紋最常用的特征表達形式,然而在匹配方式相對有限的加密域匹配中,細節(jié)點的匹配較為困難。本文使用wrap—around,PinSketch和拉格朗日插值多項式等三項技術(shù),分級對細節(jié)點的最近鄰結(jié)構(gòu)特征進行密鑰綁定和恢復,達到了較好的結(jié)果。

6、r>　　 3)指紋細節(jié)點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別率與傳統(tǒng)指紋匹配相比具有較大下降。本文針對這一問題,提出一種指紋細節(jié)點特征和指紋圖像特征融合的加密算法,提高了識別率,同時增加系統(tǒng)安全性。
　　 指紋識別技術(shù)的應用雖然已經(jīng)比較廣泛,但是都基于本地應用系統(tǒng),在網(wǎng)絡身份認證中的應用很少,尤其在電子商務和電子政務中,主要原因在于模板的安全問題一直未得到有效解決。本文的研究成果為指紋在網(wǎng)絡安