基于生物特征信息隱藏與身份認(rèn)證及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的資源和應(yīng)用都是利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程獲取和得到授權(quán)的服務(wù)，如何確保特定的資源只能被合法、授權(quán)的用戶(hù)訪問(wèn)和使用，即如何正確地鑒別用戶(hù)的身份是保證通信網(wǎng)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全的首要條件。而且，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，如何驗(yàn)證生物特征圖像的完整性、如何安全可靠地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程身份認(rèn)證、如何確保生物特征的隱私性和秘密數(shù)據(jù)的安全性、如何確保數(shù)字媒體數(shù)據(jù)的版權(quán)等成為開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的研究熱點(diǎn)。
　　本論文主要研究基于生物特征信息隱藏與身份認(rèn)證

2、方案，該方案是充分利用生物特征識(shí)別技術(shù)、密碼技術(shù)和信息隱藏技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程身份認(rèn)證，并獲得服務(wù)器提供的授權(quán)服務(wù)，而且還能有效地提高秘密數(shù)據(jù)的安全性和生物特征數(shù)據(jù)的隱私性。本文所做的主要貢獻(xiàn)如下：
　　1、提出了基于SVD和脆弱水印的生物特征圖像的完整性認(rèn)證算法。針對(duì)奇異值分解理論與脆弱水印的特性，提出了如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)遠(yuǎn)程用戶(hù)傳輸?shù)纳锾卣鲌D像完整性的認(rèn)證方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于SVD和脆弱水印的生物特征圖像完整性認(rèn)證方法是行之有

3、效的，可用于生物特征圖像完整性認(rèn)證系統(tǒng)。該認(rèn)證算法可用于遠(yuǎn)程身份認(rèn)證系統(tǒng)中的用戶(hù)端的用戶(hù)只負(fù)責(zé)生物特征圖像采集和認(rèn)證的水印嵌入，而在具有較大運(yùn)算處理能力的服務(wù)器端進(jìn)行認(rèn)證水印的提取與認(rèn)證、特征的提取與匹配，從而確認(rèn)遠(yuǎn)端用戶(hù)的身份。
　　2、提出了基于Radon變換和奇異值分解的手指靜脈識(shí)別算法。該識(shí)別算法首先利用Radon變換來(lái)提取手指靜脈圖像的方向信息，并構(gòu)成投影矩陣；其次，利用奇異值分解來(lái)提取投影矩陣的奇異值作為手指靜脈模式的

4、特征向量；最后，利用歸一化距離來(lái)計(jì)算其相似度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：提出的識(shí)別算法對(duì)手指靜脈具有不錯(cuò)的識(shí)別效果。
　　3、提出了基于指紋的遠(yuǎn)程身份認(rèn)證與密鑰協(xié)商。該研究主要采用現(xiàn)有的指紋識(shí)別算法與密碼技術(shù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)基于指紋的自認(rèn)證后釋放對(duì)存有秘密信息的智能卡的控制權(quán)，通過(guò)密碼協(xié)議實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)端服務(wù)器之間的相互認(rèn)證，克服了集中存放用戶(hù)指紋特征信息的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，為了對(duì)用戶(hù)指紋特征數(shù)據(jù)的安全性與隱私性保護(hù)，用戶(hù)的指紋特征數(shù)據(jù)都是通過(guò)密鑰

5、加密傳輸，克服了傳統(tǒng)的身份認(rèn)證和生物特征識(shí)別系統(tǒng)的安全問(wèn)題，提升了在安全威脅的情況下的整個(gè)認(rèn)證體系的安全性和隱私性。
　　4、提出了基于雙線性對(duì)和手指靜脈的遠(yuǎn)程雙向認(rèn)證與密鑰協(xié)商。該研究主要利用超橢圓曲線上的雙線性對(duì)性質(zhì)（計(jì)算速度快和安全效率高、密鑰大小和帶寬要求低）與手指靜脈識(shí)別算法，構(gòu)建了在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的身份認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議。通過(guò)安全分析表明，提出的身份認(rèn)證協(xié)議是合理的、安全的，提升了在安全威脅的情況下的整個(gè)認(rèn)證系統(tǒng)的安

6、全性和隱私性。
　　5、提出了基于生物特征信息隱藏與識(shí)別的多因子身份認(rèn)證與密鑰協(xié)商。首先構(gòu)造了生物特征信息隱藏的基本模型；然后提出了基于雙正交樣條小波（bior4.4）的生物特征信息隱藏算法，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提出的基于小波域的雙正交樣條小波對(duì)生物特征信息隱藏算法對(duì)攻擊的有效性和魯棒性；接著我們還構(gòu)造了基于生物特征信息隱藏與識(shí)別的遠(yuǎn)程身份認(rèn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的生物特征認(rèn)證系統(tǒng)具有更高的安全性，即使攻擊者竊取了該隱密的載體圖像，也很

7、難判斷是否存在隱密特征與提取得到生物特征，體現(xiàn)了對(duì)用戶(hù)生物特征數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)；最后給出了基于生物特征信息隱藏與識(shí)別的多因子身份認(rèn)證與密鑰協(xié)商，該協(xié)議充分利用生物特征識(shí)別技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、密碼技術(shù)及智能卡技術(shù)來(lái)安全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程身份認(rèn)證，并通過(guò)安全性分析與功能分析表明，提出的認(rèn)證協(xié)議不但具有高度安全性，而且保護(hù)了用戶(hù)的隱私。
　　6、提出了基于人臉圖像與虹膜特征的雙重水印技術(shù)在版權(quán)保護(hù)中的應(yīng)用。首先介紹了可見(jiàn)人臉圖像水印和不可見(jiàn)虹膜特征