[發明專利]基于量子模糊承諾的指紋生物特征認證方法

有效

• 申請號: 201210258629.7
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102750529A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 曹東;朱成
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及量子模糊承諾與指紋生物特征認證的構造方法，屬于數據庫安全與生物認證技術領域。

背景技術

模糊承諾最早由Juels?A等人提出，在模糊承諾中，承諾者對承諾比特做哈希，并且承諾的內容（比特形式）和承諾證明模2加，把這兩個結果提供給接收者；打開階段提交的承諾證明不必和承諾階段的證明完全相同，兩者可以是某種尺度上（比如漢明距離等）的相似值即可，接收者仍可以據此成功打開承諾并且確保綁定性。與比特承諾有著明顯的區別，模糊承諾以其優異的屬性在許多領域有著廣泛應用。既要滿足隱蔽性和綁定性，又能夠以不同的承諾證明打開承諾，這種看似矛盾的約束條件因巧妙利用糾錯碼和密碼學理論而得到完美統一。模糊承諾方案由于其承諾證明的模糊特性，被廣泛應用于生物識別等安全驗證系統中。Emanuele?M等人提出模糊承諾的簽名模板保護算法，依據二值化簽名算法提出一種可靠簽名性狀的選擇步驟。基于人類感知模型，比較分析了感知哈希的應用模式和評測基準等方面的問題。Emile?J?C?K等人研究了針對模糊承諾策略中如何阻止基于交叉匹配的可譯碼攻擊，安全性基于經典哈希算法。

上述模糊承諾算法都是基于經典編碼和經典密碼方案的構造，對生物特征模板施以經典算法變換和處理。對于算法在后量子密碼時代(post-quantum?cryptography)的安全性沒有作相應的分析和評估。遺憾的是，目前廣泛使用的公鑰密碼體系比如RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼、Diffie-Hellman密鑰交換以及相應哈希算法等等密碼體制，在量子算法攻擊下被證明是不安全的，因此經典模糊承諾的安全性受到嚴重威脅。

量子糾錯碼的譯碼問題被劍橋學者Hsieh等人證明是NP問題，信息處理過程可抵抗量子計算環境下的量子傅立葉取樣攻擊；作為一種生物識別的應用，生物統計學中的指紋消息本身在不同時間的樣本就可能含有偏差。比如指紋采樣方法或部位的不同導致的差異，所以在給消息添加冗余（即編碼）存儲模板的這種方法就不是太適用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提出一種基于量子模糊承諾的指紋生物特征認證方法,在量子模糊承諾和非對稱密碼算法基礎上實現基于指紋生物特征的注冊和認證。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于量子模糊承諾的指紋生物特征認證方法，包括以下步驟：

步驟一、指紋生物特征注冊階段，具體步驟如下：

步驟(1)，采集用戶指紋特征圖像，對用戶指紋特征圖像進行預處理、二值化后得到與糾纏輔助量子糾錯碼的碼字同構的用戶注冊指紋樣本|φ>，該樣本|φ>為正交基{|0>,|1>}上的n位量子比特序列，其中n為正整數；

步驟(2)，隨機選取正交基{|0>,|1>}上的k位量子比特序列|k_j>，計算機系統通過糾纏輔助量子糾錯碼將該量子比特序列|k_j>編碼為該碼字是正交基{|0>,|1>}上與樣本|φ>同長度的量子比特序列，且其中量子比特|1>總數大于糾纏輔助量子糾錯碼的糾錯能力t，其中k、j均為正整數，下標L為邏輯態logic；

步驟（3），構造模糊承諾集{Q_He(|k_j>),△_e}，具體如下：

a，將量子哈希函數Q_He:{|0>,|1>}ⁿ→{|0>,|1>}^m作用于量子比特序列|k_j>得到量子散列值Q_He(|k_j>)，其中m為正整數；

b，將用戶注冊指紋樣本|φ>作為承諾證明，計算糾纏輔助量子糾錯碼的任意錯誤算子E₁,E₂,…E_i,…,E_τ∈E_e作用承諾證明|φ得到模糊證明集：{E₁|φ>,E₂|φ>,…,E_i|φ>,…,E_τ|φ>}；其中，E_e代表錯誤算子集合，i、τ均為正整數，τ代表錯誤算子的總數；