[發(fā)明專利]基于遺傳自動模糊聚類分析的無模板生物密鑰生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310375864.7
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103577738A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 盛偉國;白麗葉;應豪超;盧夢雅;陳勝勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G06F21/32
• 分類號: G06F21/32
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王益新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于遺傳自動模糊聚類分析的無模板生物密鑰生成方法，用于安全系統(tǒng)的身份驗證。

背景技術(shù)

身份驗證是當今許多安全系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分，特別是在電子商務廣泛應用的背景下，安全可靠的身份驗證方法日趨重要。

傳統(tǒng)身份驗證方法主要利用用戶所擁有的物件（如身份證）或秘密知識（如密碼）來驗證身份。雖然這些技術(shù)已被廣泛應用在現(xiàn)有的許多安全系統(tǒng)中，但它們存在諸多缺點，例如，這些系統(tǒng)無法防止通過非法途徑獲取驗證物件或訪問密碼的人員訪問系統(tǒng)。近來，人們開始采用生物特征識別技術(shù)進行身份驗證。基于生物特征識別的身份驗證方法可以克服現(xiàn)有身份驗證方法中存在的缺點，同時，相比傳統(tǒng)的身份驗證方法具有使用方便、安全可靠等優(yōu)點。

目前，生物特征識別技術(shù)在安全系統(tǒng)中的應用已倍受關(guān)注。常用的生物特征識別方法通常在注冊階段采集用戶的生物特征樣本（即生理特征/行為特征）作為模板，然后與用戶名、密鑰和訪問權(quán)限等一同存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。在驗證階段，提取用戶的生物特征樣本并與數(shù)據(jù)庫中儲存的生物特征信息進行匹配，如匹配成功則通過驗證并釋放密鑰。然而，存儲生物特征信息作為模板引入諸多安全問題，同時存在泄露隱私的隱患。首先，存儲的生物特征信息容易被竊取并用以仿造，從而非法侵入系統(tǒng)。其次，存儲的生物特征信息易暴露個人隱私（例如，視網(wǎng)膜紋理特征可反映糖尿病和中風等相關(guān)疾病）。另外，在這些方法中，生物特征匹配與密碼釋放模塊通常是完全分離的。密碼釋放模塊通過接收生物特征匹配成功或失敗（即1或0）信號來決定是否釋放密碼。這種簡單的二值輸出很容易被攻擊者改寫，從而達到50%的攻擊成功率。為了解決存在的這些安全問題以及泄漏隱私的隱患，本發(fā)明提出一種新的方法，直接從生物特征樣本提取的統(tǒng)計特征中生成密鑰，實現(xiàn)無模板生物密鑰安全可靠的身份驗證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有基于生物特征識別技術(shù)的身份驗證方法中存在的缺點和不足，提出一種基于遺傳自動模糊聚類分析的無模板生物密鑰生成方法，以實現(xiàn)安全可靠的身份驗證。該方法基于生物特征數(shù)據(jù)中提取的統(tǒng)計特征直接生成密鑰，無需儲存生物特征模板和密鑰。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：

一種基于遺傳自動模糊聚類分析的無模板生物密鑰生成方法，包括如下步驟：

步驟1：采集用戶生物特征樣本并提取統(tǒng)計特征作為訓練數(shù)據(jù)，應用遺傳自動模糊聚類算法對每個特征組件（即單個統(tǒng)計特征或統(tǒng)計特征集）進行聚類分析。

步驟2：確定特征組件的穩(wěn)定性。通過訓練數(shù)據(jù)的聚類結(jié)果計算每個特征組件的平均模糊隸屬度，得到的值用以確定特征組件的穩(wěn)定性。

步驟3：特征組件的選擇。根據(jù)上一步得到的結(jié)果，選擇穩(wěn)定性高的特征組件，選擇過程中需同時考慮密鑰穩(wěn)定性與密鑰長度之間的折中問題。

步驟4：密鑰的生成。從待驗證的樣本中提取被選中的統(tǒng)計特征組件并計算其值，然后根據(jù)這些特征的值確定相對應的簇和密鑰位。得到的密鑰位用二進制值表示，將所有密鑰位組合在一起生成密鑰。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：針對傳統(tǒng)的身份驗證方法中存在的缺點及現(xiàn)有生物識別技術(shù)中潛在的隱患問題，提出一種基于遺傳自動模糊聚類分析的無模板生物密鑰生成方法。

遺傳自動模糊聚類算法

從采集的生物樣本中提取訓練數(shù)據(jù)集X={x₁,x₂,...,x_n}，其中，x_i為d維空間上的特征矢量，n是樣本的數(shù)目。數(shù)據(jù)集X中包含K個模糊聚類，設第k個模糊聚類中心為C_k，(k=1,2,...,K)，則聚類中心為C={C₁,C₂,...,C_K}。聚類結(jié)果需滿足以下屬性：