[發明專利]一種基于特征距離與生成區間的指紋密鑰生成方法

有效

• 申請號: 201811538752.8
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109639414B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 游林;汪佩怡
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/06;H04L9/32;H04L1/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本發明提供了一種基于特征距離與生成區間的指紋密鑰生成方法，能為不同系統和設備提供一種用戶指紋密鑰生成并安全保護指紋數據的方法。本發明利用指紋特征距離和生成區間機制生成用戶獨一無二的指紋密鑰，很大程度地避免了指紋信息的直接泄露。并且結合使用雙層糾錯技術和SHA256函數以保障數據的準確性、完整性和系統的容錯性。本發明保障指紋數據安全性同時具備良好的指紋密鑰釋放率，并且采用不同編碼規則能夠在相同應用場景下實現指紋密鑰的可撤銷性，在不同應用場景下實現指紋密鑰的多樣性，具有較強的可推廣性。

技術領域

本發明屬于生物特征識別技術和信息安全領域，具體涉及一種利用指紋特征距離與生成區間機制的指紋密鑰生成與保護方法。

背景技術

技術發展過程中，傳統數字密鑰逐漸暴露出遺失、盜取、不易記憶等缺陷，而生物特征因其唯一與穩定的特性，展現出極大優勢，但隨之也暴露出精確性不足、特征泄露易失效等弊端。隨著隱私安全日益受到關注與重視，結合生物特征識別技術與密碼學技術的生物特征加密技術應運而生，發揮生物特征優勢同時利用密碼學技術保障安全性。其中，生物密鑰生成是指直接通過某種生物特征，如指紋、虹膜、人臉等生成實際可應用密碼密鑰，其核心問題是如何從具有模糊性的生物特征當中提取生成完全相同的密鑰同時保障生物特征數據的安全性。

2004年，Dodis等人提出了兩個關鍵的新概念：模糊提取器和安全草圖，前者使得系統設計具有容錯性，而后者利用隨機性函數確保恢復密鑰的可靠性。2010年，Rathgeb和Uhl積累研究經驗，創新“前后文”篩選法，并提出虹膜密鑰生成方案，采用了映射量化策略構造虹膜特征密鑰，實現生物密鑰可撤銷性的同時提高了生物特征的保密性。

在生物密鑰生成與保護技術當中，有兩個至關重要的關鍵點：首先是保證數據傳輸安全的同時確保生物模板避免破壞、盜取或丟失而導致生物特征失效；其次是平衡生物特征的模糊性與密碼學的精確性，系統都應具備一定的容錯性以達到減小生物特征類內差異的作用。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，在真實可靠的實驗條件下，本發明提供了一種實用化的基于特征距離與生成區間的指紋密鑰生成方法。

一種基于特征距離與生成區間的指紋密鑰生成方法，確保一定密鑰釋放率的前提下，將指紋特征點間的距離作為密鑰生成對象，引入生成區間機制，生成用戶最終指紋密鑰。同時采用雙層糾錯技術、SHA256函數來提高指紋密鑰的容錯性與可信度。該方法避免存儲指紋特征直接相關信息，極大程度上保障了指紋本身安全。

1、所述基于指紋高頻特征點之間的特征距離，利用生成區間以及編碼生成用戶指紋密鑰，其具體步驟如下：

1.1利用指紋圖像預處理、特征提取算法提取到用戶待注冊指紋的指紋特征點集合，提取獲得用戶注冊的m個指紋對應的m組指紋特征點集合。特征點集合記為F_k＝{f＝(x_i,y_i,t_i,θ_i)|i＝1,2,...,N_k},k＝1,2,...,m，其中括號內的參數x_i和y_i分別代表該特征點橫縱坐標，t_i代表該特征點類型，θ_i代表該特征點方向場值，N_k為當前指紋的特征點總數。

1.2匹配統計m組指紋特征點集合中特征點出現頻率，按頻率從高到低進行排序并篩選出前n+1個(實際取值根據所需指紋密鑰長度進行調整)高頻特征點。其次，依次計算每組首個特征點與剩余n個特征點之間歐氏距離以及對應的特征類型差和方向場差值，最終得到m組指紋特征距離集合，記作FD_k＝{(d_kj,Δt_kj,Δθ_kj)|j＝1,2,...,n},k＝1,2,...,m，其中特征類型差和方向場差值作為指紋密鑰輔助信息；