[發明專利]智能手機上融合滑動軌跡和動力學特征的持續身份認證方法

在審

• 申請號: 202011366694.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112492090A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 朱友文;盛鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04M1/72403
• 分類號: H04M1/72403;H04L9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種智能手機上融合滑動軌跡和動力學特征的持續身份認證方法，屬于隱私保護及模式識別領域。本發明針對現有的基于觸屏滑動行為特征的持續認證方法中存在的對設備硬件要求過高導致的可用性較低以及數據來源單一且特征過于簡單導致的魯棒性和準確率較低等問題，提出了一種融合滑動軌跡和動力學特征的持續身份認證方法，該方法使用觸摸屏以及廣泛應用在智能手機上的運動傳感器(加速度傳感器、角速度傳感器和重力傳感器)作為數據源，并考慮用戶使用智能手機時的不同運動狀態，大大提高了該認證系統的可用性、健壯性以及認證時的準確率。本發明適用于智能手機的持續系統身份認證。

技術領域

本發明屬于隱私保護及模式識別領域，具體涉及一種智能手機上融合滑動軌跡和動力學特征的持續身份認證方法。

背景技術

為了保護用戶的隱私，各種各樣的認證機制被應用到智能手機上，例如指紋掃描、面部識別、PIN以及圖形密碼。這些機制提供了用戶登錄時的一次性認證，它們會檢驗當前用戶是否擁有提前設置好的憑據。雖然這種傳統的一次性認證的方法在智能手機上占據主導地位，但在安全性和易用性方面存在著問題。在安全性方面，智能手機上傳統的認證方法在用戶通過之后系統則不再檢測是否有入侵，這就導致了該認證方法在敵手訪問已經解鎖的手機時失效。另外，敵手可以通過例如肩窺，猜測攻擊，污跡分析，欺騙攻擊等手段突破傳統認證方法的防御。在易用性方面，每次用戶使用服務時，即使是短暫地查看郵件或者是在線聊天消息，傳統的認證方法都需要用戶的主動地輸入口令。

為了彌補使傳統認證方法的缺陷，持續認證技術被提出，它們持續而又隱式地驗證用戶的身份。持續身份認證機制本質上是利用用戶的生理和行為生物信息來構造用戶獨有的模式。生理生物信息例如可以通過被配置在絕大多數智能手機上的前置攝像頭捕獲的面部特征，然后從面部信息中提取的整體或局部特征被用來驗證身份，但是這種方法會很大程度上受到移動設備的電池容量與計算能力的限制。另一方面，用戶的行為生物信息來自與他們的日常使用習慣，例如觸摸方式、步態、歷史應用使用數據、設備位置。用戶的使用行為信息可從智能手機中普遍存在的內置傳感器及附件中獲得，例如加速度傳感器，陀螺儀，重力傳感器，壓力傳感器、GPS等。持續認證系統可在不被用戶察覺的情況收集行為數據，并通過使用已經訓練好的身份模型判斷收集到的數據是否來自設備擁有者。如果結果是“TRUE”，系統不會產生任何響應并且收集和驗證操作會繼續進行；否則，系統將會向要求當前用戶輸入預設的密碼或警告擁有者設備已被入侵。理想情況下，在這整個認證過程中合法用戶與設備正常的交互不會被持續認證系統打斷。

目前智能手機上基于用戶觸摸滑動特征的持續身份認證方法主要使用用戶在觸摸滑動手機時留下觸摸位置及時間信息來提取特征，從而構建用戶的身份模型對用戶進行認證。文獻[M.Frank，R.Biedert，E.Ma，I.Martinovic and D.Song，″Touchalytics：On theApplicability of Touchscreen Input as a Behavioral Biometric for ContinuousAuthentication，″in IEEE Transactions on Information Forensics and Security，vol.8，no.1，pp.136-148，Jan.2013.]從用戶原始的觸摸屏日志中提取出了包括滑動過程中間點的觸摸的面積以及壓力、滑動軌跡端點連線的方向以及滑動速度等30維的觸摸行為特征，但是部分重要特征例如觸摸壓力和面積是需要硬件支持的，并且目前絕大多數智能手機的觸摸屏使用的是不支持壓力檢測的電容屏。中國專利CN104239761A提出了一種基于觸屏滑動行為特征的身份持續認證方法，方法中僅使用戶的滑動軌跡數據作為數據源，沒有考慮手指在觸摸屏幕時所產生的動力學特征，并且沒有考慮用戶的不同的運動狀態。

發明內容