基于可撤销生物特征的匿名认证方案

关键 词 ：生物特征认证；可撤销生物特征模板；Ｅ Ｉ Ｇ ａ ｍ ａ ｌ 加密
０ 引言
在信 息化 时代 ，如何实 现个人 身份 的准 确认证 、
生物 特征模板 比对 ，从而实现用户 的身份认证 。 ２ ０ ０ ７年，Ｂ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ 等【 ２ Ｊ 在 ＡＣ Ｉ Ｓ Ｐ ’ ０ ７提出了一个新 的生 物特 征远程认证 系统 ，根据该系 统的安全模 型， 它可 以抵御 内部敌手 的攻 击 。 这是 目前 能找 到的可 以 保 护生 物特 征 隐私和 匿名 性 的最 为完备 的安 全认证 模型 。该系统 由 ３个 实体 构成 ：执行认证 的认证服 务 器 ＡＳ 、捕捉用户生物特征 的传感器 Ｓ和保存用户生 物特征模 板 的数据库 ＤＢ。 ＡＳ只保存用户 的身份信 息 以及提供 Ｓ与 ＤＢ之 间的通信 ，ＡＳ与 Ｄ Ｂ之 间不可 共谋 。由于 生物特 征模板是 以密 文的形式保存在 Ｄ Ｂ 中，所 以 ＡＳ不可能得到生物特 征模 板 的明文 ，所有 由 ＡＳ 、Ｓ 、Ｄ Ｂ对生物特征模板 的计算都是基于密文 同态来完成 的。 生物 特 征认 证方 案按 其使 用 的 同态 加密 方案 和 生 物特征数据表示 形式的不 同可分为 ２种：１ ） 生物 特 征模板采用二进 制串的形式表示 ，如 指纹、视网膜 和 掌纹等 ，其相似 性度量 一般采用 Ｈａ ｍ ｍｉ ｎ ｇ距 离 。
２ 】 安全模 型的方案结合 了同态加密体制、 安全 大量研 究表 明， 生物 特征 的使用 带来 巨大优势 的同时 ， 如文 献［ 其 隐私 也是一个不 容忽视 的问题 。 在认证过程 中需要 对人体 的生物特征数据 进行匹配 ，因此会在系统 中留 下可 能导致个人 隐私信 息泄露 的痕迹 。 随着生物特 征
使用最广 泛的是生物特 征的远程认证 ，用户将 自己新 采集 的生物特 征 模板 通过 计 算机 网络传 送 给远程 服 务器 ，服务器通过与用 户注册 阶段保 存在数据库 中的
基金项 目： 广州市教育局项目 （ １ ２ ０ １ ４ ２ １ ４ ０ ９ ）； 广东省信
息技术教 指委 教改项 目 （ ＸＸＪ Ｚ Ｗ２ ０ １ ５ ０ １ ９ ）；广东省教育研 究 院项 目 （ ＧＤ Ｊ Ｙ － ２ ０ １ ４ ． Ｂ ． ｂ ２ ７ ８ ）。
保护网络信息安全，己成为急需解决的一个关键社会
问题 。 传 统基于 口令和 智能卡 的身份 认证 由于极 易伪 造和丢 失，越来越难 以满足计算机 网络技术发展和个 人 隐私保 护的需要 。生 物特征认证 具有简洁快速 、安 全 可靠 、易于实现 自动 化管理等优 点，已引起广泛关 注 和高度 重视 。 生物特 征认证是指利 用人体 的某些生 理或者 行为特 征进行身 份认 证 ，常 见的特征 有指纹 、 掌纹 、面部 、视 网膜 、虹膜 、步态和 书写签名等 。生 物 特征认证一般 通过计算机进 行 图像采集 、特征提取
生物特征数据 。生物特征模 板数据 的保护方法 分为 ２ 类： 基于变换 的模板保护 方法和结合加 密技术 的模板
保护方法【 ９ ¨ 。
定义 ２ 保持距离的单向函数
称函数 为保持
可撤销 生物特征［ １ ］ 是一种 单 向变换 函数 ， 该变换 使得恢 复原 始生物特征模 板数据非常 困难 ，且不会 降 低生物特征 的特异性 ，同一模板 的不 同变换版 本不 能 泄露任何原 始生物特征 的信 息 。由于可撤销生 物特征 所具有 的性 质 ，即使用户 原始生物特征 数据 泄露 ，也 不会造成很 大的损失 ，系统只需采用不 同的变 换参数 就会得 到另外一个新 的模 板 ，即生物特 征模 板是可更
本方 案生 物特 征模 板 数据是 以二进制 串形式 表 示 ，所 以引入 Ｈ ａ ｍ ｍｉ ｎ ｇ距离来度量生物特征模板 的 相关性 。
定义 ａ 、ｂ ，它们 的 Ｈａ ｍｍｉ ｎ ｇ距离是其对应位置 的不 同字符 的位数 。
电 信 息技 术
基 于可撤销生物特 征 的匿名认证方案水
杨得新 刘力铭
（ 广 州城 市职 业 学 院信 息技 术系 ） 摘 要 ：在系统研究国内外生物特征认证方案的基础上，结合可撤销生物特征模板、Ｅ Ｉ Ｇ ａ ｍ ａ ｌ 加密和私有信
息检索等技术 ，提 出一个新的可撤销生物特征匿名认证方案 。该方案在认证过程 中可保护用户生物特征模板 的隐 私 ，具有隐私性 、匿名性 、高效率等特点 。
和匹配，实现 自动认证［ １ 】 。与传统的口 令认证相比，
生 物特征具有不 易丢失 、无须记忆 、终身不变 、安全 性 高等优 点。目前，生物特征 认证技术在西方 发达 国 家 已经广泛应用 于打击恐 晦犯 罪 、出入境管理 、安全
电子交 易等领域 。 近几年 ，国 内外学者对生物 特征认证技术进 行的
２ ０ １ ７ 年 第３ ８ 卷 第４ 期 自动化 与信息 工程 ４ １
加密方案 ， 以满足生 物特征保护 的安 全性需要 。 最近 ， Ｓ ｉ ｍｏ ｎ ｓ Ｂ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ｊ Ｎ 等 发现 了文献［ ２ — ３ ］ 方案 的不足 ，
并提 出了相应 的攻 击方法 。 但 目前还没有人发 现文献 ［ ３ — ５ 】 的漏洞 ， 这 些方案都使 用 了模糊安全概 略来保护
的广 泛应用 ，公众对 个人 隐私也越 来越关 注 。 目前 ，
概略和私有信息检索技术实现用户身份隐私保护和
匿 名认 证 。 ２ ） 生物特 征模 板采用特征集 的形 式表示 ， 如人脸 、虹膜 、声音和书写签 名等；其相似性度量 一 般采用 欧几里得距离或余 弦相 关系数来实现 ， 如文献 ［ ６ ］ 采 用椭 圆曲线 Ｅ １ Ｇ ａ ｍａ ｌ 加 密方案 、 信息检索方案和 模糊概 略，其生物特征模板采 用有序特征集合 的形式 表示 ；文 献［ ７ 】 采用 Ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ Ｖｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ 和Ｐ ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｅ ｒ