CN113688651A - 基于sm9算法的生物特征密码脱敏保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于SM9算法的生物特征脱敏保护方法。具体的,在注册阶段,采集生物特征得到生物特征模板,生成一个随机数k作为秘密,将生物特征模板作为参数以及k使用SM9算法处理得到一个数据集Q。在验证阶段,采集生物特征得到生物特征模板,使用该生物特征模板和数据集Q计算获得结果s,通过s和k判断该生物特征和注册生物特征的一致性,从而完成生物特征识别。该方法将生物特征模板匹配转变为数据集合上的密码计算,数据集Q中不包含生物特征模板的任何信息,也不可逆推出生物特征模板,且可以被撤销,具有脱敏性质;数据集Q可用于代替生物特征模板进行存储、传输和使用,实现生物特征脱敏保护的同时不影响识别。
Description
技术领域
本发明涉及生物特征识别领域,特别是生物特征密码保护领域,包括但不仅限于该领域。
背景技术
生物特征(Biometrics)是指用于识别或验证个体身份的生理或行为特征,生物特征的数字化描述构成了生物特征模板,在电子信息领域,生物特征的存储、传输和识别是通过生物特征模板进行的,生物特征模板由一系列的特征点构成,除非特别说明,本文档不在区分生物特征和生物特征模板。
生物特征具有唯一性和不变性,可以唯一确认生物体身份,该方法称为生物特征识别。
如附图4所示,生物特征识别包括注册和验证两个阶段。注册阶段采集生物特征获得特征模板并存储,验证阶段将采集得到特征模板和注册特征模板比对,以确定生物体身份。现有识别方法中,特征模板被用于生物特征识别的存储、传输和比对过程。由于生物特征的不可撤销性和隐私性,一旦生物特征模板泄露,将造成不可恢复的信息安全问题。
SM9是一种基于标识的椭圆曲线(ECC)密码算法,是我国自主研制的密码算法,并已经发布为国家密码行业标准GM/T 0044。SM9算法定义了曲线参数、双线性对、签名、加密和密钥交换功能。利用SM9算法,将生物特征模板处理为脱敏数据,使用脱敏后的数据进行注册和验证,将生物特征匹配转变为数据集合上的密码计算,就可以避免直接使用生物特征模板,在识别的同时实现生物特征的脱敏保护。
发明内容
一种基于SM9算法的生物特征密码脱敏保护方法。在注册阶段,采集得到生物特征模板;生成一个随机数k作为秘密,将生物特征模板作为参数以及k使用SM9算法处理得到一个数据集Q。在验证阶段,采集生物特征得到生物特征模板;使用该生物特征模板和数据集Q计算获得结果s;通过s和k来判断该生物特征和注册生物特征的一致性,从而完成生物特征识别。该方法将生物特征模板匹配转变为数据集合上的密码计算,数据集Q中不包含生物特征模板的任何信息,也不可逆推出生物特征模板,且可以被撤销,具有脱敏性质;数据集Q可用于代替生物特征模板进行存储、传输和使用,实现生物特征脱敏保护的同时不影响识别。
下面结合附图2对本发明进行详细说明。
本发明所述,在注册阶段,采集得到生物特征模板;生成一个随机数k作为秘密,将生物特征模板作为参数以及k使用SM9算法处理得到一个数据集Q。说明如下。
如图2中MA1所示,记注册时采集的生物特征处理后得到的生物特征模板,有N个特征点,特征点记为Xi(i=1..N),每个Xi按约定规则编码为一个数值。
如图2中MA2所示,首先生成D个随机数rd到r1,将其作为系数构造一元D次方程f(x)=rdxD+rd-1xD-1+..r1x;生成随机数k作为秘密,使用SM9算法计算双线性对t=e(P1,P2),P1和P2是SM9算法的生成元,计算Ei=tf(Xi)*tk(i=1..N),*为大数乘;记数据集Q=( Ei(i=1..N))。
本发明所述,在验证阶段,采集生物特征得到生物特征模板;使用该生物特征模板和数据集Q计算获得结果s;通过s和k判断该生物特征和注册生物特征的一致性,从而完成生物特征识别。说明如下。
如图2中MB1所示,采集验证生物特征得到生物特征模板,有M个特征点,特征点记为Xj’(j=1..M,M<=N),Xj’按约定规则编码为一个数值。
如图2中MB2所示,得到注册时的数据集Q;按约定顺序,将Xi点对应的Xj’点,和数据集Q构造一个二元组F=(FX,FY),其中FX=Xj’,FY等于Xi点计算得到的Ei;将M个点依次匹配后计算得到的二元组记为数据集Q’=(Fm(m=1..M,M<=N),如果Q’中元素个数小于D那么识别失败,否则进行下一步操作。
MB3-3:集合Q’中的D个点,每个点F=(FX=Xj’,FY=Ei);如果Xj’=Xi,那么可知这D个点都是一元D次方程f(x)=rdxD+rd-1xD-1+..r1x上的点,可以推导得出s:
该方法将生物特征模板匹配转变为数据集合上的密码计算,数据集合Q中每个元素中不包含生物特征的任何信息,也不可逆推出生物特征模板;数据集合Q中每个元素都包含有随机数k,失效后可以被撤销;具有脱敏性质。该数据集合可用于代替生物特征模板进行存储、传输和使用。在识别时,只有匹配的生物特征才能够获得正确的秘密,在完成识别同时实现生物特征脱敏保护。
附图说明
图1是基于SM9算法生物特征脱敏保护的方法框图
图2是基于SM9算法生物特征脱敏保护的详细步骤图
图3是基于SM9算法生物特征脱敏保护的应用示意图
图4是生物特征识别各阶段示意图
具体实施方式
下面结合附图对基于SM9算法的生物特征脱敏保护方法及***进行说明。
图3是本发明在指纹生物特征识别中应用示意图。图中包括用户、集成指纹传感器的终端。
指纹注册
A1:用户在终端上按压指纹,指纹通过终端上的指纹传感器采集成图像,图像处理后获得指纹特征模板,假定特征模板由N个特征点构成,每个特征点Ni是一个二元组(特征类型,特征值),按约定规则编码成一个数值。
A2:用户录入随机数k,k和指纹特征模板被输入到终端的算法处理模块中。算法处理模块将N个特征点依次函数计算后乘以tk得到集合Q,计算过程参见图2中MA2。
算法处理模块存储三元组(D,Q,tk)。
指纹识别
A4:用户按压指纹,终端上的指纹传感器采集指纹后,处理为指纹生物特征模板,得到M个特征点,对特征点按约定规则编码。将N个特征点输入算法处理模块,算法处理模块取D个点计算得到s;如果s=tk,则指纹识别通过,否则识别不通过。计算过程参见图2中MB4。
该方案中,算法处理模块生成的集合Q不包含任何指纹特征信息,在传输和存储中不会有指纹特征的泄露的风险;集合Q泄露后可撤销后重新生成;指纹识别时,无需进行生物特征模板的比对。实现了指纹生物特征的脱敏保护。
Claims (4)
1.一种基于SM9算法的生物特征密码脱敏保护方法,其特征在于:在注册阶段,采集得到生物特征模板;生成一个随机数k作为秘密,将生物特征模板作为参数以及k使用SM9算法处理得到一个数据集Q。
2.一种基于SM9算法的生物特征密码脱敏保护方法,其特征在于:在验证阶段,采集生物特征得到生物特征模板;使用该生物特征模板和数据集Q计算获得结果s;通过s和k来判断该生物特征和注册生物特征的一致性,从而完成生物特征识别。
3.如权利要求1所述基于SM9算法的生物特征密码脱敏保护方法,其特征在于:记注册阶段的生物特征模板有N个特征点,特征点记为Xi(i=1..N);生成D个随机数rd到r1,将其作为系数构造一元D次方程f(x)=rdxD+ rd-1xD-1+.. r1x1;生成随机数k作为秘密,使用SM9算法计算双线性对t=e(P1,P2),P1和P2是SM9算法的生成元,计算Ei=tf(Xi)*tk(i=1..N),记数据集Q=( Ei(i=1..N))。
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