生物特征识别与其模板安全技术.doc

生物识别技术与其模板安全技术什么是生物识别技术？所谓生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、虹膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。传统的身份鉴定方法包括身份标识物品（如钥匙、证件、ATM卡等）和身份标识知识（如用户名和密码）但由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和标识知识被盗或遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。生物特征识别技术具不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。由于人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性，这一生物密钥无法复制，失窃或被遗忘，利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。而常见的口令、IC卡、条纹码、磁卡或钥匙则存在着丢失、遗忘、复制及被盗用诸多不利因素。因此采用生物钥匙，您可以不必携带大串的钥匙，也不用费心去记或更换密码。而系统管理员更不必因忘记密码而束手无策。生物识别技术产品均借助于现代计算机技术实现，很容易配合电脑和安全、监控、管理系统整合，实现自动化管理。生物识别技术可广泛用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务。例如，一位储户走进了银行，他既没带银行卡，也没有回忆密码就径直提款，当他在提款机上提款时，一台摄像机对该用户的眼睛扫描，然后迅速而准确地完成了用户身份鉴定，办理完业务，这是美国德克萨斯洲联合银行的一个营业部中发生的一个真实的镜头。而该营业部所使用的正是现代生物识别技术中的“虹膜识别系统”。美国9.11事件后，反恐怖活动已成为各国政府的共识，加强机场的安全防务十分重要。美国维萨格公司的脸象识别技术在美国的两家机场大显神通，它能在拥挤的人群中挑出某一张面孔，判断他是不是通缉犯。目前已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别等，但其中一部分技术含量高的生物识别手段还处于实验阶段。我们相信随着科学技术的飞速进步，将有越来越多的生物识别技术应用到实际生活中。主要研究内容包括：生物特征识别研究有很多年的历史，其中指纹和虹膜是应用最广泛的两种识别方式。一般的识别系统由四个部分组成，分别为传感器、特征抽取器、匹配器和模板数据库，其中特征抽取和匹配器是关键环节。抽取的特征向量性质决定了所采用的匹配算法，也就很大程度上决定了整个系统的性能。传统的生物特征识别是通过衡量待识别生物信息与已存储生物信息的模板在某个测度空间下是否小于某一阈值来实现，其存储的模板含有大量生物特征信息，这容易造成生物特征信息的泄露。如指纹识别里的模板通常是细节点集（细节点类型、位置、方向等信息），文献提出的方法能以很高的精确度恢复出原始指纹图像。虹膜是小波变换后的相位的二值码序列，人脸识别则是特征脸和对应的权值。除利用这些模板信息伪造生物特征样本外，还可做交叉验证等攻击。因此模板信息保护是个很重要的安全问题，研究发现，模板安全保护不是一个独立于识别算法的过程，其特征向量的选取、匹配算法的设计和采用的安全模板保护技术是互相关联。很多识别算法为了使识别性能达到可用要求，需要利用模板信息进行图像的精确校准对齐，而在安全模板里这些信息是没有的。为此，需从特征识别开始，重新评估所选的生物特征向量做安全模板的合理性，并根据这特征向量重新设计匹配算法，最后设计安全模板系统。在已有的生物特征识别算法中，为了克服生物特征的模糊性，指纹识别时需要利用模板信息进行两幅图片的校准对齐；虹膜识别时则利用移位二值码串来克服相位旋转，相对于指纹比较简单。当采用模板保护技术时，由于模板不能泄露自身生物特征信息，通常不能提供这些校正信息，这就要求采用模板安全保护技术时需重新评估所选的生物特征向量。本章的重点一方面是提取合适的生物特征向量和研究相对应的识别算法，以达到既能易于采用模板保护技术，又能使识别性能不下降；另一方面是研究不利用模板信息的绝对校准对齐方法，尽量减小各种干扰因素对特征向量的影响。身份鉴别是指通过某种手段确定人身份的方法，在有人类文明以来就一直很重要的一个问题。在原始文明社会，当时的人们生活在小部落中，互相认识对方，身份鉴别显得十分简单。而随着人口的增长和人类流动性的增大，交通、通讯和网络技术的发展，人类的活动范围在不断增加，身份鉴别的难度也越来越大，重要性也越来越突出。传统的身份鉴别方法主要有三种：一是基于标识物品的，如身份证等各种证件;二是基于特定知识的，如口令和密码;三是基于标识物品和特定知识相结合的方法。然而，这些方法本身都有很多缺陷，身份证可能丢失，也可以被伪造:密码可能忘记，也可能被破解。安全咨询公司NTA Monitor的2002密码调查报告显示，频繁使用网络的用户平均有21个密码，其中81%的用户通常选择一个普通的密码，30%的用户把密码记下来或者存放到一个文档中，这样就更增加了密码的不可靠性。因此，传统的基于密码的安全机制受到了挑战，已经不能满足社会发展的需要。近年来，基于生物特征识别的身份鉴别技术受到了广泛的关注。生物特征识别(Biometrics)就是利用模式识别、图像处理和计算机视觉的方法对人类本身所具有的独一无二的生理特征和行为特征进行可靠的、有效的分析和描述，通过判断这些特征的一致性来实现自动身份鉴别的信息时代一项技术。通常认为可用来进行鉴别身份的生物特征一共有两类;一类为生理特征，如指纹，脸像、虹膜、视网膜、掌纹，掌型等;另一类为行为特征，如签名、步态、声纹，击打力度等。这些生物特征具有“人各有异，终生不变，随身携带”等特点，同传统的用于身份鉴别的标识物品和特定知识相比，具有稳定、便捷、不易伪造等优点。一些专家和媒体预测，生物特征识别技术将成为今后几年IT产业的重要革新，是未来信息安全的主要解决途径之一。传统的生物特征识别采取注册模板，验证阶段比对匹配的方法，其更关注的是识别的准确率，没有考虑生物特征识别的相关的安全问题，其存储的模板往往含有大量生物特征信息。由于生物特征具有不可撤销性，一旦信息泄露，造成危害将是永久性的和广泛性的。且一个应用场景下生物特征被盗，其他所有应用场景都受到危害，如用门禁系统里的指纹模板就能进入用指纹认证的个人银行账户等。因此，为更好利用生物特征识别技术，