專利名稱：抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物認(rèn)證方法，特別是抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法。

背景技術(shù)：
生物認(rèn)證以生物特征作為身份認(rèn)證的手段，由于生物特征具有唯一性、永久性、難以被猜測、不需記憶、隨身攜帶、無法轉(zhuǎn)讓等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得生物認(rèn)證比與傳統(tǒng)“用戶名+秘密”認(rèn)證更安全、更可靠、更便捷。但是，由于生物特征屬于敏感的個人隱私信息，不像密鑰那樣可以任意更換，因此，生物特征的隱私保護(hù)問題引起人們的高度關(guān)注。
文獻(xiàn)“A formal study of the privacy concerns in Biometric-based remote authenticationschemes，Lecture Notes Computer Science，Springer-Verlag，2008，Vol.4991，p56-70”公開了一種保護(hù)用戶隱私的遠(yuǎn)程生物認(rèn)證方法，其主要利用隨機(jī)公鑰密碼技術(shù)來保護(hù)生物認(rèn)證過程中用戶的隱私性。該方案將用戶注冊名存儲在服務(wù)提供者處，用戶的參考生物模版信息以服務(wù)提供者的公鑰加密后存儲在數(shù)據(jù)庫上；用戶在認(rèn)證時向服務(wù)提供者發(fā)送認(rèn)證請求信息，該信息包括用戶名和新的生物特征信息，其中新的生物特征信息先以服務(wù)提供者的公鑰加密，再以數(shù)據(jù)庫的公鑰加密，服務(wù)提供者提取出用戶名信息后，將加密的生物特征信息轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫請求驗(yàn)證信息；數(shù)據(jù)庫將該加密信息與預(yù)先存儲的參考生物模版信息進(jìn)行匹配計算，將計算的驗(yàn)證結(jié)果返回給服務(wù)提供者；服務(wù)提供者用其私鑰對驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行解密，若解密結(jié)果等于1，則用戶通過認(rèn)證，否則拒絕該認(rèn)證請求。但是該方法存在安全漏洞，即驗(yàn)證結(jié)果信息很容易遭受篡改攻擊。實(shí)際上，該方案中正確的驗(yàn)證結(jié)果顯然是明文信息“1”以服務(wù)提供者的公鑰加密的結(jié)果，這里明文“1”和公鑰信息都是公開的，因此，對于數(shù)據(jù)庫或攻擊者而言很容易偽造正確的驗(yàn)證結(jié)果，這就使得攻擊者假冒的用戶也可以通過認(rèn)證。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)方法容易遭受篡改攻擊的不足，本發(fā)明提供一種抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法，通過將用戶的參考生物模版信息分為兩部分，分別存儲于認(rèn)證服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，認(rèn)證用戶時，將數(shù)據(jù)庫計算的驗(yàn)證信息與認(rèn)證服務(wù)器上的部分參考生物模板信息進(jìn)行比較，從而得出認(rèn)證結(jié)果。這樣，在不知道認(rèn)證服務(wù)器上存儲的部分參考生物模板信息的情況下，將無法對數(shù)據(jù)庫計算的驗(yàn)證信息進(jìn)行篡改。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法，其特點(diǎn)是包括下述步驟 (a)用戶Ui選擇自己的用戶名IDi，并在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊； (b)用戶Ui選擇一個隨機(jī)非零整數(shù)ci作密碼，計算di＝ci+IDas||IDi||bi； 式中IDas是認(rèn)證服務(wù)器AS的標(biāo)識信息，bi是用戶Ui的參考生物模板轉(zhuǎn)化成的二進(jìn)制信息，符號“||”表示鏈接操作； (c)用戶Ui用認(rèn)證服務(wù)器AS的公鑰pkas計算關(guān)于ci的ElGamal加密值Wi和關(guān)于di的ElGamal加密值Bi，然后在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊Wi，在數(shù)據(jù)庫DB上注冊Bi； (d)傳感器客戶端S提取用戶Ui新的生物特征信息bi*，并向認(rèn)證服務(wù)器AS發(fā)送認(rèn)證請求信息(IDi，Mi，1，Mi，2，σi)； Mi，1和Mi，2分別是關(guān)于IDas||IDi||bi*先用AS的公鑰pkas加密，再用DB的公鑰pkdb加密的結(jié)果，σi是傳感器客戶端S的簽名信息； (e)認(rèn)證服務(wù)器AS從用戶名IDi得到索引信息i，并且將其余信息(Mi，1，Mi，2，σi)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫DB，請求用于認(rèn)證的參考生物模板的相關(guān)信息； (f)數(shù)據(jù)庫DB驗(yàn)證簽名σi的真實(shí)性，簽名是真，數(shù)據(jù)庫DB將Mi，1和Mi，2解密為Xi；對于每個1≤l≤N，數(shù)據(jù)庫DB根據(jù)其上存儲的Bl和Xi計算值Rl； N是用戶的數(shù)目； (g)認(rèn)證服務(wù)器AS運(yùn)行隱私信息檢索協(xié)議來檢索Ri，然后AS分別解密Ri和Wi并比較解密結(jié)果；兩個解密結(jié)果相等，則AS接受認(rèn)證請求，向用戶返回通過認(rèn)證；否則拒絕該請求，將該結(jié)果返回給用戶。
本發(fā)明的有益效果是由于采用將用戶的參考生物模版信息分為兩部分，分別存儲于認(rèn)證服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，認(rèn)證用戶時，將數(shù)據(jù)庫計算的驗(yàn)證信息與認(rèn)證服務(wù)器上的部分參考生物模板信息進(jìn)行比較，從而得出認(rèn)證結(jié)果。這樣，在不知道認(rèn)證服務(wù)器上存儲的部分參考生物模板信息的情況下，攻擊者無法對數(shù)據(jù)庫計算的驗(yàn)證信息進(jìn)行篡改。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。



圖1是本發(fā)明抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法系統(tǒng)組成圖。
圖2是本發(fā)明方法抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 參照圖1～2，系統(tǒng)中涉及各個實(shí)體及它們之間的聯(lián)系如下 ①用戶(Ui)使用其生物特征向認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證他自己； ②傳感器客戶端(S)采集原始的生物數(shù)據(jù)，提取生物特征，與認(rèn)證服務(wù)器通信； ③認(rèn)證服務(wù)器(AS)存儲用戶的注冊身份信息，通過查詢數(shù)據(jù)庫處理用戶認(rèn)證請求； ④數(shù)據(jù)庫(DB)存儲用戶的生物模板信息，向認(rèn)證服務(wù)器提供生物特征比對服務(wù)，但不知道正在認(rèn)證誰。
本實(shí)施例針對某用戶張某，以其指紋數(shù)據(jù)信息作為認(rèn)證中的生物特征信息，到某網(wǎng)上銀行系統(tǒng)認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證的過程。具體步驟如下 1)注冊階段在此階段，用戶張某在該網(wǎng)上銀行系統(tǒng)注冊為一個合法用戶，他在系統(tǒng)中用戶排序?yàn)?，這里用U5表示用戶張某，U5通過傳感器客戶端S向認(rèn)證服務(wù)器AS注冊他的用戶名(或稱為賬號)信息，向數(shù)據(jù)庫DB注冊他的指紋生物模板信息，具體過程如下 1.1)U5選擇他的用戶名ID5為“john1977”，系統(tǒng)中用戶名是一個沒有重復(fù)的任意字符串信息，并將其在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊； 1.2)U5選擇一個隨機(jī)的非零秘密整數(shù)c5，計算d5＝c5+IDas||ID5||b5；b5為從U5的指紋特征信息轉(zhuǎn)化的二進(jìn)制數(shù)字串； 1.3)U5用認(rèn)證服務(wù)器AS的公鑰pkas計算兩個加密值 然后在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊W5，在數(shù)據(jù)庫DB上注冊B5； 2)認(rèn)證階段完成注冊后，用戶張某可以隨時登錄他的賬號使用該網(wǎng)上銀行提供的服務(wù)，此時系統(tǒng)要對其身份真實(shí)性進(jìn)行認(rèn)證。用戶U5通過傳感器客戶端S向認(rèn)證服務(wù)器AS提供當(dāng)前新的指紋信息，認(rèn)證服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫協(xié)作，通過對該新的指紋信息、W5和B5的計算，來判斷U5身份的真實(shí)性，認(rèn)證服務(wù)器將認(rèn)證最終結(jié)果返回給該用戶；詳細(xì)過程如下 2.1)傳感器客戶端S提取用戶U5新的指紋信息b5*，并向認(rèn)證服務(wù)器AS發(fā)送(ID5，M5，1，M5，2，σ5)，其中 M5，1＝Enc(X5，1，pkdb)， M5，2＝Enc(X5，2，pkdb)， σ5＝Sig(IDas||M5，1||M5，2，sks)； 2.2)認(rèn)證服務(wù)器AS從用戶名ID5得到索引信息5，并且將(M5，1，M5，2，σ5)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫DB，請求用于認(rèn)證的參考生物模板的相關(guān)信息； 2.3)數(shù)據(jù)庫DB驗(yàn)證簽名σ5的有效性。如果驗(yàn)證成功，數(shù)據(jù)庫DB將M5，1，M5，2解密為X5。對于每個1≤l≤N(N是用戶的數(shù)目)，數(shù)據(jù)庫DB計算
認(rèn)證服務(wù)器AS運(yùn)行一個隱私信息檢索協(xié)議(PIR)檢索R5。AS分別解密R5和W5并比較解密結(jié)果。如果Dec(R5，skas)＝Dec(W5，skas)成立，則AS接受認(rèn)證請求，否則拒絕該請求，將認(rèn)證結(jié)果返回給用戶。
U5第5個用戶。
S傳感器客戶端。
AS認(rèn)證服務(wù)器。
DB數(shù)據(jù)庫。
IDz第z個用戶的注冊名標(biāo)識。
IDas認(rèn)證服務(wù)器AS的身份標(biāo)識信息。
(pks，sks)傳感器客戶端S的公、私鑰對。
(Sig，Ver)這是一個簽名方案，Sig表示簽名過程，Ver表示驗(yàn)證簽名過程 q一個大素數(shù)。


是一個有限域。
g是

的生成元。
(pkdb，skdb)數(shù)據(jù)庫DB的ElGamal公、私鑰對，其中

是公鑰，

skdb是私鑰，skdb＝xdb； (pkas，skas)認(rèn)證服務(wù)器AS的ElGamal公、私鑰對，其中

是公鑰，

skas是私鑰，skas＝xas。
本發(fā)明中的生物特征信息不僅僅限于指紋特征，還可以采用人臉、虹膜等，只要生物特征信息能夠轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制串信息，均可以在本發(fā)明中使用。
本發(fā)明所述的抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法并不僅限于說明書和實(shí)施例中的描述。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、同等替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法，其特征在于包括下述步驟
(a)用戶Ui選擇自己的用戶名IDi，并在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊；
(b)用戶Ui選擇一個隨機(jī)非零整數(shù)ci作密碼，計算di＝ci+IDas||IDi||bi；
式中IDas是認(rèn)證服務(wù)器AS的標(biāo)識信息，bi是用戶Ui的參考生物模板轉(zhuǎn)化成的二進(jìn)制信息，符號“||”表示鏈接操作；
(c)用戶Ui用認(rèn)證服務(wù)器AS的公鑰pkas計算關(guān)于ci的ElGamal加密值Wi和關(guān)于di的ElGamal加密值Bi，然后在認(rèn)證服務(wù)器AS上注冊Wi，在數(shù)據(jù)庫DB上注冊Bi；
(d)傳感器客戶端S提取用戶Ui新的生物特征信息bi*，并向認(rèn)證服務(wù)器AS發(fā)送認(rèn)證請求信息(IDi，Mi，1，Mi，2，σi)；
Mi，1和Mi，2分別是關(guān)于IDas||IDi||bi*先用AS的公鑰pkas加密，再用DB的公鑰pkdb加密的結(jié)果，σi是傳感器客戶端S的簽名信息；
(e)認(rèn)證服務(wù)器AS從用戶名IDi得到索引信息i，并且將其余信息(Mi，1，Mi，2，σi)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫DB，請求用于認(rèn)證的參考生物模板的相關(guān)信息；
(f)數(shù)據(jù)庫DB驗(yàn)證簽名σi的真實(shí)性，簽名是真，數(shù)據(jù)庫DB將Mi，1和Mi，2解密為Xi；對于每個1≤l≤N，數(shù)據(jù)庫DB根據(jù)其上存儲的Bl和Xi計算值Rl；
N是用戶的數(shù)目；
(g)認(rèn)證服務(wù)器AS運(yùn)行隱私信息檢索協(xié)議來檢索Ri，然后AS分別解密Ri和Wi并比較解密結(jié)果；兩個解密結(jié)果相等，則AS接受認(rèn)證請求，向用戶返回通過認(rèn)證；否則拒絕該請求，將該結(jié)果返回給用戶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗隱私泄露的生物認(rèn)證方法，解決了生物特征信息在存儲和認(rèn)證過程中存在的信息泄露問題，包括以下步驟1)注冊階段用戶Ui通過傳感器S向認(rèn)證服務(wù)器AS注冊他的用戶名IDi和輔助信息Wi，同時，向數(shù)據(jù)庫DB注冊他的參考生物模板相關(guān)信息Bi；2)認(rèn)證階段用戶Ui通過傳感器S向認(rèn)證服務(wù)器AS提供當(dāng)前新的生物特征信息，認(rèn)證服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫協(xié)作，通過對該新的生物特征信息、Wi和Bi的計算，來判斷用戶身份的真實(shí)性，認(rèn)證服務(wù)器將認(rèn)證最終結(jié)果返回給用戶。由于將用戶的參考生物模板信息分別存儲于認(rèn)證服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫，在沒有認(rèn)證服務(wù)器上存儲的部分參考生物模板信息時，無法對數(shù)據(jù)庫計算的驗(yàn)證信息進(jìn)行篡改。
文檔編號G06F21/00GK101567033SQ20091002281
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者李慧賢, 龐遼軍 申請人:西北工業(yè)大學(xué)