基于混沌系统的指静脉安全认证方案

论文摘要

物联网、人工智能、云计算的发展使信息数据的总量发生激增、信息之间的交流也越加频繁,保护生物特征信息不受侵害成为确保基于生物特征的身份认证系统安全性的关键所在。如何构建一个具有可行性、稳健性、完整性和安全性的生物特征身份认证系统是需要我们去研究探索的。本论文对指静脉特征信息的安全保护着重进行了研究,提出了两种基于混沌系统的指静脉安全身份认证方案。本论文的研究内容主要为以下几方面:(1)对基于生物特征的身份认证技术以及生物特征加密技术进行了归纳和总结,介绍了两者的工作原理和特性,说明了基于生物特征的身份认证技术的优势和存在的问题,对比了各类基于生物特征的身份认证技术的性能,分析了生物特征加密技术的具体方案。(2)对混沌系统进行了阐述,说明了混沌系统的判别方法,归纳了几种基于混沌系统的创新加密方案,并对其中一种方案进行安全性分析,说明其存在的缺点。另外,详细说明了Chebyshev混沌系统以及陈氏混沌系统的表达式,分析了两者的系统特性和应用场景。(3)针对指静脉全局特征模板的信息保护,提出了一种基于陈氏混沌系统与指静脉辅助数据的安全认证方案,实现了对指静脉全局特征模板像素位置上的置乱以及像素灰度值上的加密操作。为了解决陈氏混沌系统初始值影响认证方案识别率的问题,所提方案在认证时,通过图像质心位置的匹配来重构加密矩阵,增强了认证方案的稳健性。实验结果表明,所提方案有较低的误识率(FAR)和拒真率(FRR),并有较大的密钥空间,能够抵御统计分析攻击、相关系数分析攻击、且具有一定的抵御已知明文攻击的能力。(4)针对指静脉特征细节点的信息保护,提出了一种基于Chebyshev混沌映射和模糊金库的指静脉安全认证方案。所提方案将Chebyshev混沌序列作为密钥生成的辅助数据,结合用户口令完成密钥的生成与匹配,还通过多项式系数与Chebyshev混沌序列的匹配实现了二次认证的功能。实验结果表明,所提方案能够抵御CRC碰撞攻击与混合替换攻击,并且在提高多项式次数的情况下具有较低的误识率(FAR)。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 基于生物特征的身份认证技术归纳与性能对比
•   1.3 基于指静脉的身份认证研究现状与存在的问题
•   1.4 研究内容总述与结构安排
• 第2章 生物特征信息加密技术介绍
•   2.1 生物特征信息加密技术
•     2.1.1 生物特征变换
•     2.1.2 密钥绑定
•     2.1.3 密钥生成
•   2.2 混沌系统
•     2.2.1 Chebyshev混沌系统
•     2.2.2 陈氏混沌系统
•   2.3 基于CRC的模糊金库（CRC-Based Fuzzy Vault）
•     2.3.1 CRC校验码生成算法介绍
•     2.3.2 拉格朗日差值法重构模糊金库多项式
•   2.4 本章小结
• 第3章 基于陈氏混沌系统与指静脉辅助数据的安全认证方案
•   3.1 指静脉图像预处理与指静脉全局特征模板提取
•   3.2 Arnold Cat变换置乱全局特征模板像素位置方法
•     3.2.1 Arnold Cat变换
•     3.2.2 具体操作流程
•   3.3 陈氏混沌系统结合指静脉辅助数据加密全局特征模板像素灰度值方法
•     3.3.1 指静脉辅助数据
•     3.3.2 具体工作步骤
•   3.4 加密域上的指静脉特征模板匹配
•   3.5 实验结果与数据分析
•     3.5.1 拒真率与误识率分析
•     3.5.2 统计分析
•     3.5.3 相关系数分析
•     3.5.4 密钥空间分析
•     3.5.5 方案对比
•     3.5.6 已知明文攻击分析
•   3.6 本章小结
• 第4章 基于Chebyshev混沌映射与模糊金库的指静脉安全身份认证
•   4.1 指静脉特征细节点提取
•   4.2 Chebyshev混沌映射结合模糊金库方案具体操作流程
•     4.2.1 基于Chebyshev混沌映射的CRC模糊金库上锁
•     4.2.2 基于Chebyshev混沌映射的CRC模糊金库解锁
•     4.2.3 二次认证
•   4.3 实验结果与数据分析
•     4.3.1 指静脉特征细节点混淆
•     4.3.2 多项式次数对指静脉身份认证性能的影响
•     4.3.3 混合替换攻击分析
•     4.3.4 CRC碰撞攻击分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蓝婷婷

导师: 游林

关键词: 指静脉特征,特征模板加密,混沌系统,模糊金库,辅助数据,安全认证

来源: 杭州电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 杭州电子科技大学

分类号: O415.5;TP309

DOI: 10.27075/d.cnki.ghzdc.2019.000044

总页数: 58

文件大小: 3604k