[发明专利]一种掌纹掌脉双源模糊保险箱的密钥提取方法

说明书

本发明公开了一种掌纹掌脉双源FV(模糊保险箱)的密钥提取方法，其方法为：将设定密钥及其循环冗余码分段后转化为整数，构造n阶多项式系数。注册时，将掌纹和掌脉的2DPHC(2DPalmHash Code)行向量转化为整数作为横坐标，并映射到多项式上计算纵坐标，由横纵坐标构成真实点，再分别加入随机生成的杂凑点，构造两个独立的FV。认证时，将掌纹和掌脉2DPHC的行向量分别在两个对应的FV中检索候选点。若候选点包含超过n+1个真实点，则可通过这些真实点正确重构原始多项式，提取密钥。本方法双源模式明显提高了认证精度，足以抵御蛮力攻击、多数据库攻击、异质分析攻击，还有效保护了原始特征的隐私性。

技术领域

本发明将基于2DPalmHash Code(2DPHC)的模糊保险箱(Fuzzy Vault, FV)从掌纹扩展至掌脉，借助掌纹和掌脉双模态特征构造双源FV提取密钥，可替代传统密钥实现身份认证。

背景技术

生物特征比对通常具有模糊性，当注册和认证模板的差异度小于一定阈值，即认为样本是来自相同个体的合法用户。而传统信息安全的认证密钥要求绝对精确匹配。可考虑借助生物特征提取完全稳定不变的可靠数据作为密钥，代替传统低熵密钥，增强现有密码认证的安全性，并可以扩展生物特征的应用范围，实现传统密码认证到生物特征密码认证的平滑升级和过渡。

FV是一种经典的借助生物特征提取密钥方案，然而若直接使用原始生物特征，将存在诸多安全和隐私问题：指纹细节点有限，由其构造的指纹FV难以抵御蛮力攻击。多数据库攻击通过从多数据库中检索多个FV之间的相似点发现真实点。若密钥泄露，可直接通过判断FV中点的横纵坐标是否满足多项式筛选出真实点。异质分析攻击借助真实点和杂凑点在相关性上的差异搜索真实点。真实点的泄露严重破坏了原始特征的隐私性，并且严重威胁FV的安全。

本方案中掌纹和掌脉的行向量个数足以抵御蛮力攻击；不同数据库可以采用不同外部因子生成的低相关性2DPHC，抵御了多数据库攻击；若密钥泄露，由于2DPHC的不可逆性，保证了原始掌纹和掌脉特征隐私性；由于2DPHC内部元素低相关性，抵御了异质分析攻击。因为构造了掌纹和掌脉的双源FV，因此密钥提取的精度明显优于掌纹或掌脉的单源FV。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种掌纹掌脉双源模糊保险箱的密钥提取方法，该方法设计基于受保护掌纹和掌脉模板2DPHC的FV构造方案；设计基于掌纹和掌脉双模态特征的双源FV构造方案；设计提取针对掌纹和掌脉双源FV的候选点检索方案；从而提供完整的掌纹掌脉双源FV的密钥提取技术。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种掌纹掌脉双源模糊保险箱的密钥提取方法，其特征在于方法步骤如下：

(1) 将基于2DPHC的FV从掌纹扩展至掌脉；掌纹或掌脉特征和外部因子通过2DHash变换生成2DPHC，再由2DPHC作为受保护的掌纹或掌脉模板构造FV，构成混合方案；

(2) 单源注册时，锁定掌纹或掌脉FV；将设定的密钥及其循环冗余码分段后转化为实数，构造n阶多项式系数；由于2DPHC具有水平错位容忍性，将掌纹或掌脉的2DPHC的二值行向量转化为整数作为横坐标，并映射到多项式上计算纵坐标；由横纵坐标构成真实点坐标，再随机生成两个长度为32的比特串并转化为整数对，作为杂凑点的横纵坐标；要求杂凑点横坐标与全部真实点不同，并且坐标不在多项式上；

(3) 单源认证时，解锁掌纹或掌脉FV；将掌纹或掌脉2DPHC的行向量在FV中检索，FV中每个点横坐标转化为二值向量后与认证2DPHC行向量计算海明距离，距离最小的点作为候选点；若检索到的候选点包含了超过n+1个真实点，就可以正确重构原始多项式；由全部候选点构成候选点集，并选择其子集通过拉格朗日插值公式重构多项式；判断重构多项式系数转化为二值码后是否满足循环冗余校验，若满足则可由多项式系数恢复出注册时设定的密钥；