[发明专利]一种智能手机上系统级别的用户身份持续认证方法

说明书

本发明涉及一种智能手机上系统级别的用户身份持续认证方法，属于信息安全领域及模式识别领域。该方法设计了对传感器数据进行收集、分类、预处理、特征提取以及训练的方法、对用户进行认证的方法以及系统的整体架构。方法通过智能手机上传感器的数据构建用户行为特征模型，然后通过该特征模型对用户进行持续的认证。本发明中对手机的放置方式以及用户的运动状态进行分类处理，分别训练出不同的模型，以提高系统认证的准确性，并在服务器端和客户端分别部署认证器，从而实现了对用户在线以及离线的认证，并将不同APP的敏感性进行区分以提高用户体验。本发明适用于智能手机的持续系统身份认证。

技术领域

本发明属于信息安全及模式识别领域，具体涉及一种智能手机上系统级别的用户身份持续认证方法。

背景技术

身份认证也称为“身份验证”或“身份鉴别”，是指在系统中确认操作者身份的过程，从而确定该用户是否具有对某种资源的访问和使用权限，进而使系统的访问策略能够可靠、有效地执行，防止攻击者假冒合法用户获得资源的访问权限，保证系统和数据的安全，以及授权访问者的合法利益。

传统的智能手机上的身份认证技术是基于登录口令的认证，例如PIN(个人识别码)、指纹、面部信息，图案密码。用户在使用智能手机前必须主动输入注册时获得的口令，从而获得智能手机的访问权限，这种机制在一定程度上降低了用户的使用体验。并且传统的身份认证技术只能提供用户登录时的一次性认证，当攻击者通过识别屏幕污迹、肩窥、猜测等攻击手段得到用户口令，攻击者可以假冒合法用户对系统进行访问，而系统此时却不能检测出非法用户的入侵。当前，智能手机的普及率很高，用户可以通过智能手机连接互联网，从而使用例如网络社交、移动支付、网上购物等服务，这些服务在给用户带来便利的同时也带来了更大的隐私泄露及财产损失的风险。为了更大程度上保护用户的合法利益，构建一种持续的、对用户透明的智能手机身份认证机制具有很大的现实意义及应用价值。

目前这种持续的、透明的持续认证机制主要是通过收集用户的行为特征，例如点击特征、滑动特征、步态特征等，来构建用户特有的身份信息模型，然后利用该模型对用户进行认证。文献[Z.Sitová et al.，“HMOG：New behavioral biometric features forcontinuous authentication of smartphone users，”in IEEE Transactions onInformation Forensics and Security，vol.11，no.5，pp. 877-892，May 2016]提出一种基于用户点击屏幕时的微动作来进行认证的方法，中国专利 201810505610.5提出了一种基于点击和滑动屏幕特征的认证方法，但是这两种方法只能在某个特定的APP中实现，也就是只能在应用级别对智能手机进行认证。文献[T.Zhu et al.，″RiskCog：UnobtrusiveReal-Time User Authentication on Mobile Devices in the Wild，″in IEEETransactions on Mobile Computing，vol.19，no.2，pp.466-483，1 Feb.2020]将用户进入新开启 APP的前3秒的传感器信息作为系统特性，虽然实现了系统级别的持续身份认证，但是同时也只在用户开启新的APP的前3秒对用户进行认证，这样实际上只是对每个APP开启时进份认证，但是同时也只在用户开启新的APP的前3秒对用户进行认证，这样实际上只是对每个APP开启时进行一次性认证，没有做到持续性的认证。

发明内容

本发明针对上述持续认证方法中只能在应用级别进行认证或不能对每个APP进行持续不断地认证等问题，提出了一种系统级别的持续身份认证方法及系统。本发明将手机的横屏与竖屏放置以及用户使用时的移动状态分开讨论，分别建立不同的用户行为模型，以提高认证器识别的准确度；并对APP的敏感性进行区分，以更好地权衡系统安全与用户体验。