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专利号: 2018115387528
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于特征距离与生成区间的指纹密钥生成方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1.1指纹密钥生成:提取用户指纹特征点,将高频指纹特征点之间的特征距离作为密钥生成对象,并引入生成区间机制生成用户的指纹密钥;

步骤1.2指纹密钥保护:对于生成的用户指纹密钥采用双层纠错技术进行随机错误与突发错误的纠正,并利用SHA256函数验证密钥正确性;

步骤1.3指纹密钥释放:比对待验证指纹再生成的指纹密钥与用户智能卡中正确恢复的原始指纹密钥,根据阈值判断是否允许释放原始指纹密钥;

步骤1.1具体如下:

步骤2.1提取得到用户用以注册的m个指纹各自对应的指纹特征点集合,记作Fk={fi=(xi,yi,ti,θi)|i=1,2,...,Nk},k=1,2,...,m,括号当中参数xi和yi分别代表该特征点的横纵坐标,ti代表该特征点类型,θi代表该特征点方向场值,Nk为当前指纹特征点总数;

步骤2.2匹配、统计并筛选出指纹特征点集合当中前n+1个高频特征点,然后依次计算每组高频特征点集合中首个特征点与其余n个特征点之间的欧氏距离、对应的特征类型差以及对应的方向场差值,记作FDk={(dkj,Δtkj,Δθkj)|j=1,2,...,n},k=1,2,...,m,共m组指纹特征距离集合,其中特征类型差和方向场差值作为指纹密钥辅助信息;

进行取模运算,作用是保证特征距离的范围统一;模值的大小为特征空间大小,而特征空间大小则取决于后续特征值编码长度x;

步骤2.3生成区间机制:首先,依次为每组特征距离构造独一无二的特征生成区间,区间左右边界分别是当前组中最小值和最大值经过预设量化值扩张后的值;所有生成区间将通过预设编码规则进行区间编码,编码规则根据实际需求选定或系统随机选定;

步骤2.3.1依次构造n组指纹特征距离{d1j,...,dmj},j=1,2,...,n的生成区间为[Lj,Rj],左边界Lj=dmin‑δ及右边界Rj=dmax+δ,其中dmin=min(d1j,...,dmj)和dmax=max(d1j,...,dmj),δ为预设量化值,其目的是将扩大区间以确保系统具备更好的容错性;最终生成用户指纹特征距离对应的一系列生成区间,记为GI={[Lj,Rj]|j=1,2,...,n};

步骤2.3.2为生成区间编码,并且设定编码规则动态可更新,实现指纹密钥的可撤销性;最终用户指纹密钥即为所有生成区间对应编码的二进制比特连结;若编码长度为x比特,则最终原始指纹密钥长度为xn比特。

2.根据权利要求1所述的基于特征距离与生成区间的指纹密钥生成方法,其特征在于步骤1.2具体如下:

步骤3.1双层纠错技术:输入信息为(jh+1)比特,输出 比特长Hadamard码,可以检测至多 比特错误,纠正至多 比特错误,用以检测纠正由于噪音干扰或者不可靠信道传输引起的错误;而Reed‑Solomon码 输入kr个符号数信息,输出码元数nr,校验符号数2tr,因此至多纠正tr个符号错误,其中mr代表一个输入符号数所包含信息量为mr比特,用以协助检测纠正由于手指旋转、图像偏移等偏差引起的突发错误;

步骤3.1.1首先,将xn比特指纹密钥按序均分为n组,并转化为十进制1×n向量;其次,在向量前添加(kr‑n)个0,并在伽罗华域中构造多项式后编码得nr×x比特码字;最后移除前(kr‑n)个0得到(nr‑kr+n)×x比特Reed‑Solomon码;

步骤3.1.2为结合上述Hadamard码和Reed‑Solomon码,需保证Reed‑Solomon码中单个符号所包含的信息比特数等于Hadamard码输入的比特数,即mr=jh+1;将上述所得Reed‑Solomon码分成(nr‑kr+n)组依次按照Hadamard编码规则进行编码;最终得到(nr‑kr+n)×nh比特长的双层纠错码;

步骤3.2应用SHA256函数以验证从用户智能卡中恢复的指纹密钥是否是原始指纹密钥;当且仅当恢复指纹密钥哈希值与原始生物密钥哈希值相同时,原始指纹密钥恢复成功,反之指纹密钥恢复错误;

步骤3.3存储用户个人信息数据于个人智能卡当中,包括四个部分:生成区间以及编码、辅助信息、双层纠错码及指纹密钥SHA256哈希值。

3.根据权利要求1所述的基于特征距离与生成区间的指纹密钥生成方法,其特征在于步骤1.3具体如下:

待验证指纹X尝试恢复用户智能卡T中的原始指纹密钥;

步骤4.1从X待验证指纹中提取特征点集合F',并计算每个特征点与其余特征点间欧氏距离、特征点类型差以及方向场差获得待验证特征距离集合;

步骤4.2读取用户智能卡T,得到用户指纹密钥生成区间以及编码,辅助信息、双层纠错码和原始指纹密钥SHA256哈希值;

步骤4.3将待验证特征距离集合按组分别映射到用户生成区间当中,筛选出匹配成功次数最高的待验证特征距离组;将生成区间对应编码依次比特连结,其中未匹配成功的生成区间按全零编码代入,构造出待验证的再生指纹密钥;

步骤4.4双层纠错码进行双层解码恢复原始指纹密钥,将其SHA256哈希值与智能卡读取的哈希值进行比较,当且仅当两者一致时原始指纹密钥才是成功恢复,否则锁定智能卡T;

步骤4.5基于步骤4.4原始指纹密钥成功恢复;求再生指纹密钥与原始指纹密钥的汉明距离,当且仅当其值小于系统预设阈值时,待验证指纹X认证成功,允许释放原始指纹密钥,否则拒绝释放,认证失败。