身份驗(yàn)證技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)中的應(yīng)用

摘 要：首先闡述了網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題及一些保護(hù)措施，并介紹了身份驗(yàn)證技術(shù)的幾種方式，然后以其中的生物身份驗(yàn)證技術(shù)為重點(diǎn)，對(duì)其在網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：身份驗(yàn)證技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)；生物識(shí)別技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393.08

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及加速了信息化建設(shè)，使獲取信息的渠道更為廣泛，速度也越來(lái)越快。在當(dāng)前信息化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)商業(yè)活動(dòng)愈發(fā)頻繁，如電子商務(wù)、銀行轉(zhuǎn)賬、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物等，一旦出現(xiàn)虛假信息，必將引起網(wǎng)絡(luò)混亂，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，網(wǎng)絡(luò)安全受到高度重視。信息加密和身份驗(yàn)證是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的重要手段，前者重在保護(hù)信息傳輸時(shí)的安全，不能解決雙方身份確認(rèn)的問(wèn)題，而身份驗(yàn)證則能通過(guò)對(duì)訪問(wèn)者身份的驗(yàn)證，對(duì)非法訪問(wèn)者加以限制攔截，是目前保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的常用技術(shù)。

1 網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)縮小了世界范圍，使人們聯(lián)系更加方便，對(duì)社會(huì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。同時(shí)，病毒入侵、黑客攻擊、木馬蔓延等問(wèn)題日益增多，嚴(yán)重破壞了網(wǎng)絡(luò)安全。常導(dǎo)致信息泄漏或被隨意篡改，甚至引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓，尤其機(jī)密信息一旦泄漏，必然會(huì)給國(guó)家、企業(yè)帶來(lái)巨大損失。因此，應(yīng)做好網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)工作。

因網(wǎng)絡(luò)具有開(kāi)放性，易受到攻擊，如惡意程序軟件、安全漏洞、僵尸網(wǎng)絡(luò)等，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成威脅。網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)，即利用網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，采取有效管理手段，為保護(hù)網(wǎng)絡(luò)信息安全和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常而展開(kāi)的一些列活動(dòng)。因網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，可將網(wǎng)絡(luò)安全分為系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全、信息數(shù)據(jù)安全、物理安全、基礎(chǔ)設(shè)施安全等。其目的是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件軟件以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)加以保護(hù)，保證信息數(shù)據(jù)能夠完整安全地完成傳輸工作。常采取的保護(hù)措施有防火墻、身份驗(yàn)證技術(shù)、殺毒軟件、加密技術(shù)、入侵檢測(cè)技術(shù)、物理隔離網(wǎng)閘等，綜合來(lái)講，身份驗(yàn)證技術(shù)的安全性相對(duì)較高，是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

2 身份驗(yàn)證技術(shù)

2.1 定義

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，即是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)鑒別訪問(wèn)者的身份是否真實(shí)。在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)中，為提供一個(gè)安全可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在用戶(hù)訪問(wèn)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出身份驗(yàn)證的要求，只有通過(guò)方能做進(jìn)一步訪問(wèn)。其目的是限制其他非法訪問(wèn)。

2.2 方式

大致可分為3類(lèi)：

（1）類(lèi)似口令的秘密信息。此方式最為常見(jiàn)，應(yīng)用時(shí)間久、范圍廣，幾乎所有系統(tǒng)都支持此驗(yàn)證方式。但其屬于單因素驗(yàn)證，多依賴(lài)于口令或密碼，一旦被盜，安全就無(wú)法保障。而且，口令、密碼在網(wǎng)絡(luò)傳輸中主要以明文形式存在，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，很容易被攻擊者復(fù)制或刪改。如今，網(wǎng)絡(luò)日趨復(fù)雜，攻擊技術(shù)不斷提高，使得該驗(yàn)證方式的弊端日益突出。

（2）智能卡等信息硬件。借助一些物理卡片等，用戶(hù)持有一張智能卡，然后設(shè)計(jì)個(gè)性化驗(yàn)證信息，并將其輸入智能卡，在訪問(wèn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)此進(jìn)行鑒別。需要認(rèn)證時(shí)，由用戶(hù)先輸入PIN，智能卡認(rèn)證后可讀出設(shè)計(jì)的驗(yàn)證信息，進(jìn)而與系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。但系統(tǒng)通常只認(rèn)卡不認(rèn)人，且智能卡可能會(huì)丟失。

（3）生物特征驗(yàn)證。生物特征因是先天生成，不易改變或被復(fù)制。若以此進(jìn)行身份驗(yàn)證，因人體特征具有唯一性，安全可靠度將大大增加。生物身份驗(yàn)證技術(shù)以計(jì)算機(jī)、模式識(shí)別和圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合光學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、超聲波掃描等現(xiàn)代化技術(shù)，通過(guò)對(duì)人體或行為特征加以識(shí)別而進(jìn)行身份驗(yàn)證。

3 生物身份驗(yàn)證技術(shù)及其在網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)中的應(yīng)用

3.1 原理

系統(tǒng)先對(duì)人體生物特征（指紋、面部等）進(jìn)行掃描，將結(jié)果存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)用戶(hù)訪問(wèn)系統(tǒng)時(shí)，傳感器會(huì)自動(dòng)提取訪問(wèn)者的身份特征，將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的生物特征相匹配，匹配成功則能夠繼續(xù)訪問(wèn)。否則，系統(tǒng)將拒絕訪問(wèn)者。

3.2 優(yōu)勢(shì)

與口令和智能卡不同，人體生物特征與生俱來(lái)，不可復(fù)制，如人臉、指紋、虹膜等正常情況下不會(huì)發(fā)生變化?？梢?jiàn)，該技術(shù)比較穩(wěn)定。當(dāng)前，偽造技術(shù)泛濫，復(fù)制或盜取密碼越來(lái)越容易，但人體生物特征幾乎不可能被復(fù)制，也不會(huì)丟失遺忘，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)具有較高的安全性和可靠性。

3.3 指紋識(shí)別技術(shù)

即以個(gè)人指紋作為身份驗(yàn)證條件的技術(shù)，每個(gè)人的指紋都不同，網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)通過(guò)指紋驗(yàn)證用戶(hù)身份，安全可靠性大幅提升。加上該技術(shù)價(jià)格低廉、使用方便，在安保刑偵、網(wǎng)絡(luò)商務(wù)、銀行轉(zhuǎn)賬等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。其原理為：借助專(zhuān)業(yè)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，利用圖像處理技術(shù)采集人體指紋，并加以?xún)?chǔ)存，用戶(hù)訪問(wèn)時(shí)，對(duì)其指紋進(jìn)行分析比對(duì)，從而準(zhǔn)確快速地識(shí)別出身份真假。

目前使用該技術(shù)的主要有兩個(gè)系統(tǒng)：（1）連接PC的桌面應(yīng)用系統(tǒng)。其靈活性較為明顯，可建立數(shù)據(jù)庫(kù)，但驗(yàn)證指紋時(shí)需要借助外部設(shè)備完成，如連接計(jì)算機(jī)后，即可進(jìn)行網(wǎng)上購(gòu)物、銀行轉(zhuǎn)賬等活動(dòng)；（2）嵌入式系統(tǒng)。具有獨(dú)立完整性，無(wú)需借助外部設(shè)備就可獨(dú)立完成所有工作，包括考勤終端、門(mén)禁系統(tǒng)等。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步推動(dòng)下，指紋驗(yàn)證已無(wú)需個(gè)人親自驗(yàn)證，可將其特征數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸完成驗(yàn)證工作，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)大有裨益。

3.4 虹膜識(shí)別技術(shù)

該技術(shù)同樣具有高穩(wěn)定性、高安全性、不可復(fù)制的優(yōu)勢(shì)，且采集虹膜簡(jiǎn)單快捷，無(wú)需實(shí)際接觸，在實(shí)際中的應(yīng)用也較為廣泛。在當(dāng)前信息化時(shí)代，電子設(shè)備日新月異、更新速度加快，帶動(dòng)了虹膜采集設(shè)備的進(jìn)步，且相關(guān)算法不斷改進(jìn)完善，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。在今后，該技術(shù)在電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)等領(lǐng)域必將發(fā)揮重大作用。

3.5 人臉識(shí)別技術(shù)

人的面部細(xì)節(jié)比較復(fù)雜，變化較大，如不同的表情會(huì)引起臉部外形不同程度的變化。加上年齡、光照、觀察角度等因素也會(huì)對(duì)人臉的外形造成一定的影響。另外，人臉富有彈性，屬于非剛性目標(biāo)，三維建模難度較大。胡須、眼鏡等會(huì)破壞人臉的共同模式，不利于特征的提取。常用的兩種識(shí)別技術(shù)為：

（1）以幾何特征為基礎(chǔ)的識(shí)別技術(shù)。該方法比較簡(jiǎn)單，只需用到人臉器官的形狀特征和幾何特征，即借助特征矢量表現(xiàn)整個(gè)面部。計(jì)算原理也易于理解，主要是利用人臉結(jié)構(gòu)的先驗(yàn)知識(shí)提取某些特征，并歸結(jié)為矢量之間的匹配，分量則指的是固定兩點(diǎn)之間形成的角度、距離等。然而此方法特征提取的標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一，而且受環(huán)境因素影響較大，人臉圖像信息保留不足，實(shí)際效果并不是很理想；

（2）以模塊為基礎(chǔ)的識(shí)別技術(shù)。特征臉?lè)椒?。以統(tǒng)計(jì)特征為基礎(chǔ)的識(shí)別技術(shù)，即借助某種映射方法將原圖像空間中的像素點(diǎn)映射到另一個(gè)投影空間；

彈性圖匹配方法。以動(dòng)態(tài)鏈接結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將人臉比作屬性拓?fù)鋱D，用特征向量表示節(jié)點(diǎn)，主要用于記錄臉部的局部特點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)間的拓?fù)潢P(guān)系則由拓?fù)鋱D的邊來(lái)表示。該方法有利于識(shí)別，表情、視角和光照變化受影響較小。不足之處在于需計(jì)算并存儲(chǔ)大量信息，識(shí)別過(guò)程較長(zhǎng)；

近些年，關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究越來(lái)越多，人臉識(shí)別也引入了該技術(shù)，它具有良好的學(xué)習(xí)和分析能力，可隱性表達(dá)出許多臉部特征。其原理為，用灰度值表示人臉，將收集到的數(shù)據(jù)輸入相關(guān)訓(xùn)練模型以提高識(shí)別效果。其方便之處在于可利用一些硬件模型完成臉部信息的處理，且速度快，包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種識(shí)別形式。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)已離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，隨著各種網(wǎng)絡(luò)商業(yè)活動(dòng)的開(kāi)展，網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)迫在眉睫。在常用的技術(shù)中，身份驗(yàn)證技術(shù)因其唯一性和不可復(fù)制性極受青睞，在推廣的同時(shí)，應(yīng)做進(jìn)一步研究。

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作者單位：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210023