淺議指紋識別網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)及其優(yōu)點(diǎn)

摘 要：指紋是一個人的身份標(biāo)識，指紋識別是運(yùn)用指紋相對穩(wěn)定的特點(diǎn)進(jìn)行身份的識別。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，指紋識別運(yùn)用到網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)中，較常規(guī)的密碼安全保密系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢。本文主要論述指紋識別網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)的形成及優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：指紋識別；網(wǎng)絡(luò)安全；保密系統(tǒng)；優(yōu)點(diǎn)

中圖分類號：TN918.6

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全問題成為各個行業(yè)比較重視的問題，指紋識別網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)的創(chuàng)立，為信息安全提供了一個可靠的保密方式，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全保密的方式是利用密碼的設(shè)置進(jìn)行保密，指紋識別網(wǎng)絡(luò)安全保密系統(tǒng)相比來說，更具有安全性。

1 指紋識別的內(nèi)涵及其原理

1.1 指紋識別的內(nèi)涵。指紋識別

主要是根據(jù)人體指紋的相對穩(wěn)定性和唯一性來對人的身份進(jìn)行辨識。根據(jù)指紋識別在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，指紋有永久性、非永久性和生命性三種特征。永久性特征有細(xì)節(jié)特征和輔助特征兩種。細(xì)節(jié)特征是指紋各個點(diǎn)的特征，例如：中心點(diǎn)和端點(diǎn)等。細(xì)節(jié)特征有利于對指紋進(jìn)行精確的對比。輔助特征是指根據(jù)其他方面的特征進(jìn)行指紋識別，例如：紋型、紋密度等。指紋的紋形、紋理等特征是對指紋進(jìn)行分類和檢索依據(jù)。根據(jù)指紋形態(tài)的不同，可以把指紋的紋形分為弓型、箕型、斗型。其中根據(jù)形狀的不用可以分為帳形、正箕形、反箕形、弧形、環(huán)形、螺形、雙箕形、囊形和雜形等。指紋的平均密度極其分布和平均紋曲率極其分布等構(gòu)成了紋理特征。此特征主要用于指紋識別網(wǎng)絡(luò)中，多用于計算機(jī)指紋識別算法的多維分類及檢索。非永久性特征就是外界給予的，可以改變的指紋特征，比如：疤痕引起的指紋間斷。隨著疤痕的發(fā)展，指紋也會呈現(xiàn)變化的特征。生命特征就是生命是否存在有關(guān)系。

1.2 指紋識別的原理

指紋識別技術(shù)讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對四個步驟。運(yùn)用指紋讀取的機(jī)器進(jìn)行指紋讀取，并形成圖像，圖像形成后要進(jìn)行相應(yīng)的處理，盡量清晰，然后對圖像中的指紋特征進(jìn)行提取，之后把提取的特征進(jìn)行保存。讀取機(jī)可以根據(jù)指紋的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行提取，例如：指紋紋路的特征。一般來說，手指上一共有七十個數(shù)據(jù)點(diǎn)，會產(chǎn)生很多的數(shù)據(jù)。把產(chǎn)生的數(shù)據(jù)視為一組，通過網(wǎng)絡(luò)模糊比對的方式，將兩組指紋的模板對比，換算出其相似度，最終得到匹配的結(jié)果。現(xiàn)在經(jīng)常使用的指紋讀取的設(shè)備有光學(xué)設(shè)備和半導(dǎo)體傳感器設(shè)備等

2 自動指紋識別系統(tǒng)

2.1 自動指紋識別系統(tǒng)的形成

自動指紋識別系統(tǒng)是在指紋識別原理的基礎(chǔ)上，與圖像處理的方法相結(jié)合，利用計算機(jī)，通過指紋來識別個人身份的系統(tǒng)。一般情況下，指紋的識別可以通過指紋的總體特征和部分特征來識別。只要達(dá)到一定數(shù)量的特征重合，就會確定是否是同一個指紋。根據(jù)細(xì)節(jié)特征點(diǎn)也可以對指紋進(jìn)行對比。

自動指紋識別系統(tǒng)主要有兩部分構(gòu)成，一是數(shù)據(jù)庫的生成，二是指紋識別。數(shù)據(jù)庫的生成是利用指紋采集的設(shè)備進(jìn)行指紋的提取，根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)形成數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫就形成了。指紋識別是也是通過指紋采集設(shè)備進(jìn)行特征點(diǎn)提取，把這些特征點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，判斷是否是同一個指紋。

2.1.1 指紋采集。指紋采集一般都利用采集設(shè)備，有光學(xué)和COMS兩種類型。光學(xué)采集設(shè)備采集的圖像清晰度高，但是，所消耗的成本過高。而COMS采集設(shè)備所消耗的成本不是很高，但是，采集的圖像卻不是很清晰。環(huán)境對指紋采集設(shè)備有很大影響，也會影響圖像的清晰度。因此，在指紋采集之后，一定要對圖像進(jìn)行處理。指紋采集的圖像處理有三種處理方式：平滑處理、二值化、細(xì)化。

平滑處理就是指紋圖像利用掃描設(shè)備獲取模擬信號，采集樣本，數(shù)據(jù)化，以矩形的方式保存到計算機(jī)。圖像的采集呈現(xiàn)縱列式，數(shù)據(jù)化后的指紋圖像經(jīng)常會出現(xiàn)噪音。圖像的平滑處理就是為了消除產(chǎn)生的噪音，保證圖像的質(zhì)量，濾波處理方法比較好，可以有效地利用到自動指紋識別系統(tǒng)中，進(jìn)行圖像的平滑處理。

二值化就是對二值圖像進(jìn)行處理，二值圖像就是一個完整的圖像只有墨白兩個值，沒有灰度的改變。二值圖像在數(shù)字處理中具有很大的作用。因?yàn)檫@種方法在處理圖像時，成本不高，效率很高。并且，二值化的圖像可以運(yùn)用幾何方面的內(nèi)容對圖像進(jìn)行描述和分析，相比灰度圖像方便得多。指紋識別中可以利用的是脊線和谷線的二值描述，圖像上的數(shù)據(jù)點(diǎn)要依據(jù)灰度圖像來確定，定位數(shù)據(jù)點(diǎn)是屬于哪個區(qū)域，是客體區(qū)還是背景區(qū)。從而確定二值圖像的產(chǎn)生。二值化不但可以使儲存量減少，而且可以正確判斷識別指紋，是一種比較簡單的圖像處理方法。

細(xì)化處理方面，指紋的圖像并不重視紋線的粗細(xì)，而重視是否有紋線。所以要在不改變圖像像素、不影響清晰度的前提下，需要清除一些不需要的信息。細(xì)化處理也是二值圖像處理中的一部分，而且是很重要的一部分。細(xì)化處理清除了不需要的信息，使指紋紋線的特征突出出來，為指紋的提取提供了方便。細(xì)化有很多方法，但是，自動指紋識別系統(tǒng)運(yùn)用模板法。

2.1.2 指紋特征匹配。指紋特征匹配是在提取指紋特征后，形成數(shù)據(jù)，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，然后建立指紋匹配模式。而在對指紋進(jìn)行入庫處理時，同一個手指分兩次入庫圖像卻不同，因?yàn)檫^程中產(chǎn)生了變形，因此，指紋特征要在減少變形的情況下進(jìn)行匹配。

2.2 自動指紋識別系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 指紋的唯一性絕對了每個人的指紋都是不同的，沒有相同的指紋，因此可以準(zhǔn)確對身份進(jìn)行識別，可以保證需要認(rèn)證的人與身份形成對應(yīng)關(guān)系。因?yàn)槔帽容^多的指紋特征的數(shù)據(jù)點(diǎn)來進(jìn)行指紋識別。比如：一個指紋有許多的特征，可以選取其中若干個特征，各個特征中也可以進(jìn)行分類對比。指紋的構(gòu)成很復(fù)雜，因此，想破譯造假很難。

2.2.2 指紋識別過程中使用的比對模板不會運(yùn)用開始采集時的指紋圖像。要經(jīng)過圖像處理，取用明顯的特征，使自動識別系統(tǒng)的儲存量變小，易于保存和傳輸，實(shí)現(xiàn)指紋識別進(jìn)行不同地區(qū)間的指紋匹配。

3 指紋識別的保密系統(tǒng)

3.1 指紋識別的保密系統(tǒng)的形成

運(yùn)用指紋唯一性的特征，自動指紋識別系統(tǒng)與密碼保密系統(tǒng)相結(jié)合，可以保護(hù)用戶的保密信息不會泄漏，確保用戶進(jìn)行安全的網(wǎng)絡(luò)溝通。其形成的設(shè)計理念是把用戶的密碼和鑰匙與用戶指紋特征統(tǒng)一保存在密鑰分配中心，用戶在使用密鑰時通過自動指紋識別確認(rèn)身份后從分配中心中獲得。指紋識別保密系統(tǒng)的構(gòu)成是，先在本機(jī)上用特殊的計算方法建成一個用戶密鑰，然后把密鑰與用戶指紋特征和ID用公鑰進(jìn)行加密，通過計算機(jī)傳送到KDC，再由KDC進(jìn)行解密信息。身份認(rèn)證時，把用戶的指紋與數(shù)據(jù)庫中的指紋進(jìn)行對比，如果匹配成功，那么就會對認(rèn)證進(jìn)行解密。

3.2 指紋識別的保密系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）運(yùn)用IDEA算法構(gòu)建用戶密鑰IDEAK，可以使用戶可以隨時改變密鑰，保證用戶的密鑰進(jìn)行偷竊，保證用戶信息的安全，而且指紋識別的唯一性更保證了密鑰的安全性；（2）用公鑰對指紋特征信息進(jìn)行加密。保證了指紋特征不會被網(wǎng)絡(luò)上的黑客進(jìn)行惡意的攔截，或者是非法的訪問，引起用戶的指紋被復(fù)制，導(dǎo)致用戶的信息安全；（3）安全保密系統(tǒng)利用公鑰和私鑰密碼共同使用，可以確保安全保密系統(tǒng)的完善。用戶和外部進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交流時，可以利用公鑰密碼方法比較安全，而且使用方便。用戶的公鑰幾乎是開放，在用戶與其他用戶進(jìn)行交流時，可以利用KDC得到用戶的公鑰，簡單方便。另一方面，運(yùn)用密碼體系和自動指紋識別系統(tǒng)的相結(jié)合的方式，對用戶的保密系統(tǒng)進(jìn)行保密，可以隨意設(shè)置私鑰，有利于進(jìn)行用戶的信息保密，方便快捷，安全。

4 結(jié)束語

將自動指紋識別系統(tǒng)與密碼系統(tǒng)相結(jié)合，有利于用戶網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行保密，大大地促進(jìn)了信息的安全性。

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作者單位：江蘇東大金智信息系統(tǒng)有限公司，南京 211100