移动环境手部异质特征兼容性数字签名技术研究

In view of the rapid growth of mobile platform services and the advantages of hand features, the compatible fusion authentication of hand heterogeneous features is explored in the complex conditions of mobile environment. It mainly involves three technologies, including efficient, accurate, and comfortable hand-assisted acquisition and tightly coupled pre-processing, the optimization of the registration and authentication modes with less manual operations, the universal homogenous compatibility fusion of hand features across various devices..On this basis, we will study “multi-factor authentication” combining eID and biometrics, as well as the behavior management based on the biometric digital signature combined with eID. Thus the system of credible identity authentication and authoritative behavior management will be built in cyberspace to guarantee the confirmation, non-repudiation, completeness, continuity, privacy of the network information sources and online behaviors..Two compatibility transformation mechanisms are developed to solve the problem of feature format mismatch. One is “heterogeneous transformation”, which is used to solve the compatibility problem between heterogeneity features, fusion systems, template protection algorithms, and symmetric bio-cryptosystems; the other is “construction transformation”, which is used to establish the compatibility of symmetric biometric key for the construction of asymmetric key pair in biometric digital signature..This project supplies important theoretical and referential significance for the research in related fields. It also helps to build a secure, stable, and harmonious cyberspace environment with remarkable social benefits and rich economic value.

鉴于移动平台业务的快速增长和手部特征的优势，探索移动环境复杂条件下手部异质特征的兼容性融合认证，涉及技术包括高效、准确、舒适的手部辅助采集和紧密耦合预处理，减少人工操作的注册和认证模式优化，跨设备普适的手部特征同质兼容性融合。.在此基础上，研究结合eID和生物特征的“多因子身份认证”，以结合eID的“生物特征数字签名”技术为基础的行为管理，从而建设网络空间可信身份认证和权威行为管理体系，保证网络信息来源和行为的确认性、不可否认性、完整性、连续性、隐私性。.研究两种转换机制，解决特征格式不匹配问题。“异质转换”用于解决异质特征、融合系统、模板保护算法、对称生物特征密码系统之间的兼容性问题；“构造转换”用于实现由对称生物特征密钥构造生物特征数字签名中非对称密钥对的兼容性。.本项目对相关领域研究具有重要的理论参考意义，有助于构建安全、稳定、和谐的网络空间环境，具有显著的社会效益和丰富的经济价值。

鉴于移动平台业务的快速增长和手部特征的优势，有必要结合公安部公民网络电子身份标识(eID)和手部等生物特征模态，在移动环境复杂条件下，打造网络空间的可信身份认证和基于生物特征数字签名的权威行为管理体系，开展了以下研究。.（1）移动环境复杂条件下手部图像预处理和识别.●探索了辅助采集准确性、复杂度、舒适感的客观定量衡量标准，兼顾多项评判指标，综合设计和优化了辅助采集方案。.●提出了端到端无需预训练的完整手部识别算法，结合了全局和细粒度感知表征学习。.●设计了多种新型下采样机制，包括极限下采样、民主投票下采样、均匀间隔窗口下采样，明显提升纹理特征编码识别精度。.●提出使用二阶纹理，并将一阶和二阶纹理融合提升精度。.●进行掌纹和手掌静脉的软生物特征多任务预训练，通过迁移学习，提升类别识别精度。.（2）生物特征系统的多种新型攻击.设计了多种新型攻击，充分暴露系统的安全隐患，防患于未然，对系统安全性评估具有重要指导意义。.●证明了不同纹理特征编码算法的模板信息可以互推，说明一个系统的模板一旦泄露，其他系统的模板也不再安全，揭露了跨数据库信息泄露的安全隐患。.●图像级攻击使用冒充的图像在传感器(如摄像头等)前进行欺骗冒充。以掌纹系统为例，设计了风格迁移转换、优化重构、图像蛮力等图像级攻击。.（3）结合最大索引哈希、无对齐哈希和特征级融合技术，不仅实现生物特征模板保护，还可以灵活采用多种生物特征表征类型，实现异质特征转换。特征级融合的模板存储量小，匹配速度快，隐私风险低，并可在无需对齐的情况下实施。.（4）研发了高安全自主可控的新型eID载体和对应的可信服务管理平台。设计实现了身份锁与线下人证核验一体机，形成了线上线下结合的流动人口管理和服务的新型模式。研究了eID+生物特征的数字签名技术，并应用于线上公证系统。.综上所述，本项目不仅具有重要的理论意义和明显的社会效益，还具有广阔的应用前景和经济价值。