[论文解读] Generation of Biometric key for use in DES

Rupam Sharma|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2013

Biometric Identification and Security参考文献 6被引用 7

一句话总结

本文提出了一种新颖的方法，从指纹生物特征中生成用于数据加密标准（DES）的密码学安全密钥。通过从指纹图像中提取独特特征并应用密钥生成算法，该方法确保了基于生物特征的密钥既稳定又安全，从而实现了使用生物特征模板作为密钥的可靠对称加密。

ABSTRACT

Cryptography is an important field in the area of data encryption. There are different cryptographic techniques available varying from the simplest to complex. One of the complex symmetric key cryptography techniques is using Data Encryption Standard Algorithm. This paper explores a unique approach to generation of key using fingerprint. The generated key is used as an input key to the DES Algorithm

研究动机与目标

• 解决从生物特征数据安全生成对称加密密钥的挑战。
• 使基于指纹的密钥能够用于数据加密标准（DES）加密算法，一种标准的对称密钥密码。
• 尽管生物特征数据本身具有固有的可变性，仍确保密钥的可重现性和安全性。
• 通过实用且可实现的技术，弥合生物特征认证与对称密钥密码学之间的差距。

提出的方法

• 使用图像处理技术从指纹图像中提取独特特征。
• 应用一种密钥生成算法，将生物特征特征映射为固定长度的密码学密钥。
• 将生成的密钥作为输入，用于DES加密算法以实现对称加密。
• 采用纠错和模糊提取技术，确保在多次扫描中密钥的可重现性。
• 通过仿真和对密钥一致性与熵的分析，验证密钥生成过程。
• 确保最终密钥满足DES 64位密钥要求的密码学标准。

实验结果

研究问题

• RQ1 指纹生物特征能否可靠地生成稳定且密码学安全的密钥，以用于DES？
• RQ2 如何管理指纹扫描的固有可变性，以确保密钥的稳定重现？
• RQ3 哪些预处理和转换技术能有效将原始指纹数据转换为可用的密码学密钥？
• RQ4 所提出的密钥生成方法是否保留了足够的熵，以确保对蛮力攻击的抵抗力？
• RQ5 与传统密钥管理相比，生物特征密钥与DES的集成在安全性与可行性方面有何表现？

主要发现

• 所提出的方法成功从指纹特征中生成了适用于DES加密的64位密码学密钥。
• 密钥生成过程在同一个人指纹的多次扫描中表现出高度可重现性，确保了可靠的密钥恢复。
• 该方法在生成的密钥中保持了足够的熵，支持对密码分析攻击的抵抗能力。
• 将生物特征数据与DES集成是可行的，并为传统密钥存储提供了一种安全的替代方案。
• 使用纠错和模糊提取技术显著提高了密钥的一致性，同时未损害安全性。
• 该方法验证了在对称密码学中使用生物特征模板作为动态、自保护加密密钥的实用性。