[论文解读] Secure Iris Authentication Using Visual Cryptography

P. S. Revenkar, Anisa Anjum+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2010

Biometric Identification and Security参考文献 15被引用 57

一句话总结

本文提出了一种基于视觉密码学的框架，用于在生物特征系统中保护虹膜模板，防止未经授权的修改。通过将虹膜模板加密为单个图像无法揭示任何信息的共享图像，该方案确保了机密性，并通过人工可解码的原始模板重建实现安全的多因素认证。

ABSTRACT

Biometrics deal with automated methods of identifying a person or verifying the identity of a person based on physiological or behavioral characteristics. Visual cryptography is a secret sharing scheme where a secret image is encrypted into the shares which independently disclose no information about the original secret image. As biometric template are stored in the centralized database, due to security threats biometric template may be modified by attacker. If biometric template is altered authorized user will not be allowed to access the resource. To deal this issue visual cryptography schemes can be applied to secure the iris template. Visual cryptography provides great means for helping such security needs as well as extra layer of authentication.

研究动机与目标

• 解决集中式生物特征模板数据库易受篡改和盗窃的漏洞。
• 防止攻击者在未被检测到的情况下修改虹膜模板，从而导致合法用户无法访问。
• 通过利用视觉密码学作为秘密共享机制，提升基于虹膜的认证系统的安全性和隐私性。
• 通过无需密码学解密的视觉重建方式，为认证提供额外的安全层级。

提出的方法

• 将虹膜模板转换为二值图像表示，以用于视觉密码学。
• 使用视觉密码学方案（VCS）将二值模板编码为两张看似随机的共享图像。
• 每张共享图像单独均不透露原始模板的任何信息，从而确保机密性。
• 通过叠加两张共享图像实现原始虹膜模板的重建，其视觉效果通过像素叠加揭示秘密。
• 该方案采用(2,2)门限视觉密码学方案，要求同时拥有两张共享图像才能完成重建。
• 通过将标准模板存储替换为共享图像分发，该方法可与现有虹膜识别系统集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在集中式数据库中保护虹膜模板免遭未经授权的修改？
• RQ2 视觉密码学能否提供一种安全、人工可解码的虹膜生物特征认证方法，且无需密码学解密？
• RQ3 视觉密码学对虹膜识别系统的准确性与可用性有何影响？
• RQ4 该方案如何确保只有同时持有两张共享图像的授权用户才能重建原始模板？
• RQ5 使用视觉密码学进行虹膜认证，可实现何种程度的安全性与模板保真度？

主要发现

• 所提出的方案通过确保任一共享图像单独均不透露虹膜模板的任何信息，成功防止了未经授权的访问和篡改。
• 通过共享图像叠加实现的视觉重建，能够准确且可靠地恢复生物特征数据。
• 该方法通过使模板在缺少任一共享图像时在视觉上无法解读，为系统增加了额外的安全层级，提升了对数据库泄露的抗性。
• 该方案通过使用标准模板格式和重建技术，保持了与现有虹膜识别系统的兼容性。
• 视觉密码学的使用确保即使一张共享图像被泄露，原始模板依然保持安全。
• 该方法在隐私敏感的生物特征认证实际应用场景中具备可行性。