專利名稱：保存生物信息完整性的生物標(biāo)識(shí)設(shè)備的制作方法
發(fā)明的背景1、發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及安全系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)本發(fā)明涉及使用生物信息的確認(rèn)和訪問(wèn)安全性。
2、相關(guān)技術(shù)的描述生物信息通常被用來(lái)唯一地標(biāo)識(shí)個(gè)體，例如用指紋、視網(wǎng)膜圖案、和聲譜等。如

圖1所示，可以利用一個(gè)電的訪問(wèn)系統(tǒng)100，從個(gè)體讀出110生物數(shù)據(jù)101，比較140編碼的生物標(biāo)識(shí)設(shè)備111與規(guī)定的個(gè)體的生物信息的數(shù)據(jù)庫(kù)130，并且，如果發(fā)現(xiàn)匹配141，則授權(quán)訪問(wèn)150。
和其它的安全系統(tǒng)相比，基于生物學(xué)的安全系統(tǒng)具有更大的固有安全性，其原因在于偽造或仿制的困難。和使用標(biāo)識(shí)卡和需要手動(dòng)輸入個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)(PIN)的安全系統(tǒng)相比，基于生物學(xué)的安全系統(tǒng)還具有更加容易的固有使用性。隨著技術(shù)的進(jìn)展，自動(dòng)出納機(jī)(ATM)可能會(huì)配備能夠讀出個(gè)體的指紋的指紋墊，基于這個(gè)指紋的標(biāo)識(shí)，有可能授權(quán)訪問(wèn)個(gè)人的銀行帳目?？梢栽O(shè)想，這個(gè)設(shè)備將包括一種裝置，這個(gè)裝置用于區(qū)分來(lái)自模擬生物數(shù)據(jù)101’的生物數(shù)據(jù)101與例如來(lái)自指紋的造型復(fù)制品的數(shù)據(jù)。按另一種方式，ATM可以配備視網(wǎng)膜掃描設(shè)備，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜圖案的仿造更加困難，生物數(shù)據(jù)的獲得更加困難。
不幸的是，對(duì)于基于生物學(xué)的安全系統(tǒng)有優(yōu)點(diǎn)的生物信息的特征也是利用基于生物學(xué)的安全系統(tǒng)的特征，而基于生物學(xué)的安全系統(tǒng)是有嚴(yán)重問(wèn)題的。例如，考慮利用上述的電的指紋讀出設(shè)備。為了獲得商業(yè)成功，這些設(shè)備必須能夠迅速可靠地讀出并編碼指紋。它們迅速獲取指紋信息的能力對(duì)于想要暗中收集這個(gè)生物信息的壞分子是頗具吸引力的。這樣一個(gè)壞分子例如可能用一個(gè)指紋收集設(shè)備115替換電梯的呼叫按鈕，以收集120每個(gè)人的指紋，或者選擇使用電梯的人。按另一種方式，這個(gè)壞分子可能通過(guò)違反安全設(shè)備100的安全性并記錄編碼的信號(hào)111來(lái)拷貝生物信息的編碼。個(gè)體的編碼的生物信息111的每次通信，都將增加壞分子獲得這個(gè)信息的可能性。這個(gè)壞分子因?yàn)榫哂辛硪粋€(gè)個(gè)體的指紋的記錄的編碼，所以他可能破壞這個(gè)安全設(shè)備100的實(shí)際安全性，在111’插入另一個(gè)個(gè)體的指紋，并且獲得一次未被授權(quán)的訪問(wèn)。雖然這個(gè)未被授權(quán)的訪問(wèn)可能需要破譯實(shí)際的安全設(shè)備100，但它不需要侵犯?jìng)€(gè)體的安全性，例如一個(gè)對(duì)個(gè)人信用卡的偷竊，因此很少有立即發(fā)現(xiàn)的。
現(xiàn)在考慮由于生物信息的另一個(gè)屬性(唯一性和不變性)引起的困難。一個(gè)個(gè)體的指紋對(duì)于這個(gè)個(gè)體來(lái)說(shuō)是唯一的，不可能改變。當(dāng)一個(gè)個(gè)人信用卡被偷，這個(gè)個(gè)人只能取消這個(gè)被偷的卡并且獲得一個(gè)新卡；在妥善處理個(gè)人的PIN時(shí)，這個(gè)人只能選擇另一個(gè)號(hào)碼。開(kāi)始段的未被授權(quán)的訪問(wèn)可能會(huì)引起損失，但通過(guò)使非法的信息作廢無(wú)效可免去未來(lái)的損失。使非法的信息作廢無(wú)效的方法是向安全當(dāng)局宣告這個(gè)信用卡或PIN終止，阻止根據(jù)這個(gè)信用卡或PIN的再次授權(quán)。然而，當(dāng)一個(gè)人的生物信息被偷時(shí)，這個(gè)人就不可能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)救措施。這個(gè)個(gè)體和安全當(dāng)局唯一能作的選擇就是通過(guò)宣告這個(gè)生物信息終止、并且禁止使用這個(gè)生物信息進(jìn)行訪問(wèn)控制來(lái)使這個(gè)生物信息作廢無(wú)效。因此，迫使他的生物信息已經(jīng)終止的每個(gè)個(gè)體重新回到更加傳統(tǒng)的標(biāo)識(shí)措施，如卡或PIN。這就是說(shuō)，一旦壞分子開(kāi)發(fā)了新的措施通過(guò)拷貝生物信息可以破譯生物安全系統(tǒng)，使用生物信息進(jìn)行安全的訪問(wèn)和確認(rèn)變得越來(lái)越不切實(shí)際。
本發(fā)明的這些目的和其它目的是通過(guò)提供一種標(biāo)記設(shè)備(tokendevice)實(shí)現(xiàn)的，所說(shuō)的標(biāo)記設(shè)備與一個(gè)個(gè)人生物信息結(jié)合使用，用于確認(rèn)和訪問(wèn)安全。這個(gè)標(biāo)記設(shè)備包含一個(gè)密鑰，這個(gè)密鑰是使用用戶的生物信息加密的。這個(gè)安全系統(tǒng)使用一種可靠的詢問(wèn)-應(yīng)答方案與標(biāo)記設(shè)備通信的。標(biāo)記設(shè)備要求存在來(lái)自個(gè)人的生物信息，以便與安全系統(tǒng)一起可靠地操作，其中使用生物信息解密在這個(gè)安全系統(tǒng)中使用的上述密鑰。于是，只在標(biāo)記傳遞到安全系統(tǒng)同時(shí)生物信息傳遞到標(biāo)記的條件下，才授權(quán)訪問(wèn)?；蛘邩?biāo)記不存在，或者生物信息不存在，都禁止訪問(wèn)。
除了需要生物信息和標(biāo)記，這兩者增加了安全性以外，按照本發(fā)明的安全系統(tǒng)不將這個(gè)生物信息通信到安全系統(tǒng)。進(jìn)而，按照本發(fā)明，如果沒(méi)有標(biāo)記，生物信息的拷貝是無(wú)用的，并且，只作廢破譯的標(biāo)記可使生物信息和標(biāo)記這兩者的安全性都損失的效果減至最小。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的訪問(wèn)安全系統(tǒng)的示例性方塊圖；圖2表示按照本發(fā)明的訪問(wèn)安全系統(tǒng)的示例性方塊圖；圖3表示按照本發(fā)明借助于私人的密鑰的加密啟動(dòng)一個(gè)標(biāo)記的示例性的流程圖；圖4表示按照本發(fā)明的一個(gè)訪問(wèn)安全系統(tǒng)的示例性的流程圖。
本發(fā)明的詳細(xì)描述圖2表示按照本發(fā)明的訪問(wèn)安全系統(tǒng)的示例性方塊圖。這里所用的術(shù)語(yǔ)“訪問(wèn)”具有最普通的含義，包括訪問(wèn)位置、目標(biāo)、和信息，以及一個(gè)個(gè)體的確認(rèn)結(jié)果，如一個(gè)記錄中的一項(xiàng)。安全系統(tǒng)包括由個(gè)人攜帶的一個(gè)安全標(biāo)記200和與標(biāo)記200相互作用以確認(rèn)這個(gè)個(gè)體是一個(gè)授權(quán)的用戶的訪問(wèn)設(shè)備300。
圖2的舉例的訪問(wèn)設(shè)備300是一個(gè)常規(guī)的詢問(wèn)應(yīng)答型確認(rèn)設(shè)備。在這個(gè)例中，訪問(wèn)設(shè)備300使用了一個(gè)非對(duì)稱的、雙重密鑰(公共/私人)的、加密系統(tǒng)。如在本領(lǐng)域中通用的，在一個(gè)雙重密鑰系統(tǒng)中，使用這一對(duì)密鑰中的一個(gè)密鑰加密的數(shù)據(jù)能夠用這對(duì)密鑰中的另一個(gè)密鑰解密。為方便起見(jiàn)，這里使用字母U和V分別區(qū)別一個(gè)雙重密鑰對(duì)中的公共密鑰和私人密鑰。示例性訪問(wèn)設(shè)備300包括一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器310、一個(gè)確認(rèn)解碼器320、一組授權(quán)用戶的公共密鑰330、一個(gè)比較器340、和一個(gè)訪問(wèn)鎖350。訪問(wèn)設(shè)備300作為一個(gè)詢問(wèn)傳遞一個(gè)隨機(jī)數(shù)R311，并且響應(yīng)于這個(gè)詢問(wèn)接收隨機(jī)數(shù)R311的加密E(R、V)251。隨機(jī)數(shù)R311的加密E(R、V)251是基于密鑰V241的加密。如下面將要討論的，如果授權(quán)的用戶是這個(gè)標(biāo)記的當(dāng)前用戶，密鑰V241將是這個(gè)授權(quán)用戶的私人密鑰。確認(rèn)解碼器320利用這個(gè)授權(quán)用戶的公共密鑰U331解密隨機(jī)數(shù)R311的加密E(R,V)311。如果解密的結(jié)果D(E(R,V),U)321與傳遞到標(biāo)記200的隨機(jī)數(shù)311相等，則斷定是匹配341的，并且授權(quán)訪問(wèn)250。這就是說(shuō)，只有在訪問(wèn)設(shè)備300上使用對(duì)應(yīng)于公共密鑰U的授權(quán)用戶的私人密鑰V加密隨機(jī)數(shù)R311，才授權(quán)訪問(wèn)。
在圖2中還表示出一個(gè)任選的散列設(shè)備H255、355，用于附加的安全。確認(rèn)加密器250不是直接加密隨機(jī)數(shù)R311，而是加密來(lái)自散列設(shè)備255的隨機(jī)數(shù)R311的散列編碼H(R)256。在這個(gè)可以選擇的實(shí)施例中，確認(rèn)加密器250向訪問(wèn)設(shè)備300傳遞加密的響應(yīng)E(H(R),V)251。以類似的方式，散列設(shè)備355利用相同的散列函數(shù)H向比較器340提供隨機(jī)數(shù)R311的散列編碼H(R)356。比較器340比較散列編碼H(R)356與解密的結(jié)果D(E(H(R),V),U)321，以便基于這些散列編碼356、321的匹配341確定訪問(wèn)狀態(tài)。只在散列編碼356、321匹配的條件下才授權(quán)訪問(wèn)。為清楚起見(jiàn)，并且為了容易理解，下面的詳細(xì)描述針對(duì)的是隨機(jī)數(shù)R311的加密和解密，而不經(jīng)過(guò)隨機(jī)數(shù)R311的上述的任選的散列編碼256、356?；谝陨系膶?duì)于使用任選的散列設(shè)備255、355的實(shí)施情況的詳細(xì)描述，將散列編碼256、356適當(dāng)替換成隨機(jī)數(shù)R311對(duì)于本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
按照本發(fā)明，將授權(quán)用戶的私人密鑰V241以加密的形式230存儲(chǔ)在標(biāo)記200中。授權(quán)用戶的私人密鑰V的加密E(V,B)230是基于對(duì)應(yīng)于授權(quán)用戶的生物加密密鑰B211。示例性的標(biāo)記200包括生物傳感器210、一次性生物加密器220、存儲(chǔ)器230、生物解密器240、確認(rèn)加密器250。標(biāo)記200還包括一個(gè)任選的標(biāo)記標(biāo)識(shí)碼290。
在圖2的示例性的標(biāo)記200中，加密的密鑰E(V,B)是對(duì)稱加密的，其中使用相同的密鑰B211來(lái)加密和解密這個(gè)密鑰V。當(dāng)標(biāo)記200初次發(fā)給授權(quán)用戶時(shí)，將這個(gè)授權(quán)用戶的私人密鑰V202輸入到一次性生物加密器220，同時(shí)，授權(quán)用戶向標(biāo)記200提供生物數(shù)據(jù)201，例如通過(guò)用一個(gè)手指握住標(biāo)記的生物傳感器210。在這里使用的術(shù)語(yǔ)生物加密器和生物解密器是為了區(qū)分加密器220和本發(fā)明中的其它加密器和解密器；形容詞“生物的“只是為了表示為了加密和解密使用的密鑰的出處來(lái)源。一次性生物加密器220利用來(lái)自生物傳感器210的授權(quán)用戶的編碼的生物密鑰B211，這個(gè)加密密鑰E(V,B)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器230中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用戶的私人密鑰V202是在加密后立即破壞掉的。
與這個(gè)私人密鑰V202對(duì)應(yīng)的授權(quán)用戶的公共密鑰U203存儲(chǔ)在訪問(wèn)設(shè)備300的授權(quán)用戶公共密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)330中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，訪問(wèn)設(shè)備300包含保護(hù)措施，從而可以保證，只有授權(quán)用戶的公共密鑰才能進(jìn)入這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)330。例如，如果從一個(gè)遠(yuǎn)處的位置將授權(quán)用戶的公共密鑰傳遞到訪問(wèn)設(shè)備300，則利用在本領(lǐng)域中通用的認(rèn)證系統(tǒng)來(lái)接收這些由權(quán)威當(dāng)局用數(shù)字方式簽發(fā)的唯一的密鑰。和這個(gè)公共密鑰U相關(guān)的或者是用戶的標(biāo)識(shí)，或者是標(biāo)記的標(biāo)識(shí)，或者是這兩者。例如，為了訪問(wèn)ATM，要使公共密鑰U與特定用戶的銀行帳號(hào)相關(guān)聯(lián)，或者與用戶的社會(huì)安全號(hào)相關(guān)聯(lián)，或者與用于標(biāo)識(shí)用戶的某些其它數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。為使用戶不太需要經(jīng)單獨(dú)的過(guò)程提供這種標(biāo)識(shí)，示例性的標(biāo)記200包含一個(gè)標(biāo)記標(biāo)識(shí)碼290，標(biāo)記標(biāo)識(shí)碼290標(biāo)識(shí)訪問(wèn)設(shè)備300的用戶或用戶標(biāo)記。由標(biāo)記標(biāo)識(shí)碼290提供的標(biāo)識(shí)291可以是用戶的銀行帳號(hào)、用戶的社會(huì)安全號(hào)、或與數(shù)據(jù)庫(kù)330中的用戶有關(guān)的其它號(hào)碼。
生物傳感器210將標(biāo)記200的當(dāng)前用戶的生物度量值201轉(zhuǎn)換成編碼形式B211，這個(gè)編碼形式B211適于用作為私人密鑰V202加密的一個(gè)對(duì)稱的密鑰。如在密碼領(lǐng)域公知的，某些形式的信息比其它的信息更有利于保密，把信息從一種原始的形式轉(zhuǎn)換成可用作加密密鑰的一種優(yōu)選形式的技術(shù)通常是可以得到的。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用一個(gè)散列函數(shù)產(chǎn)生用于普通的加密算法的生物密鑰B211，如DES或3重DES等。在優(yōu)選實(shí)施例中，生物密鑰B211的特征是生物密鑰B211是提供解密的密鑰V241的唯一密鑰，所說(shuō)解密的密鑰V241等同于來(lái)自存儲(chǔ)的加密E(V,B)的私人密鑰V202。如果使用一個(gè)散列函數(shù)，則生物密鑰211也具有期望的特征從密鑰B211導(dǎo)出原始的生物數(shù)據(jù)201實(shí)際上是不可能的。值得注意的是，生物加密器220不必留在標(biāo)記200內(nèi)；它可以是一個(gè)外部的加密器，這個(gè)加密器從生物傳感器210或一個(gè)不同的生物傳感器210’接收生物密鑰B，并且向標(biāo)記200的存儲(chǔ)器230提供加密的密鑰E(V,B)。
當(dāng)用戶期望經(jīng)過(guò)訪問(wèn)設(shè)備300訪問(wèn)時(shí)，用戶要向訪問(wèn)設(shè)備300出示標(biāo)記200，以便進(jìn)行上述的詢問(wèn)應(yīng)答程序。其生物學(xué)特征201形成用來(lái)加密私人密鑰V202的用戶在這里稱之為標(biāo)記200的授權(quán)用戶。當(dāng)授權(quán)用戶向生物傳感器210提供生物學(xué)特征時(shí)，例如在一個(gè)指紋傳感器上加一手指，生物加密器240解密已加密的私人密鑰E(V,B)230，并且產(chǎn)生私人密鑰V241。當(dāng)授權(quán)用戶在存在訪問(wèn)設(shè)備300的情況下操作標(biāo)記時(shí)，確認(rèn)加密器250使用私人密鑰V241加密詢問(wèn)的隨機(jī)數(shù)R311，所說(shuō)的私人密鑰V241對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)在授權(quán)用戶的公共密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)330中的公共密鑰U331。訪問(wèn)設(shè)備300中的解密器320解密來(lái)自標(biāo)記200中的加密器250的應(yīng)答E(R,V)251，并且從中產(chǎn)生解密的結(jié)果R321。只在利用私人密鑰V241加密應(yīng)答E(R,V)251、所說(shuō)的私人密鑰V241對(duì)應(yīng)于這個(gè)授權(quán)用戶的公共密鑰U331的條件下，解密的結(jié)果R321才與原始的隨機(jī)數(shù)R311匹配。如果解密的結(jié)果R321與隨機(jī)數(shù)R311匹配，則授權(quán)訪問(wèn)。
值得注意的是，如果例如由另一個(gè)人提供不同的生物學(xué)特征201，解密的密鑰241將不是加密的私人密鑰V，并且，解密的結(jié)果321將不是原來(lái)的隨機(jī)數(shù)R311，因此將不授權(quán)訪問(wèn)。還要注意的是，標(biāo)記200既不存儲(chǔ)又不傳遞這個(gè)生物信息。為了獲得訪問(wèn)，壞分子必然要偷竊標(biāo)記，并且必然還要偽造生物學(xué)特征201或者生物加密密鑰211。為了阻止這個(gè)行動(dòng)，在優(yōu)選實(shí)施例中，將標(biāo)記200制造成一旦訪問(wèn)標(biāo)記200的內(nèi)部，必將破壞加密密鑰230和所有形式的生物數(shù)據(jù)。如在本領(lǐng)域中通用的，可以使用物理的或電的裝置來(lái)破壞標(biāo)記200的內(nèi)容。電的擦除裝置例如包括在存儲(chǔ)器230中使用可熔化的連接、易失性存儲(chǔ)元件、和類似的裝置。物理安全裝置例如包括在標(biāo)記200的封裝破壞時(shí)釋放的酸。
在發(fā)現(xiàn)安全性破壞時(shí)，例如，標(biāo)記神秘失蹤，只要從授權(quán)用戶的公共密鑰330的數(shù)據(jù)庫(kù)中除掉公共密鑰U331，就可以使這個(gè)標(biāo)記作廢無(wú)效?？梢允褂靡粚?duì)新密鑰U’,V’來(lái)將新標(biāo)記發(fā)送給用戶。在此之后，將可以使用一個(gè)新的包含加密密鑰E(V’,B)的標(biāo)記200’去訪問(wèn)包含公共密鑰U’的訪問(wèn)設(shè)備300，其條件只是，在訪問(wèn)時(shí)要給新的標(biāo)記200’提供合適的生物學(xué)特征201以產(chǎn)生正確的生物密鑰B211。于是，如圖所示，按照本發(fā)明，在不會(huì)無(wú)效生物信息(201、B211)本身的情況下可以無(wú)效生物學(xué)特征信息的使用(通過(guò)被偷的標(biāo)記200)。
可以按各種各樣的形式實(shí)施標(biāo)記200。例如，可以將指紋標(biāo)記作成具有指紋傳感器的一個(gè)手持式設(shè)備，用戶將拇指放在這個(gè)傳感器上就可以激勵(lì)這個(gè)傳感器，同時(shí)將標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)訪問(wèn)設(shè)備、類似的庫(kù)門(mén)開(kāi)啟工具、或其它類型的遙控器。類似地，標(biāo)記可以是具有指紋傳感器或換能器的ID卡形式?？梢詫⒁粋€(gè)視網(wǎng)膜掃描標(biāo)記作成一個(gè)單片眼鏡，用戶將這個(gè)單片眼鏡放在一只眼睛上，同時(shí)面對(duì)訪問(wèn)設(shè)備?？梢詫⒁粋€(gè)聲譜標(biāo)記作成一個(gè)麥克風(fēng)。隨著技術(shù)的進(jìn)展，這樣的標(biāo)記可以埋在用戶的皮膚下，例如使用用戶的DNA作為生物學(xué)特征數(shù)據(jù)。本發(fā)明的這些和其他的實(shí)施對(duì)于本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
圖3表示按照本發(fā)明利用一個(gè)私人密鑰V的加密來(lái)啟動(dòng)標(biāo)記的一個(gè)示例性的流程圖。在410步，讀出生物數(shù)據(jù)，例如利用指紋墊、視網(wǎng)膜掃描、聲譜、等進(jìn)行這種讀出。收集和處理生物學(xué)特征的輸入以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于單個(gè)用戶的一致性的和可重復(fù)的生物數(shù)據(jù)的技術(shù)和設(shè)備在本領(lǐng)域中都是通用的。在圖3中表示的就是任選的散列編碼方法，在420步，使用這個(gè)任選的散列編碼方法從編碼的生物信息產(chǎn)生生物密鑰B。一般來(lái)說(shuō)，生物讀出器的分辨率都是按照編碼的位數(shù)規(guī)定的。類似地，在430步的加密過(guò)程的密鑰的大小也是按照密鑰的位數(shù)規(guī)定的。密鑰的位數(shù)決定了所提供的安全性的水平，這是因?yàn)槠茐囊粋€(gè)碼的安全性的困難程度與密鑰的位數(shù)成指數(shù)關(guān)系。優(yōu)選地，生物信息所含的分辨率應(yīng)足以產(chǎn)生至少和加密密鑰的位數(shù)一樣多的位數(shù)。模塊420的散列和密鑰產(chǎn)生函數(shù)實(shí)現(xiàn)的是從生物信息的位數(shù)到密鑰的合適位數(shù)一種轉(zhuǎn)換。任選地，如果優(yōu)選的散列函數(shù)是不能實(shí)施的，則模塊420通過(guò)截?cái)嗷驈?fù)制生物信息中的一些位來(lái)為密鑰提供合適的位數(shù)。這就是說(shuō)，例如，如果生物傳感器產(chǎn)生64位的生物信息，并且，加密密鑰是56位，則要從生物信息截去8位。如果在生物信息中存在有效位，則選擇最低有效位(即最少的信息內(nèi)容)作為要截去的位。類似地，例如，如果生物傳感器產(chǎn)生40位的生物信息，并且，加密密鑰是56位，則要復(fù)制16位生物信息，以產(chǎn)生生物加密密鑰B所需的56位，或者說(shuō)，將密鑰B的16位設(shè)定為預(yù)定值。
與此相關(guān)地，在這460步，產(chǎn)生一個(gè)雙重密鑰對(duì)U、V。雙重密鑰對(duì)U、V的產(chǎn)生可以經(jīng)過(guò)用于產(chǎn)生非對(duì)稱的公共密鑰/私人密鑰的、任何數(shù)目的現(xiàn)有的算法。在430步，使用生物密鑰B加密私人密鑰V。在440步，在標(biāo)記中存儲(chǔ)基于生物密鑰B，E(V,B)的私人密鑰V的加密。在470步，向所有的每個(gè)安全設(shè)備公布對(duì)應(yīng)于加密的私人密鑰V的公共密鑰U，這里所說(shuō)的安全設(shè)備是用戶打算經(jīng)過(guò)包含加密密鑰V的標(biāo)記使用的那些設(shè)備。為了安全的目的，應(yīng)該破壞私人密鑰V和它的所有的復(fù)制品，如塊450所示。
圖4表示出用于按照本發(fā)明的一個(gè)訪問(wèn)安全系統(tǒng)的示例性的流程圖。圖4的訪問(wèn)安全系統(tǒng)包括一個(gè)標(biāo)記500和一個(gè)訪問(wèn)設(shè)備600。方塊510和520完成和以上討論的方塊410和420相同的功能。圖4中使用和圖2相比不同的數(shù)字，以便清楚表明圖4中所示的私人密鑰V的加密可以使用和標(biāo)記200中使用的不同的部件，條件只是這些部件要能實(shí)現(xiàn)用戶的生物度量值至相同的生物密鑰B的相同轉(zhuǎn)換。為了便于查證，就此而論，這時(shí)的用戶稱之為當(dāng)前用戶，因?yàn)檫€不知道這個(gè)用戶是授權(quán)用戶還是已經(jīng)偷竊了標(biāo)記的一個(gè)壞分子。當(dāng)標(biāo)記500的當(dāng)前用戶是授權(quán)用戶時(shí)，通過(guò)方塊510和520產(chǎn)生了生物密鑰B；在當(dāng)前用戶不是授權(quán)用戶時(shí)，由方塊510和520產(chǎn)生一個(gè)不同的生物密鑰B’。方塊530代表授權(quán)用戶的加密的私人密鑰E(V,B)的上述存儲(chǔ)。在540步，加密的私人密鑰E(V,B)通過(guò)生物密鑰B解密以產(chǎn)生私人密鑰V。如果使用一個(gè)不同的生物密鑰B’，在540步將產(chǎn)生一個(gè)不同的密鑰V’。
當(dāng)訪問(wèn)設(shè)備600發(fā)出一個(gè)如以下討論的詢問(wèn)R631時(shí)，標(biāo)記500在550步接收它，并且將其提供給加密方塊560。加密方塊560使用密鑰V(或V’)加密這個(gè)詢問(wèn)R631，方塊570向訪問(wèn)設(shè)備600發(fā)送加密E(R,V)或E(R,V’)。為了安全的目的，方塊580要求迅速破壞私人密鑰V的所有的拷貝和與生物學(xué)特征有關(guān)的所有的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)這種破壞的方法例如是，快速清除已經(jīng)保存有在510步讀出的生物學(xué)特征、520步的散列的對(duì)稱密鑰B、540步的私人密鑰V的任何寄存器等等。
訪問(wèn)設(shè)備600在610步接收一個(gè)用戶的標(biāo)識(shí)ID。例如用戶將銀行卡提供給ATM機(jī)，從而可以輸入這個(gè)標(biāo)識(shí)。在優(yōu)選實(shí)施例中，在方?jīng)Q590，通過(guò)標(biāo)記500提供這種標(biāo)識(shí)，借此，用戶不再需要攜帶標(biāo)識(shí)卡和標(biāo)記這兩樣?xùn)|西。在收到一個(gè)用戶標(biāo)識(shí)時(shí)，訪問(wèn)設(shè)備600在620步通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)啟動(dòng)詢問(wèn)應(yīng)答協(xié)議，并且在630步，將其發(fā)送到標(biāo)記500，以此作為詢問(wèn)R631。在610步接收用戶的標(biāo)識(shí)ID，也啟動(dòng)一次授權(quán)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的查找，查找與已標(biāo)識(shí)的用戶有關(guān)的公共密鑰U。如果用戶標(biāo)識(shí)ID沒(méi)有對(duì)應(yīng)的公共密鑰U，方塊540將產(chǎn)生一個(gè)零密鑰U’。
響應(yīng)于詢問(wèn)R，標(biāo)記500返回詢問(wèn)R的加密。這個(gè)加密或者是E(R,V)(基于正確的私人密鑰V的加密)，或者是E(R,V’)(基于錯(cuò)誤的密鑰V’的加密，這個(gè)錯(cuò)誤的密鑰V’是在560步由不同的人員的生物密鑰B’產(chǎn)生的)。在方塊560，接收加密的應(yīng)答E(R,V)或E(R,V’)。解密方塊660將用戶的公共密鑰U加到加密的應(yīng)答E(R,V)或E(R,V’)上。如果接收到前一個(gè)加密應(yīng)答E(R,V)，則解密方塊660將產(chǎn)生一個(gè)解密的結(jié)果D(E(R,V),U)，這個(gè)結(jié)果等于原始的詢問(wèn)R631。如果接收到后一個(gè)加密應(yīng)答E(R,V’)，則解密方塊660將產(chǎn)生一個(gè)解密的結(jié)果D(E(R,V’),U)，這個(gè)結(jié)果不等于原始的詢問(wèn)R631。在670步，解密的結(jié)果D(E(R,V),U)或解密的結(jié)果D(E(R,V’),U)與原始的詢問(wèn)R631比較，以便確定訪問(wèn)狀態(tài)。如果在675步，解密的結(jié)果匹配原始的詢問(wèn)，則在690步授權(quán)訪問(wèn)；如果解密的結(jié)果不匹配原始的詢問(wèn)，則在680步拒絕訪問(wèn)。值得注意的是，如果例如在610步響應(yīng)一個(gè)不正確的用戶標(biāo)識(shí)的過(guò)程中方塊640提供了一個(gè)不正確的用戶密鑰U’，也要發(fā)生不匹配的情況。
因此，如通過(guò)圖4的示例性的流程圖可以看見(jiàn)的，只有生物密鑰B匹配用來(lái)加密私人密鑰V的原始生物密鑰、并且私人密鑰V對(duì)應(yīng)于在這個(gè)訪問(wèn)設(shè)備中存儲(chǔ)的公共密鑰U時(shí)才授權(quán)訪問(wèn)。如果系統(tǒng)的安全性遭到了破壞，只要從授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)中除去公共密鑰U，就可以拒絕隨后的訪問(wèn)。通過(guò)提供一組新的公共密鑰/私人密鑰通行字并且重復(fù)圖3的過(guò)程，就可以實(shí)現(xiàn)隨后的授權(quán)訪問(wèn)。
如以上所述，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括高安全性的非對(duì)稱的公共密鑰/私人密鑰和一個(gè)詢問(wèn)應(yīng)答安全協(xié)議。如本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，可以使用復(fù)雜性較小的方法，當(dāng)然，它所提供的安全性的水平也隨之降低。例如，標(biāo)記可以只包括用戶的PIN的一個(gè)加密，并且可以構(gòu)造這個(gè)標(biāo)記，以便可以解密這個(gè)PIN并且將這個(gè)PIN直接傳遞到訪問(wèn)設(shè)備。這就是說(shuō)，例如，這樣一個(gè)標(biāo)記可能代替用戶在一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的可以接收從標(biāo)記傳遞的PIN的傳統(tǒng)的ATM機(jī)上敲擊這個(gè)PIN。這樣一個(gè)標(biāo)記不會(huì)提供和優(yōu)選的雙重密鑰實(shí)施例相同的安全性水平，但它比當(dāng)前的鍵盤(pán)方法更可靠，因?yàn)樗藟姆肿油ㄟ^(guò)觀察用戶的鍵盤(pán)敲擊確定PIN的可能性。在這個(gè)示例性的低安全性和高安全性實(shí)施例之間的其它的安全措施對(duì)于本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
以上只說(shuō)明了本發(fā)明的原理。因此，可以理解，本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出各種裝置，這些裝置雖然在這里沒(méi)有明顯地描述和表示，但它們實(shí)施的必然是本發(fā)明的原理，因此在本發(fā)明的構(gòu)思和范圍內(nèi)。例如，不是經(jīng)291向訪問(wèn)設(shè)備300提供用戶或標(biāo)記的標(biāo)識(shí)，而是由訪問(wèn)設(shè)備300實(shí)現(xiàn)授權(quán)用戶的公共密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)330的窮舉搜索，以確定在數(shù)據(jù)庫(kù)330中的公共密鑰U中的任何一個(gè)是否能實(shí)現(xiàn)原始隨機(jī)數(shù)R311的解密。如果是，則授權(quán)訪問(wèn)，其中具有或者沒(méi)有明顯標(biāo)識(shí)哪一個(gè)授權(quán)用戶。類似地，一對(duì)密鑰U、V可能與一組用戶相關(guān)，而不是和每個(gè)單個(gè)用戶相關(guān)。在這個(gè)例子中，這個(gè)組內(nèi)的每個(gè)用戶具有一個(gè)標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記包含同一個(gè)私人密鑰V的加密，但每個(gè)加密都基于每個(gè)用戶的生物信息。還有，生物信息不必對(duì)于每個(gè)用戶都是唯一的。例如，生物信息可以只是一個(gè)血型，并且，具有這個(gè)血型的任何一個(gè)人都可以使用相同的標(biāo)記。例如，這種標(biāo)記可以用來(lái)防止錯(cuò)誤的輸血?；蛘?，例如，這種標(biāo)記可以用來(lái)授權(quán)或拒絕基于另一個(gè)特征(例如性別、年齡、如此等等)的訪問(wèn)。
這里討論的特定實(shí)施例只是為了說(shuō)明的目的。如本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的，可以用硬件、軟件、或二者的組合來(lái)實(shí)施標(biāo)記200和訪問(wèn)設(shè)備300的各個(gè)部件。標(biāo)記200和訪問(wèn)設(shè)備300內(nèi)的功能方塊的分割和位置都可根據(jù)需要或期望調(diào)節(jié)。例如，授權(quán)用戶的公共密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)不必與訪問(wèn)設(shè)備一起定位。數(shù)據(jù)庫(kù)可以定位在萬(wàn)維網(wǎng)，解密器320經(jīng)web網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)來(lái)檢索用戶的公共密鑰U。就授權(quán)用戶公共密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的輸入而論，在優(yōu)選實(shí)施例中，授權(quán)用戶的公共密鑰的通信也是經(jīng)本領(lǐng)域中通用的認(rèn)證系統(tǒng)確認(rèn)的。訪問(wèn)鎖350可以遠(yuǎn)距離定位，或者根本沒(méi)有。例如，訪問(wèn)設(shè)備300可以是在一個(gè)警衛(wèi)單位的設(shè)備，其中的匹配341提供只由供警衛(wèi)研討的一個(gè)綠燈顯示的訪問(wèn)狀態(tài)。
本發(fā)明的其它應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是顯而易見(jiàn)的。標(biāo)記200還可以包括一個(gè)位置標(biāo)識(shí)器，例如一個(gè)GPS設(shè)備，并且，利用訪問(wèn)設(shè)備300跟蹤每個(gè)個(gè)體的位置。通過(guò)來(lái)自比較器340的不匹配信息，立刻就可以探測(cè)出拋棄標(biāo)記200避免跟蹤的企圖。類似地，可以利用標(biāo)記的一種組合來(lái)表示一種安全性狀態(tài)，例如在一個(gè)區(qū)域內(nèi)無(wú)論何時(shí)存在一個(gè)囚犯的標(biāo)記就有一個(gè)和警衛(wèi)標(biāo)記的組合。
權(quán)利要求
1.一種安全標(biāo)記(200)，包括一個(gè)生物傳感器(210)，它根據(jù)一個(gè)當(dāng)前用戶的一個(gè)生物度量值提供安全標(biāo)記(200)的當(dāng)前用戶的第一生物密鑰(211)；一個(gè)存儲(chǔ)元件(230)，它存儲(chǔ)一個(gè)第二密鑰(202)的加密(E(V,B))，加密(E(V,B))是基于授權(quán)用戶的第二生物密鑰(211)；和一個(gè)生物解密器(240)，按可操作方式耦合到生物傳感器(210)和存儲(chǔ)元件(230)，用于解密安全標(biāo)記(202)的加密(E(V,B))，借此產(chǎn)生解密的安全密鑰(241)，當(dāng)?shù)谝簧锩荑€(211)等效于第二生物密鑰(211)時(shí)，這個(gè)解密的密鑰(241)等于安全密鑰。
2.權(quán)利要求1的安全標(biāo)記(200)，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)確認(rèn)加密器(250)，它按可操作方式耦合到生物解密器(240)，用于解密一個(gè)詢問(wèn)的參數(shù)(311)，從而可以產(chǎn)生一個(gè)基于解密的安全密鑰(241)的應(yīng)答參數(shù)(311)。
3.權(quán)利要求2的安全標(biāo)記(200)，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)標(biāo)記標(biāo)識(shí)令器(290)，用于提供與授權(quán)用戶相關(guān)的標(biāo)識(shí)(291)。
4.權(quán)利要求1的安全標(biāo)記(200)，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)標(biāo)記標(biāo)識(shí)器(290)，用于提供和授權(quán)用戶相關(guān)的標(biāo)識(shí)(291)。
5.權(quán)利要求1的安全標(biāo)記(200)，其特征在于生物傳感器(210)，它基于當(dāng)前用戶的生物度量值的散列提供第一生物度量值(211)。
6.權(quán)利要求1的安全標(biāo)記(200)，其特征在于第二生物密鑰(211)是一個(gè)對(duì)稱密鑰。
7.權(quán)利要求8的安全標(biāo)記(200)，其特征在于安全密鑰(202)是一套非對(duì)稱的密鑰中的一個(gè)私人密鑰，這套非對(duì)稱的密鑰包括至少一個(gè)私人密鑰和至少一個(gè)公共密鑰。
8.權(quán)利要求1的安全標(biāo)記(200)，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)一次性加密器(220)，它基于第二生物密鑰(211)產(chǎn)生安全密鑰(202)的加密(E(V,B))。
9.一種安全系統(tǒng)，包括一個(gè)標(biāo)記(200)，標(biāo)記(200)包括一個(gè)生物傳感器(210)，它根據(jù)一個(gè)當(dāng)前用戶的一個(gè)生物度量值提供安全標(biāo)記(200)的當(dāng)前用戶的第一生物密鑰(211)；一個(gè)第二密鑰(202)的加密(E(V,B))，加密(E(V,B))是基于授權(quán)用戶的第二生物密鑰(211)；和一個(gè)生物解密器(240)，用于解密安全標(biāo)記(202)的加密(E(V,B))，借此產(chǎn)生解密的安全密鑰(241)，從而當(dāng)?shù)谝簧锩荑€(211)等效于第二生物密鑰(211)時(shí)，這個(gè)解密的安全密鑰(241)等于第二生物密鑰(211)，并且當(dāng)?shù)谝簧锩荑€(211)不同于第二生物密鑰(211)時(shí)，這個(gè)解密的安全密鑰(241)是一個(gè)錯(cuò)誤的密鑰；和一個(gè)訪問(wèn)設(shè)備，這個(gè)訪問(wèn)設(shè)備在按可操作方式耦合到標(biāo)記(200)時(shí)基于解密的安全密鑰(241)確定一個(gè)訪問(wèn)狀態(tài)(271)。
10.權(quán)利要求9的安全系統(tǒng)，其特征在于訪問(wèn)狀態(tài)(671)是一個(gè)認(rèn)證當(dāng)前用戶是授權(quán)用戶。
11.權(quán)利要求9的安全系統(tǒng)，其特征在于訪問(wèn)設(shè)備包括一個(gè)詢問(wèn)設(shè)備，它向標(biāo)記(200)提供一個(gè)詢問(wèn)參數(shù)(311)；和一個(gè)接收設(shè)備，它基于詢問(wèn)參數(shù)(311)和解密的安全密鑰(241)從標(biāo)記(200)接收應(yīng)答參數(shù)(251)；其中訪問(wèn)狀態(tài)(671)是基于應(yīng)答參數(shù)(251)確定的。
12.權(quán)利要求11的安全系統(tǒng)，其特征在于標(biāo)記(200)進(jìn)一步包括一個(gè)確認(rèn)加密器(250)，用于加密詢問(wèn)參數(shù)(311)以產(chǎn)生應(yīng)答參數(shù)(251)，加密(E(V,B))是基于解密的安全密鑰(241)實(shí)現(xiàn)的。
13.權(quán)利要求12的安全系統(tǒng)，其特征在于安全密鑰(202)是一對(duì)非對(duì)稱的密鑰中的第一密鑰，并且，接收設(shè)備包括一個(gè)確認(rèn)解密器(320)，它解密應(yīng)答參數(shù)(251)以產(chǎn)生一個(gè)解密的結(jié)果(321)，解密是基于這對(duì)非對(duì)稱的密鑰中的一個(gè)第二密鑰進(jìn)行的；和一個(gè)比較器(340)，比較解密的結(jié)果(321)與詢問(wèn)參數(shù)(311)以確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)。
14.權(quán)利要求13的安全系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)授權(quán)用戶密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)(330)，從這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)(330)確定對(duì)應(yīng)于授權(quán)用戶的這對(duì)非對(duì)稱的密鑰的第二密鑰。
15.權(quán)利要求14的安全系統(tǒng)，其特征在于標(biāo)記(200)進(jìn)一步包括一個(gè)標(biāo)記標(biāo)識(shí)令器(290)，用于提供和授權(quán)用戶對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)(291)，并且從授權(quán)用戶密鑰數(shù)據(jù)庫(kù)(330)確定對(duì)應(yīng)于授權(quán)用戶的這對(duì)非對(duì)稱的密鑰的第二密鑰是基于與授權(quán)用戶對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)(291)。
16.權(quán)利要求11的安全系統(tǒng)，其特征在于標(biāo)記(200)進(jìn)一步包括阻礙接近標(biāo)記(200)的部件的一個(gè)封裝，和用于當(dāng)封裝被破壞時(shí)至少破壞第二生物密鑰(211)和安全密鑰(202)的加密(E(V,B))之一的裝置。
17.權(quán)利要求11的安全系統(tǒng)，其特征在于訪問(wèn)設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(310)，便于根據(jù)解密的安全密鑰(241)確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)。
18.一種確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)的方法，包括如下步驟加密一個(gè)安全密鑰(202)，以便基于進(jìn)入標(biāo)記(200)的授權(quán)用戶的第一生物密鑰(211)產(chǎn)生一個(gè)加密的安全密鑰(E(V,B))；根據(jù)當(dāng)前用戶的生物度量值確定標(biāo)記(200)的當(dāng)前用戶的第二生物密鑰(211)；解密已加密的安全密鑰(E(V,B))，以便根據(jù)第二生物度量值產(chǎn)生一個(gè)解密的安全密鑰(241)；和根據(jù)解密的安全密鑰(241)確定一個(gè)訪問(wèn)狀態(tài)(671)。
19.權(quán)利要求18的步驟，其特征在于進(jìn)一步包括如下步驟將一個(gè)詢問(wèn)參數(shù)(311)傳遞給標(biāo)記(200)，并且根據(jù)詢問(wèn)參數(shù)(311)和第二生物密鑰(211)確定一個(gè)應(yīng)答參數(shù)(251)；和其中的確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)的步驟是基于應(yīng)答參數(shù)(251)完成的。
20.權(quán)利要求19的方法，其特征在于安全密鑰(202)是一對(duì)非對(duì)稱的密鑰中的第一密鑰；確定應(yīng)答參數(shù)(251)的步驟包括如下步驟基于第二生物密鑰(211)加密詢問(wèn)參數(shù)(311)；確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)的步驟包括如下步驟解密應(yīng)答參數(shù)(251)，從而可以根據(jù)這對(duì)非對(duì)稱的密鑰中的第二密鑰產(chǎn)生一個(gè)解密的結(jié)果(321)，并且比較解密的結(jié)果(321)和詢問(wèn)參數(shù)(311)以確定訪問(wèn)狀態(tài)(671)。
全文摘要
通過(guò)使用標(biāo)記設(shè)備便于利用生物信息進(jìn)行確認(rèn)和訪問(wèn)控制。標(biāo)記設(shè)備包含基于授權(quán)用戶的生物信息的密鑰加密。安全系統(tǒng)與標(biāo)記設(shè)備進(jìn)行通信以確定標(biāo)記的當(dāng)前用戶是否是一個(gè)授權(quán)用戶。標(biāo)記設(shè)備需要有來(lái)自授權(quán)用戶的生物信息才能與安全系統(tǒng)一起可靠地操作,其中使用了生物信息來(lái)解密上述的密鑰以使用在安全系統(tǒng)中。因此,授權(quán)訪問(wèn)的必要條件是:對(duì)于安全系統(tǒng)來(lái)說(shuō)存在標(biāo)記,同時(shí)對(duì)于標(biāo)記來(lái)說(shuō)存在生物信息?；蛘邲](méi)有標(biāo)記,或者沒(méi)有生物信息,全都拒絕訪問(wèn)。按照本發(fā)明,如果沒(méi)有標(biāo)記,生物信息的拷貝是沒(méi)有用的,并且,通過(guò)無(wú)效受到破壞的標(biāo)記,可將破壞生物信息和標(biāo)記這兩者安全性的效果減至最小。
文檔編號(hào)H04L9/08GK1297553SQ99805077
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月14日
發(fā)明者M·埃普斯坦 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司