CN100470572C - 提高数据输入安全性的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高数据输入安全性的方法和装置，属于信息安全领域。为了解决现有技术中向信息安全设备输入数据时安全性不高的问题，本发明提供了一种提高数据输入安全性的方法，包括以下步骤：信息安全设备连续采集用户的生物特征信息的变化量，将该变化量转换为数据；根据用户的选择或确认从中得到需要的数据，输入到信息安全设备中。本发明还提供了一种提高数据输入安全性的装置，包括采集模块、转换模块、存储模块和控制模块。本发明通过将人体生物特征的变化量转换成待输入的数据，并在信息安全设备内部进行加密或数字签名的处理，确保了数据输入及存储的安全性，也在很大程度上提高了信息安全设备的安全性和易用性。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全领域，特别涉及一种提高数据输入安全性的方法和装置。
背景技术
众所周知，生活在一个高度信息化的现代社会，信息安全已经渗透到人们日常生活的每一个方面。同时，由于银行、交通、网络、通信等行业的飞速发展，信息安全所涉及的领域正变得越来越广，其难度和重要性也越来越突出。身份鉴定作为信息安全行业的核心技术，正越来越为人们所重视。身份鉴定是用于确认身份的唯一性和合法性，在银行、CA中心、公安系统等信息及安全领域有相当广泛的应用。为增强安全性，提高办事效率，要求身份鉴定必须快速、准确地识别被鉴定者的特征信息，验证被鉴定者真实身份。
智能密钥装置是一种带有处理器和存储器的小型硬件装置，属于信息安全设备，主要用于身份认证、软件保护等网络安全领域。它通过计算机的数据通讯接口与计算机连接，并具有密钥生成功能，可安全存储密钥，预置加密算法。智能密钥装置与密钥相关的运算完全在装置内部运行，且智能密钥装置具有抗攻击的特性，安全性极高。USB Key是一种USB接口的智能密钥装置，它内置单片机或智能卡芯片，可以存储用户的密钥或数字证书。
现有技术中，用户向智能密钥装置输入数据时，通常通过利用计算机向智能密钥装置发送操作命令及操作数据的方式来实现，由于计算机有可能通过互联网感染病毒，如被植入木马程序，所以网络黑客很容易窃取操作命令及操作数据，在用户毫不知情的情况下篡改命令及数据，随心所欲地利用智能密钥装置来执行各项非法操作，因此极有可能给智能密钥装置的合法用户造成巨大经济损失或精神损失。
人体生物特征或行为特性已经应用于信息安全领域，用来进行身份认证，如带有生物识别功能的智能密钥装置。由于每个人的生物学特征是唯一的，其重复的概率可以忽略不计，所以相比用户直接输入PIN码进行身份认证的方式更安全些。但是通过生物识别技术实现身份认证，仍存在着向智能密钥装置输入数据时不安全的问题。
发明内容
为了解决现有技术中向信息安全设备输入数据时安全性不高的问题，本发明提供了一种提高数据输入安全性的方法，所述方法包括：
步骤A：验证用户是否为信息安全设备合法持有者，如果是，则所述信息安全设备通过内部的智能密钥单元激活所述信息安全设备附带的指纹传感器或语音芯片，所述指纹传感器或语音芯片连续采集用户的生物特征信息的变化量；
步骤B：所述信息安全设备利用内置的软件将所述生物特征信息的变化量转换为数据，或者所述信息安全设备通过内部的智能密钥单元将所述生物特征信息的变化量传输给主机，所述主机利用内部预先安装的软件将所述生物特征信息的变化量转换为数据；
步骤C：根据用户的选择或确认从所述数据中得到需要的数据，并输入到所述信息安全信息设备中。
所述生物特征信息的变化量具体为指纹移动的轨迹和/或声音幅度/频率/相位的变化。
所述将用户生物特征信息的变化量转换为数据的步骤具体包括：
先将所述生物特征信息的变化量转换为生物特征向量，然后通过编码将所述生物特征向量转换为数据。
所述将生物特征信息的变化量转换为生物特征向量的步骤具体包括：
计算连续采集到的多帧指纹图像中每相邻的两帧图像，获得相对位移值；
并计算连续采集到的声音幅度/频率/相位波形图像，获得相对幅度/频率/相位差。
所述将生物特征信息的变化量转换为生物特征向量的步骤具体为：
计算连续采集到的多帧指纹图像中每相邻的两帧图像，获得相对位移值。
所述将生物特征信息的变化量转换为生物特征向量的步骤具体为：
计算连续采集到的声音幅度/频率/相位波形图像，获得相对幅度/频率/相位差。
所述通过编码将所述生物特征向量转换为数据的步骤具体为：
将所述生物特征向量编码生成数据，并显示所述数据。
所述显示的数据随用户生物特征信息的变化而变化。
所述转换后得到的数据显示在与所述信息安全设备相连的主机上。
当所述生物特征信息的变化量为指纹移动的轨迹时，所述转换在所述信息安全设备中利用内置的软件完成，或在与所述信息安全设备相连的主机中利用所述主机预先安装的软件完成；
当所述生物特征信息的变化量为声音幅度/频率/相位的变化时，所述转换在所述信息安全设备中利用内置的软件完成。
所述数据为密钥或用户私有信息。
所述验证具体为验证用户输入的PIN码或验证用户的生物特征信息是否正确。
所述步骤C之后还包括所述信息安全设备对输入的数据进行加密或数字签名的步骤。
所述加密或数字签名的步骤具体为采用RSA、DES、3DES或椭圆曲线算法对所述数据进行运算。
本发明还提供了一种提高数据输入安全性的装置，所述装置包括：
身份验证模块，用于验证用户是否为所述装置的合法持有者；
采集模块，用于在被智能密钥单元激活后，且所述用户被验证为合法持有者时，连续采集用户的生物特征信息的变化量；
转换模块，用于利用所述装置内置的软件将所述采集模块采集到的生物特征信息的变化量转换为数据；
存储模块，用于存储用户从所述转换模块转换后的数据中选择或确认的数据；
控制模块，用于将所述采集模块采集到的生物特征信息的变化量传输给所述转换模块，并将所述转换模块转换后的数据发送给用户，以及将用户选择或确认的数据传输给所述存储模块。
所述装置还包括：身份验证模块，用于验证用户是否为所述装置的合法持有者。
所述装置还包括：处理模块，用于对用户选择或确认的数据进行加密或数字签名；
所述存储模块还用于存储所述处理模块处理后的数据。
所述装置与主机通过USB接口或eSATA接口进行数据通信。
所述转换模块、存储模块和控制模块集成在一个微控制器单元上。
本发明的有益效果主要表现在：通过将人体生物特征的变化量转换成待输入的数据，并在信息安全设备内部进行加密或数字签名的处理，确保了数据输入及存储的安全性，也在很大程度上提高了信息安全设备的安全性和易用性。
附图说明
图1是本发明实施例一提高数据输入安全性的方法流程图；
图2是本发明实施例二提高数据输入安全性的方法流程图；
图3是本发明实施例三提高数据输入安全性的方法流程图；
图4是本发明实施例四提高数据输入安全性的装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下面的实施例。
实施例一
本实施例中的信息安全设备为附带指纹传感器的USB Key，本实施例通过指纹传感器采集用户指纹在方向上的变化，从而确定用户手指在指纹传感器表面的运动轨迹，然后利用USBKey内部预置的软件将其转变为用户待输入的数据。
参见图1，本发明提供了一种提高数据输入安全性的方法，具体包括以下步骤：
步骤101：USB Key与主机建立连接。
步骤102：用户输入PIN码，申请验证其是否为USB Key的合法持有者。
步骤103：USB Key判断用户输入的PIN码是否正确，如果正确，则认为用户为合法持有者，执行步骤105，否则执行步骤104。
步骤104：用户没有通过身份认证，USB Key提示错误信息，然后结束。
步骤105：用户通过身份认证，向主机申请要求输入数据。
步骤106：主机收到该申请后，通过USB Key内部的智能密钥单元激活指纹传感器，向用户发送输入数据的命令。
步骤107：用户收到该命令后，在指纹传感器上滑动手指，形成不同的指纹移动轨迹。
步骤108：指纹传感器连续采集到用户指纹移动的轨迹后，将其转换为生物特征向量(Δx，Δy)；然后在USB Key内部利用内置的软件将(Δx，Δy)转换为数据；该数据可以为密钥，也可以为用户私有信息，且转换过程在USB Key中完成。
指纹传感器得到生物特征向量(Δx，Δy)值的过程具体如下：当手指不断地在指纹传感器的采集面上滑动时，指纹传感器就会在短时间内采集到许多帧图像(一般指纹传感器在1秒钟内能够采集到上百张图片)，通过计算每相邻的两帧图像能得出一个相对位移(
)值，从而可以获得手指在指纹传感器采集面上的运动轨迹。
上述软件在运行过程中会在主机上给用户提供一个交互界面，即可视窗口，窗口中显示转换后得到的数据。该窗口为数字选择对话框的形式，用户在指纹传感器上滑动手指时，对话框中的数据就会发生变化，用户可以清楚地看到并进行选择。
步骤109：用户在数字对话框显示的数据中选择或确认需要的数据，然后输入到USB Key中。
实施例二
本实施例中的信息安全设备也是附带指纹传感器的USB Key，与实施例一不同的是，本实施例将生物特征信息的变化量转换为数据的过程在预置有软件的主机中完成。
参见图2，本发明还提供了一种提高数据输入安全性的方法，具体包括以下步骤：
步骤201：USB Key与主机建立连接；
步骤202：用户输入PIN码，申请验证其是否为USB Key的合法持有者；
步骤203：USB Key判断用户输入的PIN码是否正确，如果正确，则认为用户为合法持有者，执行步骤205，否则执行步骤204；
步骤204：用户没有通过身份认证，USB Key提示错误信息，然后结束；
步骤205：用户通过身份认证，向主机申请要求输入数据；
步骤206：主机收到该申请后，通过USB Key内部的智能密钥单元激活指纹传感器，向用户发送输入数据的命令；
步骤207：用户收到该命令后，在指纹传感器上滑动手指，形成不同的指纹移动轨迹；
步骤208：指纹传感器采集到用户指纹移动的轨迹后，将其转换为生物特征向量(Δx，Δy)；然后通过USB Key内部的智能密钥单元将(Δx，Δy)的值传输给主机；
步骤209：主机利用内部预先安装的软件将(Δx，Δy)的值转换为数据，并在交互界面上以数字选择对话框的形式显示给用户；该数据可以为密钥，也可以为用户私有信息；
步骤210：用户从主机界面上显示的数据中选择或确认需要的数据，然后输入到USB Key中。
实施例三
本实施例中信息安全设备为具有语音芯片的USB Key，语音芯片能采集用户语音信息的变化量，并具有将将语音信息的变化量转换为语音特征向量，以及将语音特征向量转换成数据的功能。
参见图3，本发明还提供了一种提高数据输入安全性的方法，具体包括以下步骤：
步骤301：USB Key与主机建立连接；
步骤302：用户输入PIN码，申请验证其是否为USB Key的合法持有者；
步骤303：USB Key判断用户输入的PIN码是否正确，如果正确，则认为用户为合法持有者，执行步骤305，否则执行步骤304；
步骤304：用户没有通过身份认证，USB Key提示错误信息，然后结束；
步骤305：用户通过身份认证，向主机申请要求输入数据；
步骤306：主机收到该申请后，通过USB Key内部的智能密钥单元激活语音芯片，向用户发送输入数据的命令；
步骤307：用户收到该命令后，用不同语速、音调或语言说话，说话的内容不限；
步骤308：USB Key中语音芯片连续采集到用户语音信息的变化，根据声音幅度/频率/相位的变化将其转换为语音特征向量；
步骤309：USB Key中的语音芯片将语音特征向量通过编码合成转换为数据，然后发送给主机，主机通过显示器在屏幕上的交互界面中显示出来，该数据可以为密钥，也可以为用户私有信息；
在本实施例中，对语音特征向量进行编码具体采用参量编码的方式，即从信源信号在频率域或其它正交变换域中提取特征参量，并将其变换成数字代码。
步骤310：用户从主机提供的交互界面上显示的数据中选择或确认需要的数据，然后输入到USB Key中。
上述三个实施例中用户输入PIN码请求信息安全设备进行身份认证的步骤可以由用户输入生物特征信息进行身份认证的步骤来替换。
上述三个实施例中在用户完成数据输入后还包括下面的步骤：
USB Key利用内部的加密程序对用户输入的数据进行加密或数字签名等处理，并将处理后的数据存入USB Key的存储区中。
加密或数字签名可以采用以下算法进行运算：RSA、DES、3DES或椭圆曲线算法。
数字签名就是在用户输入的数据上附加一些新的数据，或是通过数字签名算法对用户输入的数据进行变换。数字签名可以用来确认数据的来源和数据的完整性，从而保护数据，防止被他人伪造。基于公钥密码体制和私钥密码体制都可以获得数字签名，目前普遍采用基于公钥密码体制的数字签名。数字签名的具体过程与现有技术相同，在此不再赘述。
实施例四
参见图4，本发明还提供一种提高数据输入安全性的装置，具体包括：
(1)采集模块，用于连续采集用户的生物特征信息的变化量；例如，通过在上述装置中内置指纹传感器来连续采集用户指纹的移动轨迹；
(2)转换模块，用于利用软件将采集模块采集到的生物特征信息的变化量转换为数据；
(3)存储模块，用于存储上述软件程序和用户从转换模块转换后的数据中选择或确认的数据；
(4)控制模块，用于将采集模块采集到的生物特征信息的变化量传输给转换模块，并将转换模块转换后的数据发送给用户，以及将用户选择或确认的数据传输给存储模块。
上述装置还可以包括：
身份验证模块，用于验证用户是否为装置的合法持有者。例如，验证用户输入的PIN码是否正确，或者验证用户输入的生物特征信息是否正确。
上述装置还包括：
处理模块，用于对用户选择或确认的数据进行加密或数字签名；加密或数字签名可以采用以下算法进行运算：RSA、DES、3DES或椭圆曲线算法；
相应地，上述存储模块还用于存储处理模块处理后的数据。
上述装置与主机通过有线或无线的方式进行数据通信；例如，通过USB接口模块、eSATA接口模块、串行接口模块或并行接口模块进行数据通信。
上述转换模块、存储模块和控制模块集成在一个MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元)上。
上述采集模块与微控制器单元之间为物理连接，例如，通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口将采集模块和微控制器单元物理连接起来；SPI是一种同步串行外设接口，通过SPI接口微控制器单元可以与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。
当上述装置内置有指纹传感器时，上述装置实现用户安全输入数据的过程具体如下：
用户向主机申请要求输入数据，USB Key收到主机的命令后激活采集模块，即指纹传感器；用户滑动手指，形成不同的指纹移动轨迹；指纹传感器采集到用户指纹的移动轨迹后，先转换成生物特征向量，并通过SPI接口发给控制模块，控制模块再转发给转换模块，转换模块利用预先存储在存储模块中的软件将生物特征向量转换为用户待输入的数据，并通过主机发送给用户，用户从中选择或确认需要的数据，通过主机输入到上述装置中，控制模块将其存储在存储模块中。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (17)
1.一种提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A：验证用户是否为信息安全设备合法持有者，如果是，则所述信息安全设备通过内部的智能密钥单元激活所述信息安全设备附带的指纹传感器或语音芯片，所述指纹传感器或语音芯片连续采集用户的生物特征信息的变化量；
步骤B：所述信息安全设备利用内置的软件将所述生物特征信息的变化量转换为数据，或者所述信息安全设备通过内部的智能密钥单元将所述生物特征信息的变化量传输给主机，所述主机利用内部预先安装的软件将所述生物特征信息的变化量转换为数据；
步骤C：根据用户的选择或确认从所述数据中得到需要的数据，并输入到所述信息安全信息设备中。
2.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述生物特征信息的变化量具体为指纹移动的轨迹或声音幅度/频率/相位的变化。
3.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述将用户生物特征信息的变化量转换为数据的步骤具体包括：
先将所述生物特征信息的变化量转换为生物特征向量，然后通过编码将所述生物特征向量转换为数据。
4.根据权利要求3所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述将生物特征信息的变化量转换为生物特征向量的步骤具体为：
计算连续采集到的多帧指纹图像中每相邻的两帧图像，获得相对位移值。
5.根据权利要求3所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述将生物特征信息的变化量转换为生物特征向量的步骤具体为：
计算连续采集到的声音幅度/频率/相位波形图像，获得相对幅度/频率/相位差。
6.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述步骤B之后还包括显示所述数据的步骤。
7、根据权利要求6所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述显示的数据随用户生物特征信息的变化而变化。
8.根据权利要求6所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述转换后得到的数据显示在与所述信息安全设备相连的主机上。
9.根据权利要求2所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，
当所述生物特征信息的变化量为指纹移动的轨迹时，所述转换在所述信息安全设备中利用内置的软件完成，或在与所述信息安全设备相连的主机中利用所述主机预先安装的软件完成；
当所述生物特征信息的变化量为声音幅度/频率/相位的变化时，所述转换在所述信息安全设备中利用内置的软件完成。
10.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述数据为密钥或用户私有信息。
11.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述验证具体为验证用户输入的PIN码或验证用户的生物特征信息是否正确。
12.根据权利要求1所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述步骤C之后还包括所述信息安全设备对输入的数据进行加密或数字签名的步骤。
13.根据权利要求12所述的提高数据输入安全性的方法，其特征在于，所述加密或数字签名的步骤具体为采用RSA、DES、3DES或椭圆曲线算法对所述数据进行运算。
14.一种提高数据输入安全性的装置，其特征在于，所述装置包括：
身份验证模块，用于验证用户是否为所述装置的合法持有者；
采集模块，用于在被智能密钥单元激活后，且所述用户被验证为合法持有者时，连续采集用户的生物特征信息的变化量；
转换模块，用于利用所述装置内置的软件将所述采集模块采集到的生物特征信息的变化量转换为数据；
存储模块，用于存储用户从所述转换模块转换后的数据中选择或确认的数据；
控制模块，用于将所述采集模块采集到的生物特征信息的变化量传输给所述转换模块，并将所述转换模块转换后的数据发送给用户，以及将用户选择或确认的数据传输给所述存储模块。
15.根据权利要求14所述的提高数据输入安全性的装置，其特征在于，所述装置还包括：
处理模块，用于对用户选择或确认的数据进行加密或数字签名；
所述存储模块还用于存储所述处理模块处理后的数据。
16.根据权利要求14所述的提高数据输入安全性的装置，其特征在于，所述装置与主机通过USB接口或eSATA接口进行数据通信。
17.根据权利要求14所述的提高数据输入安全性的装置，其特征在于，所述转换模块、存储模块和控制模块集成在一个微控制器单元上。
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Owner name: FEITIAN TECHNOLOGIES CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: BEIJING FEITIAN CHENGXIN SCIENCE + TECHNOLOGY CO. LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100085 Beijing city Haidian District Xueqing Road No. 9 Ebizal building B block 17 layer Patentee after: Feitian Technologies Co.,Ltd. Address before: 100083, Haidian District, Xueyuan Road, No. 40 research, 7 floor, 5 floor, Beijing Patentee before: FEITIAN TECHNOLOGIES Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090318 |
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