CN103138927A - 一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法，包括：输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥；通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文。应用本发明，解决了当前防止加密存储设备中密钥被攻击者破解的问题。

Description

一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法

技术领域

本发明涉及数据加密领域，具体涉及一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法。

背景技术

采用数据加密技术来保护存储设备中的数据是一种行之有效的办法，将数据加密后以密文形式存储在存储设备中，同时该存储设备设置身份认证功能，就可以防止非授权人对该存储设备内的数据进行访问。随着指纹识别技术的日益成熟，采用人体指纹可以方便、快速、安全、可靠地对用户进行身份认证。

采用数据加密技术来保护数据安全虽然有效，但其安全性主要依赖于密钥的安全性。密钥是控制加解密算法的关键参数，密钥一旦泄露，在加密算法已公开的情况下，密文可轻而易举地被破解。因此，一定要有一套设计完善的密钥管理机制来有效保护密钥的安全。有的存储设备虽然采用数据加密技术来保护数据安全，但这些设备没有密钥管理功能，不同的设备拥有相同的密钥，或同一个设备的密钥自始至终是一个固定的数值，不能更新，且以明文形式存储在普通的存储载体上，攻击者很容易访问到这些密钥，这其实是最大的安全隐患。

因此，当前需要一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制的技术方案来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法，以解决当前防止加密存储设备中密钥被攻击者破解的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法，包括：

输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥；

通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文。

进一步地，上述方法还可包括：所述从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥是通过BIT级拆分方式进行提取该指纹的保护密钥。

进一步地，上述方法还可包括：所述指纹数据库包括2种类型的指纹，即用户指纹类型和管理员指纹类型。

进一步地，上述方法还可包括：所述输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥的步骤，还包括：

判断若所述指纹数据库存在注册指纹特征值，则进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则计算输入指纹的指纹特征值，并对该注册的指纹进行类型标识，再将该指纹特征值和指纹类型存储到所述指纹数据库中；

从密钥数据库中调出与认证通过的管理员指纹特征值所对应的工作密钥密文；从指纹数据库的认证通过的管理员指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；

从指纹数据库的输入指纹的指纹特征值提取该指纹的保护密钥。

进一步地，上述方法还可包括：所述通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文的步骤，进一步包括：

根据得到的所述输入指纹的保护密钥对得到的所述工作密钥明文进行加密，得到加密后的工作密钥密文，其中该工作密钥密文与该输入指纹的指纹特征值具有一一对应的关系；

将得到的工作密钥密文存储到密钥数据库中，并删除所述工作密钥明文以及所述保护密钥。

进一步地，上述方法还可包括指纹认证的步骤，包括：

将计算出的所述输入指纹的指纹特征值与所述指纹数据库中所有的指纹特征值进行匹配，若匹配成功，则说明该指纹认证通过；

从密钥数据库中调出与认证通过的指纹特征值所对应的工作密钥密文；

从认证通过的指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；通过得到的工作密钥明文对数据进行加解密运算，完成指纹认证过程。

进一步地，上述方法还可包括指纹注销的步骤，包括：

进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则删除需要注销的指纹的指纹特征值，从密钥数据库中删除与所注销指纹相对应的工作密钥密文；

其中，只有完成删除全部用户指纹的指纹特征值后，才能删除最后一枚管理员指纹的指纹特征值。

进一步地，上述方法还可包括：所述输入指纹的指纹特征值是通过输入指纹获得的指纹图像数据计算得到。

进一步地，上述方法还可包括：所述指纹数据库用于存储注册过的输入指纹的指纹特征值。

与现有技术相比，应用本发明，解决了当前防止加密存储设备中密钥被攻击者破解的问题，通过BIT级拆分方式从注册指纹时计算的该指纹特征数据中提取出保护密钥，采用该保护密钥对数据加解密的工作密钥进行加密保护，加密后再将保护密钥和工作密钥明文销毁，只保存工作密钥密文，从而达到保护工作密钥的目的，提高了存储设备的安全性。

附图说明

图1为本发明的用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明的方法通过BIT级拆分方式从注册指纹时计算的该指纹特征数据中提取出保护密钥，采用该保护密钥对数据加解密的工作密钥进行加密保护，加密后再将保护密钥和工作密钥明文销毁，只保存工作密钥密文，从而达到保护工作密钥的目的。

如图1所示，本发明的一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法，包括：

步骤110、输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥；

所述从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥是通过BIT级拆分方式进行提取该指纹的保护密钥。

所述指纹数据库用于存储注册过的输入指纹的指纹特征值。

所述指纹数据库包括2种类型的指纹，即用户指纹类型和管理员指纹类型。管理员指纹具有最高权限，可以执行指纹注册、指纹认证、指纹注销操作。用户指纹具有最低权限，只能进行指纹认证操作。

所述输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥的步骤，还包括：

判断若所述指纹数据库存在注册指纹特征值，则进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则计算输入指纹的指纹特征值，并对该注册的指纹进行类型标识，再将该指纹特征值和指纹类型存储到所述指纹数据库中；

从密钥数据库中调出与认证通过的管理员指纹特征值所对应的工作密钥密文；从指纹数据库的认证通过的管理员指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；

从指纹数据库的输入指纹的指纹特征值提取该指纹的保护密钥。

所述输入指纹的指纹特征值是通过输入指纹获得的指纹图像数据计算得到。

步骤120、通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文。

所述通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文的步骤，进一步包括：

根据得到的所述输入指纹的保护密钥对得到的所述工作密钥明文进行加密，得到加密后的工作密钥密文，其中该工作密钥密文与该输入指纹的指纹特征值具有一一对应的关系；

将得到的工作密钥密文存储到密钥数据库中，并删除所述工作密钥明文以及所述保护密钥。

还包括指纹认证的步骤，包括：

将计算出的所述输入指纹的指纹特征值与所述指纹数据库中所有的指纹特征值进行匹配，若匹配成功，则说明该指纹认证通过；

从密钥数据库中调出与认证通过的指纹特征值所对应的工作密钥密文；

从认证通过的指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；通过得到的工作密钥明文对数据进行加解密运算，完成指纹认证过程。

进一步包括指纹注销的步骤，包括：

进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则删除需要注销的指纹的指纹特征值，从密钥数据库中删除与所注销指纹相对应的工作密钥密文；

其中，只有完成删除全部用户指纹的指纹特征值后，才能删除最后一枚管理员指纹的指纹特征值。

下面结合实例对本方法的使用流程进行说明。

采用指纹认证的存储设备都具有指纹采集模块和指纹识别模块。指纹采集模块，为一指纹传感器，作为指纹录入设备，采集用户录入的指纹，生成指纹图像数据；指纹识别模块，内置有指纹识别算法和指纹数据库。指纹识别算法对指纹采集模块采集到的指纹图像数据进行特征值提取，并以某种模式与预先存储在指纹数据库中的指纹特征值进行匹配，从而判断该指纹是否是预先注册过的合法指纹。指纹数据库用于存储经注册过的被认为是合法用户的指纹特征值。该模块与指纹采集模块相连，读取指纹采集模块采集的指纹图像数据。

采用指纹认证的存储设备一般都具有如下3种工作模式：指纹注册模式、指纹认证模式、指纹注销模式。指纹注册模式用于增加新用户的指纹，将新用户指纹特征值存储到指纹数据库中。指纹认证模式通过将用户的指纹特征值与指纹数据库中存储的指纹特征值进行某种模式的匹配，从而验证用户指纹是否是曾经注册过的指纹。指纹注销模式用于将已注册过的指纹特征值从指纹数据库中删除。通过指纹注册功能，可以增加授权访问的用户。通过指纹注销功能，可以删除已授权访问的用户。

在指纹注册工作模式时，如果系统此前从未注册过任何指纹，则系统默认注册的第一枚指纹是管理员指纹，此时所涉及的一些具体步骤如下；

步骤1：指纹采集模块采集指纹，生成指纹图像数据；

步骤2：指纹识别模块从步骤1中获得的指纹图像数据计算指纹特征值，并标识为管理员指纹类型，再将该指纹特征值和指纹类型存储到指纹数据库中；

步骤3：该存储设备生成一工作密钥，该密钥用于对数据进行加解密运算；

步骤4：系统采用BIT级拆分算法从步骤2中计算出的指纹特征值提取一部分数据作为保护密钥，并采用该保护密钥，对步骤3中所产生的工作密钥进行加密，得到工作密钥密文。该工作密钥密文与所注册指纹的指纹特征值具有一一对应的关系；

步骤5：系统将步骤4中计算得到的工作密钥密文存储到系统内的密钥数据库中，将步骤3中产生的工作密钥明文以及步骤4中产生的保护密钥都丢弃；

步骤6：指纹注册完毕。

如果系统此前注册过指纹，则需要先输入管理员指纹进行认证(详细步骤参见指纹认证工作模式步骤)，认证通过后才能进行指纹注册，此时所涉及的一些具体步骤如下：

步骤7：由用户来指定所注册的指纹类型，即管理员指纹或用户指纹；

步骤8：指纹采集模块采集指纹，生成指纹图像数据；

步骤9：指纹识别模块从步骤8中获得的指纹图像数据计算指纹特征值，并根据步骤7中指定的指纹类型对该注册的指纹进行类型标识，再将该指纹特征值和指纹类型存储到指纹数据库中；

步骤10：系统从密钥数据库中调出与认证通过的管理员指纹特征值所对应的工作密钥密文；

步骤11：系统采用BIT级拆分算法从认证通过的管理员指纹特征值中提取保护密钥，并采用该保护密钥，对步骤10中调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；

步骤12：系统采用BIT级拆分算法再从步骤9中计算出的指纹特征值提取一部分数据作为保护密钥，并采用该保护密钥，对步骤11中所计算出的工作密钥明文进行加密，得到工作密钥密文。该工作密钥密文与所注册指纹的指纹特征值具有一一对应的关系；

步骤13：系统将步骤12中计算得到的工作密钥密文存储到密钥数据库中，将步骤11中产生的工作密钥明文以及步骤11和12中产生的保护密钥都丢弃；

步骤14：指纹注册完毕。

在指纹认证工作模式时，所涉及的一些具体步骤如下：

步骤15：指纹采集模块采集指纹，生成指纹图像数据；

步骤16：指纹识别模块从步骤15中获得的指纹图像数据计算指纹特征值；

步骤17：指纹识别模块将步骤16中计算出的指纹特征值与指纹数据库中所有的指纹特征值进行一定模式的匹配，若匹配成功，则说明该指纹认证通过，执行步骤18；若匹配失败，则说明该指纹认证失败，执行步骤21；

步骤18：系统从密钥数据库中调出与认证通过的指纹特征值所对应的工作密钥密文；

步骤19：系统采用BIT级拆分算法从认证通过的指纹特征值中提取保护密钥，并采用该保护密钥，对步骤18中调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；

步骤20：系统可以采用步骤19中计算的工作密钥明文对数据进行加解密运算；

步骤21：指纹认证完毕。

在指纹注销工作模式时，则需要先输入管理员指纹进行认证(详细步骤参见指纹认证工作模式步骤)，认证通过后才能进行指纹注销。如果注销的是管理员指纹，所涉及的一些具体步骤如下：

步骤22：指纹识别模块先判断指纹数据库中是否只剩下最后一枚管理员指纹，如果还有多枚管理员指纹，则执行步骤23；如果只剩下最后一枚管理员指纹的话，则还需要再判断指纹数据库中是否还有用户指纹，如果没有用户指纹，则执行步骤23；如果还有用户指纹，则指纹注销失败(系统注销的最后一枚指纹必须是管理员指纹)，执行步骤25，用户需要先注销用户指纹，直到所有用户指纹均注销，然后才能注销最后一枚管理员指纹。

步骤23：指纹识别模块从指纹数据库中删除所希望注销的管理员指纹的指纹特征值；

步骤24：系统从密钥数据库中删除与所注销指纹相对应的工作密钥密文；

步骤25：指纹注销完毕。

如果注销的是用户指纹，所涉及的一些具体步骤如下：

步骤26：指纹识别模块从指纹数据库中删除所希望注销的用户指纹的指纹特征值；

步骤27：系统从密钥数据库中删除与所注销指纹相对应的工作密钥密文；

步骤28：指纹注销完毕。

以上步骤可以看出，每注册一枚新的指纹，指纹数据库中都会增加该指纹的指纹特征值，同时系统会采用BIT级拆分算法从注册指纹的指纹特征值中提取出保护密钥，从而计算出与该注册指纹相对应的工作密钥密文，并将该工作密钥密文存储到密钥数据库中，工作密钥明文以及保护密钥都丢弃不存储，有效保护了工作密钥的安全。每注销一枚指纹，指纹数据库中该注销指纹的指纹特征值也会被删除，同时与该注销指纹相对应的工作密钥密文也会被删除。当注销最后一枚指纹时，指纹数据库被清空，同时密钥数据库也会被清空。当重新注册第一枚指纹时，系统将重新产生工作密钥，实现了工作密钥的更新。在指纹认证通过时，系统才会计算出工作密钥明文，系统才能进行数据加解密运算，用户也才可以访问存储设备内的数据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于指纹认证的加密存储设备中密钥控制方法，其特征在于，包括：

输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥；

通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥是通过BIT级拆分方式进行提取该指纹的保护密钥。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述指纹数据库包括2种类型的指纹，即用户指纹类型和管理员指纹类型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述输入指纹，从指纹数据库的指纹特征值中提取该指纹的保护密钥的步骤，还包括：

判断若所述指纹数据库存在注册指纹特征值，则进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则计算输入指纹的指纹特征值，并对该注册的指纹进行类型标识，再将该指纹特征值和指纹类型存储到所述指纹数据库中；

从密钥数据库中调出与认证通过的管理员指纹特征值所对应的工作密钥密文；从指纹数据库的认证通过的管理员指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；

从指纹数据库的输入指纹的指纹特征值提取该指纹的保护密钥。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述通过得到的保护密钥对用于数据加解密的工作密钥进行加密保护，并删除该保护密钥和工作密钥，得到加密后的工作密钥密文的步骤，进一步包括：

根据得到的所述输入指纹的保护密钥对得到的所述工作密钥明文进行加密，得到加密后的工作密钥密文，其中该工作密钥密文与该输入指纹的指纹特征值具有一一对应的关系；

将得到的工作密钥密文存储到密钥数据库中，并删除所述工作密钥明文以及所述保护密钥。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

还包括指纹认证的步骤，包括：

将计算出的所述输入指纹的指纹特征值与所述指纹数据库中所有的指纹特征值进行匹配，若匹配成功，则说明该指纹认证通过；

从密钥数据库中调出与认证通过的指纹特征值所对应的工作密钥密文；

从认证通过的指纹特征值中提取保护密钥，并根据该保护密钥，对调出的工作密钥密文进行解密，得到工作密钥明文；通过得到的工作密钥明文对数据进行加解密运算，完成指纹认证过程。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

进一步包括指纹注销的步骤，包括：

进行管理员指纹进行认证，管理员指纹认证若成功，则删除需要注销的指纹的指纹特征值，从密钥数据库中删除与所注销指纹相对应的工作密钥密文；

其中，只有完成删除全部用户指纹的指纹特征值后，才能删除最后一枚管理员指纹的指纹特征值。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述输入指纹的指纹特征值是通过输入指纹获得的指纹图像数据计算得到。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述指纹数据库用于存储注册过的输入指纹的指纹特征值。

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