CN105049405A - 基于组合指纹的密钥生成单元及方法、认证系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于组合指纹的密钥生成单元，该系统包括多个指纹采集模块、读取单元和存储模块。本发明进一步公开了一种包含上述密钥生成单元的认证系统及设备，以及一种基于组合指纹的密钥生成方法。本发明所述技术方案基于组合指纹进行安全认证，显著提高认证的安全性；本发明所述技术方案可以根据用户需求设置不同指纹组合密码，能够实现高度安全化，用户体验优化、认证简捷化，可广泛应用于各种安全认证领域；本发明所述技术方案具有更高安全性，简单快捷，应用范围广泛，为指纹识别认证提供了一个新的思路和方向。

Description

基于组合指纹的密钥生成单元及方法、认证系统和设备
技术领域
本发明涉及安全认证领域，特别是涉及一种基于组合指纹的密钥生成单元和方法，以及包括上述密钥生成单元的认证系统和设备。
背景技术
在信息泄露密码被窃身份冒用等现象频发的今天，信息安全问题成了全世界关注的焦点。如今移动支付逐步普及，其覆盖面越来越广，线上交易越来越频繁，与此同时，以用户名密码为主要形式的安全认证体系面临着前所未有的挑战。实际上，广大用户面临着密码的安全性与简洁性之间的矛盾。用户定期更换密码固然会降低密码被窃的概率，但是随之而来的不便会显著降低用户体验满意度。现在，以指纹识别为代表的新一代生物识别技术已成为未来的新趋势。然而，目前的指纹识别模式仅仅局限于单一指纹的认证，存在着潜在的安全问题，而指纹组合认证的发展还并未引起人们的重视。
指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。指纹识别是众多生物识别技术中发展最快、应用最为广泛的一项技术的。指纹识别技术主要根据指纹中细节特征点进行鉴别认证。其主要由指纹图像获取、指纹特征点提取、指纹匹配等关键技术组成。
19世纪初，科学家发现其拥有两个重要特性：唯一性和不变性。每个人的指纹都有不同的特征，世界上没有完全一样的两个指纹；每个人指纹的式样相当稳定，几乎终生不变。这些特征的发现揭开了指纹识别技术研究和应用的序幕。指纹识别与1896年在阿根廷首次应用，然后是1901年的苏格兰，20世纪初也被其他国家相继应用到犯罪事情的鉴别中。随后20世纪60年代，计算机的快速发展使其拥有了有效处理图形的能力。到了20世纪80年代光学识别和个人电脑的发展使指纹识别可以在其他领域得以应用。随着现代电子集成制造技术和快速可靠的指纹识别算法的研究，指纹采集与认证可以在便携设备中实现，其响应速度和识别精度也得到了显著的提高。如今指纹识别技术广泛应用于门禁、考勤等方面。指纹支付方心未艾，越来越多的手机生产厂商选择将指纹识别技术应用于手机之中，用户体验也在逐步改善。然而目前所有指纹识别都是基于一次性单一指纹的认证并且其功能都内置于手机当中，一旦手机或指纹被盗，后果不堪设想。应用指纹组合来实现指纹安全认证的方法及系统尚未见成功实例。
现有技术中指纹安全认证系统尚存在安全性低，人性化程度不够高，受众面窄、用户体验较为单一等不足。因此，需要提供一种安全认证的方法提高安全认证的安全性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种基于组合指纹的密钥生成单元，该系统包括
多个指纹采集模块，用于采集用户的指纹信息；
读取单元，用于读取指纹采集模块采集得到的有效指纹信息的按压顺序和按压时间；
存储模块，用于对有效指纹及其顺序进行存储，形成认证密钥。
优选的，所述指纹采集模块采用射频指纹识别器。
优选的，所述读取单元包括
按压顺序读取模块，用于对每个有效指纹的按压顺序进行读取；
按压时间读取模块，用于对每个有效指纹的按压时间进行读取。
优选的，该密钥生成单元中的多个指纹采集模块可以与所述读取单元和储存模块集成在一起，也可独立于所述密钥生成单元成为单独的采集终端。
所述按压时间读取模块的按压时间划分为短按压、中按压和长按压；
所述短按压的时间为2s以下；
所述中按压的时间为2s-5s；
所述长按压的时间为5s以上。
优选的，该系统还包括
初始密钥设定模块，用于用户初次对密钥进行设定；
密钥重置模块，用于根据用户正确的旧密钥重新设定新密钥。
一种包括上述密钥生成单元的认证系统，该装置包括
登录模块，用于用户登录，并进行初始密钥设定、重置密钥或认证操作；
密钥生成单元，基于用户的设定密钥指令，采集用户组合指纹，形成认证密钥；
认证模块，将新用户的指纹密钥与所述密钥生成单元生成的认证密钥进行比对，若密钥正确，则进入下环节，若密钥错误，则重新输入密钥。
优选的，该装置还包括锁机模块，当用户输入N次密钥错误时，则限定在规定时间内禁止再次输入密钥。
一种包括上述认证系统的设备。
一种于组合指纹的密钥生成方法，该方法的步骤包括
设置i位指纹密钥；
利用指纹采集装置对用户的有效指纹信息进行采集；
获取所述有效指纹信息的顺序和按压时间；
将所述有效指纹信息的顺序和按压时间进行内存分配，存入存储器当中，形成认证密钥。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案基于组合指纹进行安全认证，显著提高认证的安全性；锁钥分离；本发明所述技术方案可以根据用户需求设置不同指纹组合密码，能够实现高度安全化，用户体验优化、认证简捷化，可广泛应用于各种安全认证领域；本发明所述技术方案具有更高安全性，简单快捷，应用范围广泛，为指纹识别认证提供了一个新的思路和方向。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1示出本发明所述密钥生成单元的示意图；
图2示出本发明所述认证系统的示意图；
图3示出本发明所述密钥生成方法的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明公开了一种基于组合指纹的密钥生成单元，该系统包括用于采集用户的指纹信息的多个指纹采集模块，本发明中纹采集模块采用射频指纹识别器；用于读取指纹采集模块采集得到的有效指纹信息和顺序的读取单元，该读取单元中包括按压顺序读取模块和按压时间读取模块；以及用于对有效指纹及其顺序进行存储，形成认证密钥的存储模块。本发明中所述按压时间识别模块的按压时间划分为短按压、中按压和长按压，其中，短按压的时间为2s以下；中按压的时间为2s-5s；长按压的时间为5s以上。为了满足用户对初始密钥设定和重置密钥的需求，该系统进一步设置有用于用户初次对密钥进行设定的初始密钥设定模块和用于根据用户正确的旧密钥重新设定新密钥的密钥重置模块。本发明中该密钥生成单元中的多个指纹采集模块可以与所述读取单元和储存模块集成在一起，也可独立于所述密钥生成单元成为单独的采集终端
如图2所示，本发明进一步公开了一种包括上述密钥生成单元的认证系统，该装置包括登录模块、密钥生成单元和认证模块；用户可以用NFC标签或者登录账户和密钥进行登录，用户登录模块根据注册时存储的NFC标签信息或用户登录账户和密钥进行审核，如审核通过，则进入认证界面，如未通过审核，则重新登录，为了节约存储空间，该认证系统的存储模块可以与密钥生成单元的存储模块共用。用户成功登录后，可选取初始密钥设定的操作，并利用密钥生成单元中的初始密钥设定模块对密钥进行初始设定，初始设定后，用户可以直接在操作界面通过认证模块进行指纹密钥认证，认证模块将新用户的指纹密钥与所述密钥生成单元生成的认证密钥进行比对，若密钥正确，则进入下环节，若密钥错误，则重新输入密钥。为了避免非正常用户的恶意破译密钥，该装置还设置了锁机模块，当用户输入N次密钥错误时，则限定在规定时间内禁止再次输入密钥，优选的N为5-10次。基于上述认证系统，本发明进一步公开了一种包括上述认证系统的设备，该设备可以为电子手持终端，例如手机、PID等；电脑配件，例如鼠标，键盘等。
如图3所示，本发明进一步公开了一种于组合指纹的密钥生成方法，该方法的步骤包括设置i位指纹密钥；利用指纹采集装置对用户的有效指纹信息进行采集；获取所述有效指纹信息的顺序和按压时间；将所述有效指纹信息的顺序和按压时间进行内存分配，存入存储器当中，形成认证密钥。
下面通过几组实施例对本发明做进一步说明：
本发明设计了一种基于组合指纹的组合认证的系统及方法。用户可以依据实际需要录入一定数量不同手指不同顺序排列的指纹作为指纹密码，系统将为其分配相应的存储空间并自动记录该指纹顺序，形成认证密码。假设用户设置了m位指纹密码，基于人的指纹数量，则其共有10^m种排列认证组合，使指纹密码在原有的高安全度的基础上更加复杂化。这样即使不法分子通过某些手段获取了该用户的指纹，也并不知道要用怎样的指纹组合才能破解密码，使该系统的安全性大大提升。
实施例1
本实施例中以设有多个指纹采集模的键盘式的指纹组合认证系统为例。该系统的指纹采集模块由i块独立的指纹识别器构成，具体指纹采集模块的数量可以根据实际情况和用户需要进行适应性调整。用户可以根据所要保护信息重要性的需要，用不同手指以不同顺序或几个手指同时点击键盘上的指纹采集模块的方式进行指纹密钥的录入。假设用户应用了i块指纹识别器，并设置了j位指纹密码，则其共有(i*10)^j种排列组合，由于指纹点击区域以及顺序不会被别人所获知，破译难度大大提高，用户的密码安全性也会极大程度提升。本实施例中具有多个指纹采集模块的键盘可通过USB、COM串口等方式与认证系统连接。
此外，为了提高破译密钥的难度，本发明在读取单元中还添加了对手指按压时间进行读取的功能，系统不仅记录用户的指纹组合，并且记录用户手指按压时间作为辅助加密手段。本实施例中把按压时间划分为短、中、长三个档。其中，短按压时间档指的是2s以下；中按压时间档指的是2s-5s；长按压时间档指的是5s以上。用户以不同的按压时间注册和验证指纹密码，把指纹组合认证系统的安全性提高到新的维度，以较低的记忆成本获得了极大幅度的安全性提升。本发明所述技术方案可以根据不同的应用需要，指纹密码的位数、指纹键盘识别模块的个数以及按压时间可以设置不同的值，可广泛应用于各种安全认证领域。
实施例2
本实施例中，以认证系统设置在用户手机上为例。本实施例中多个指纹采集模块采用射频指纹识别器作为指纹采集终端，在集成的指纹模块中实现指纹特征点的提取和模板的生成。利用手机的操作界面进行用户注册登录，之后利用嵌入其中的认证模块进行组合指纹的认证。此外，系统通过连接USB接口的OTG线或Audio插孔的数据线实现手机手触操作界面与指纹采集模块之间的数据传输。本实施例中，多个指纹采集模块可以与手机键盘集成在一起，也可以独立设置成具有多个指纹采集模块的指纹采集终端，通过MiniUSB数据接口，耳机接口等串口进行指纹数据的采集传输。
实施例3
本实施例中，以认证系统设置在PC用户端为例。本实施例中，用户通过PC端进行用户的注册登录，通过单独设置或者集成设置在PC用户端的指纹采集模块进行指纹特征点的提取和模板生成。利用PC用户端的操作界面进行初始密钥设置，密钥重置，密钥认证等操作。认证系统集成在PC用户端时，可利用用Java语言或VC++编写用户界面UI，应用MySQL数据库来存储用户的用户名、密码和认证密钥等信息，并且USB数据传输不用依赖OTG线。本发明还可以应用在嵌入式终端等，实现在安全认证领域更广泛灵活的应用。本实施例中可以将多个指纹采集模块设计成外接的指纹采集终端，并通过USB、COM串口等方式与认证系统连接；也可以与PC用户端的人机交互界面集成在一起，直接在人机交互界面上进行点击和指纹采集的操作。
本发明进一步给出一组认证系统进行认证工作的过程：认证系统采用轻量型数据库SQLite存储用户的用户名和密码，程序为每一个注册的用户名分配一个ID，并依据其ID分配存储空间用于之后的指纹模板的存储。用户注册并登陆ID后，点击“初始密钥设定”按钮进入指纹密钥生成界面。点击“录入”按钮即可开始指纹密码录入。用户根据提示依次输入四(或自定义)位不同指纹，成功录入指纹两次即生成一个模板存储在下位机中，系统设置每位指纹密码需要生成五个模板以提高之后认证过程中的识别成功率。在用户输入完所有四(或自定义)位指纹密码之后，指纹模板存储完毕，指纹密码录入环节结束。用户录入指纹密码完成后，可点击“指纹认证”按钮进入指纹密认证别界面。在此界面中，系统会要求用户按顺序正确连续输入四位的指纹密码。在输入指纹密码过程中，一旦有一位指纹密码输入错误，则用户必须重新输入四位指纹密码。系统出于安全性考虑，在用户错误输入五次时，防护破解机制将启用。指纹密码的应用已经大大提高系统的安全性，本发明设计的指纹组合安全认证方法及系统在简洁快速的基础上实现了更高的安全性和更好的用户体验，可以广泛应用在智能手机终端的各种安全认证领域。
综上所述，本发明所述技术方案基于组合指纹进行安全认证，显著提高认证的安全性；本发明所述技术方案可以根据用户需求设置不同指纹组合密码，能够实现高度安全化，用户体验优化、认证简捷化，可广泛应用于各种安全认证领域；本发明所述技术方案具有更高安全性，简单快捷，应用范围广泛，为指纹识别认证提供了一个新的思路和方向。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种基于组合指纹的密钥生成单元，其特征在于，该系统包括
多个指纹采集模块，用于采集用户的指纹信息；
读取单元，用于读取指纹采集模块采集得到的有效指纹信息的顺序和按压时间；
存储模块，用于对有效指纹信息及其按压顺序和按压时间进行存储，形成认证密钥。
2.根据权利要求1所述的密钥生成单元，其特征在于，所述指纹采集模块采用射频指纹识别器。
3.根据权利要求1所述的密钥生成单元，其特征在于，所述读取单元包括
按压顺序读取模块，用于对每个有效指纹的按压顺序进行读取；
按压时间读取模块，用于对每个有效指纹的按压时间进行读取。
4.根据权利要求1所述的密钥生成单元，其特征在于，该密钥生成单元中的多个指纹采集模块可以与所述读取单元和储存模块集成在一起，也可独立于所述密钥生成单元成为单独的采集终端。
5.根据权利要求4所述的密钥生成单元，其特征在于，其特征在于，所述按压时间读取模块的按压时间划分为短按压、中按压和长按压；
所述短按压的时间为2s以下；
所述中按压的时间为2s-5s；
所述长按压的时间为5s以上。
6.根据权利要求1所述的密钥生成单元，其特征在于，该系统还包括
初始密钥设定模块，用于用户初次对密钥进行设定；
密钥重置模块，用于根据用户正确的旧密钥重新设定新密钥。
7.一种包括权利要求1所述密钥生成单元的认证系统，其特征在于，该装置包括
登录模块，用于用户登录，并进行初始密钥设定、重置密钥或认证操作；
密钥生成单元，基于用户的设定密钥指令，采集用户组合指纹，形成认证密钥；
认证模块，将新用户的指纹密钥与所述密钥生成单元生成的认证密钥进行比对，若密钥正确，则进入下环节，若密钥错误，则重新输入密钥。
8.根据权利要求6所述的认证系统，其特征在于，该装置还包括
锁机模块，当用户输入N次密钥错误时，则限定在规定时间内禁止再次输入密钥。
9.一种包括权利要求7所述认证系统的设备。
10.一种于组合指纹的密钥生成方法，其特征在于，该方法的步骤包括
设置i位指纹密钥；
利用指纹采集装置对用户的有效指纹信息进行采集；
获取所述有效指纹信息的按压顺序和按压时间；
将所述有效指纹信息的按压顺序和按压时间进行内存分配，存入存储器当中，形成认证密钥。
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