CN105141430B - 一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统及认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统及认证方法，客户端和智能服务器；客户端直接与用户进行交互，并通过网络连接智能服务器进行通信；客户端作用有三，一是在设置口令时供用户选择肖像作为口令图像；二是在用户身份认证过程中，显示挑战图像集以供用户通过选取的方式识别口令图像；三是在用户身份认证结束后给出认证结果；智能服务器，创建并维护口令图像的数据库，将用户上传的口令图像补充到数据库中，且能从因特网中检索图像来补充至数据库中；同时对用户而言其作用是帮助用户设置口令图像，以及为口令图像从数据库中检索等价图像，并匹配干扰图像，并发送给客户端。本发明提高了系统的安全性和用户友好性。

Description

一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统及认证方法

技术领域

本发明属于信息安全领域，特别涉及到一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统及认证方法。

背景技术

图形口令认证是一种基于知识的认证，它无需用户记忆长且复杂的字符串口令，用户只要识别出特定的图像(本文中图像和图形含义相同，不做区分)就能够通过身份认证，但其缺点是图像通常比较抽象，用户自身也不易记住。若系统使用肖像(本文中的肖像是指单个人物的脸部在整个图像中处于主体地位的图像)作为口令图像，当用户熟知肖像所对应的人物时，用户就能够方便的通过辨识该口令人物而识别该口令图像。这样用户需记忆的口令既不是字符串，也不是抽象图形，而是用户自己所熟知的人物(可以不止一个)。这样的系统对绝大多数用户群体而言，不需专门训练就能掌握，是一种对用户友好的认证系统。在这样的系统中，口令即口令图像，本质上是肖像所对应的人物，故口令可用来自于同一人物的不完全相同的肖像等价替换。

已有的利用肖像作为口令的认证系统，克服了抽象图像不便于记忆的缺点，且系统可自动为口令图像匹配相应的干扰图像；但由于系统中的干扰图像取自一个固定不变的图库，偷窥者往往可以通过排除法来挑选出口令，因此其安全保障性并不好。还有一些认证系统，干扰图像可变化，但口令图像必须来自于知名度不高、通常只在一个小范围里有名的人，这样既不利于系统本身的构建维护，也降低了其用户友好性。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统，提高了系统的安全性和用户友好性。

本发明的技术方案为：一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统，包括：客户端和智能服务器，其中：

客户端，直接与用户进行交互，并通过网络连接智能服务器进行通信；客户端作用有三，一是在初始时，设置口令时供用户选择肖像作为口令图像，口令图像是用户自己所熟知人物的肖像，它可以由用户自行获取并上传至智能服务器，也可以来自智能服务器的推荐并经用户确认；二是在用户身份认证过程中，显示挑战图像集以供用户通过选取的方式识别口令图像；三是在用户身份认证结束后给出认证结果；

智能服务器，创建并维护口令图像的数据库，将用户上传的口令图像补充到数据库中，且能从因特网中检索图像来补充至数据库中；同时对用户而言其作用是帮助用户设置口令图像，以及为口令图像从数据库中检索等价图像，并匹配干扰图像，并发送给客户端。

所述客户端，在初始化时还用于引导用户在其设置口令图像时为所述口令图像标注标签，并用此标签作为口令图像人物的属性，用户根据对口令图像人物的熟知程度对标签进行标注。

所述标签有若干项，包括必须标注标签项和可选标注标签项；标签值可以是用户手工填写输入的，也可以是从系统提供的多个选项中选择的。

所述用户身份认证的过程由r轮组成，r≤p，r宜大于1小于p，p为口令图像的个数，相应的r轮认证过程中所采用的r个口令图像从全部p个口令图像中随机选取得到；客户端在r轮认证过程中的每一轮显示一套挑战图像集，以供用户识别口令，并在r轮认证都结束后才给出认证结果：r轮认证全部正确，身份认证才通过；只要有1轮认证错误，身份认证就不通过。

所述挑战图像集包含至少一张口令图像和一批属性接近之的干扰图像。

所述口令图像可用其等价图像替换。

所述智能服务器帮助用户设置口令图像时，对用户上传的p个口令图像进行检查，若检查发现用户口令图像之间的内在差异性过低，则向用户推荐口令图像以增大口令图像间的差异性；用户对智能服务器推荐的口令图像再进行确认，以保证口令图像仍然是自己所熟知。

所述智能服务器为口令图像检索等价图像时，从数据库中检索与用户的口令图像的标签完全相同的图像；如果检索到与口令图像的标签完全相同的图像，则由用户本人确认该图像与口令图像是否属于同一人物，确定属于同一人物的图像才能确定成为此口令图像的等价图像；如果没有检索到与口令图像的标签完全相同的图像，则此口令图像无等价图像。无等价图像的口令图像及其干扰图像在客户端显示前可随机的进行预处理。

所述预处理包括但不限于图像白雾化、图像左右对称翻转。

所述用户的口令图像能够通过匹配而成为其它用户的口令图像的干扰图像。

所述智能服务器能根据用户的需求提供口令恢复或重置功能，以当用户自身想不起来其口令时，服务器能以电子邮件等用户预设的方式将口令标签项中姓名或代号的标签值发送给用户以帮助用户回忆起口令，或者以某种形式将口令重置。

所述客户端，每隔一定时间会访问智能服务器，进行口令图像的等价图像及干扰图像的更新；如果用户长时间没有联网，客户端能够提醒用户连接网络；当服务器为用户从因特网或其他用户处获取到新的等价图像时，仍需经用户自己确认。

一种基于肖像和智能服务器的身份认证方法，包括初始化设置和身份认证两部分；

所述初始化设置流程如下：

步骤201：用户通过客户端上传肖像给智能服务器作为口令图像；

步骤202：智能服务器可对用户上传的口令图像进行检查，如果口令图像之间的内在差异性过低则向用户推荐口令。用户最终从推荐口令图像中选择自己熟悉人物的肖像使用，从而确定最终要使用的全部口令图像；

步骤203：智能服务器将用户口令图像保存到数据库中；

步骤204：智能服务器为步骤202的口令图像检索等价图像；

步骤205：智能服务器为步骤202的口令图像匹配干扰图像；

步骤206：智能服务器将口令图像的等价图像及干扰图像发送至客户端；

所述身份认证流程如下：

步骤301：客户端生成r套挑战图像集；

步骤302：用户识别口令进行身份认证，认证进行r轮，每轮认证客户端显示一套挑战图像集供用户识别口令；

步骤303：若用户在上述r轮认证中全部正确的识别出了其预设的口令人物，则系统最终判定用户合法，否则最终判定用户非法。

本发明与现有技术相比，其特点在于：

a)本发明中的口令不是字符串或抽象图像，而是来自于用户熟知人物的肖像，口令的本质是肖像所对应的人物，故可用来自于同一人物的不完全相同的肖像等价替换；

b)本发明中用标签标注图像，并用此标签作为图像对应人物的属性；

c)本发明中图像的匹配和检索主要通过图像相应标签的匹配和检索来进行；

d)本发明中智能服务器创建并维护数据库，以用于为口令图像检索等价图像和匹配干扰图像；

e)本发明中智能服务器对用户上传口令进行一定的检查，如果口令的内在差异性过低，则向用户推荐口令并经用户确认；

f)本发明中每套挑战图像集中，口令图像和干扰图像都是变化中的；

g)本发明中智能服务器能根据用户的需求提供口令恢复或重置功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

a)本发明中作为口令的肖像来自于用户熟知的一个或多个人物，用户不需要专门训练就能够方便的通过辨别该人而识别该口令。这种系统适用于各年龄阶段、各文化层次的人，用户友好性高。

b)本发明使用标签标注图像，并根据标签来匹配和检索图像，易于高效实现。

c)本发明中每套挑战图像集所包含的口令图像及干扰图像都是变化中的，这样可以阻止攻击者对挑战图像集中的图像进行分析并进而破解口令图像。

d)本发明中智能服务器可对用户上传的口令进行检查，如果口令之间的内在差异性过低则向用户推荐口令。推荐口令是为了提高口令之间的内在差异性，从而增加攻击者识别口令的难度。

e)本发明中每次认证身份时可只选部分口令使用，以避免全部口令在短时间内就被全部遍历，从而提高了认证系统的安全性。

f)本发明中智能服务器能为口令检索等价图像进行替换，并为口令图像匹配属性相近之的干扰图像；无等价图像的口令及其干扰图像可在客户端显示前随机的进行预处理。这些方法提高了认证系统的抗偷窥性。

g)本发明中智能服务器对其数据库进行维护，数据库的扩充能使口令图像的等价图像和干扰图像总体上变得丰富，从而提高了认证系统的抗偷窥性。

附图说明

图1为本发明一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统结构图；

图2为本发明一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统初始化设置流程图；

图3为本发明一种基于人肖像和智能服务器的身份认证系统身份认证流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本心发明的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，包括：

客户端，直接与用户进行交互，并通过网络(wifi、3G等)连接智能服务器进行通信。对于用户而言，典型的客户端是智能终端上的一个应用软件(app)或者基于通用浏览器的web登陆系统。客户端主要作用有三，一是设置口令时供用户选择肖像作为口令，口令须是用户自己所熟知人物的肖像，它可能由用户自行获取并上传至服务器，也可能来自智能服务器的推荐并经用户确认；二是在认证用户身份时显示挑战图像集以供用户通过选取的方式识别口令；三是在用户身份认证结束后给出认证结果。

智能服务器，核心职责之一是维护肖像数据库，服务器位于网络中且能从因特网中检索图像来补充其数据库；对用户而言其主要作用是帮助用户设置口令，以及为口令图像从数据库中检索等价图像、匹配干扰图像。

所述客户端，用于引导用户在其设置口令时为所述口令标注标签，并用此标签作为口令人物的属性。标签有若干项，包括必须标注标签项和可选标注标签项；标签值可能是用户手工填写输入的，也可能是从系统提供的多个选项中选择的。用户根据对口令人物的熟知程度对标签进行标注。通常来讲，用户对人物熟知程度越高，标注的也就越详细。

系统中的口令图像来自于用户自己所熟知但他人未必熟悉的人物；为提高系统的安全系数，口令的个数p不应太小，例如可为6(对应于6个不同的人物)。

认证用户身份的过程由r轮组成(r≤p，r宜大于1小于p，例如值为4)，相应的r个口令从全部p个口令中随机选取得到。客户端在r轮认证过程中的每一轮显示一套挑战图像集，以供用户识别口令，并在r轮认证都结束后才给出认证结果：r轮认证全部正确，身份认证才通过；只要有1轮认证错误，身份认证就不通过。

挑战图像集包含至少一张口令图像和一批属性接近之的干扰图像。一套典型的挑战图像集有m张图像，包含1张口令图像和m-1张干扰图像。其中，口令图像可用其等价图像替换，m-1张干扰图像则从此口令图像的全部干扰图像中随机选取得到，而口令图像的全部干扰图像由智能服务器匹配得到并发送给客户端。

智能服务器可帮助用户设置口令，智能服务器对用户上传的p个口令进行一定的检查，若检查发现用户口令之间的内在差异性过低，则向用户推荐口令以增大口令间的差异性。用户需对服务器的推荐口令进行确认，以保证口令仍然是自己所熟知，因而能被准确辨别的。

智能服务器能为口令检索等价图像，这需要智能服务器在用户设置口令时从数据库中检索与用户口令的标签完全相同的图像。如果检索到与口令的标签完全相同的图像，需用户本人确认图像与口令是否属于同一人物，确定属于同一人物的图像才能成为此口令的等价图像；如果没有检索到与口令的标签完全相同的图像，则此口令无等价图像。无等价图像的口令图像及其干扰图像在客户端显示前可随机的进行预处理，预处理包括但不限于图像白雾化、图像左右对称翻转等。

数据库由智能服务器创建并维护。智能服务器将用户上传的口令补充到数据库中。因此，一个用户的口令图像可能通过匹配而成为其它用户的口令图像的干扰图像。此外，智能服务器根据需要主动从因特网中检索人物图像补充到数据库，以缓解等价图像或干扰图像不足的问题。

智能服务器能根据用户的需求提供口令恢复或重置功能，以当用户自身想不起来其口令时，服务器能以电子邮件等用户预设的方式将口令标签项中姓名或代号的标签值发送给用户以帮助用户回忆起口令，或者以某种形式将口令重置。

每隔一定时间，客户端会访问智能服务器进行口令等价图像及干扰图像的更新。因此，如果用户长时间没有联网，客户端可提醒用户连接网络。当服务器为用户从因特网或其他用户处获取到新的等价图像时，仍需经用户自己确认，正如用户在初始阶段设置口令时做的那样。

本发明提供的一种基于肖像和智能服务器的身份认证方法工作流程包括初始化设置和身份认证两部分。

如图2所示，本发明初始化设置流程如下：

步骤201：本实施用例中选用的客户端是智能移动终端上的一个应用软件。用户通过客户端上传6张肖像给智能服务器作为口令。其中3张为自行拍摄的亲友的肖像，3张是从网络下载的该用户熟知的公众人物的肖像。

客户端引导用户为上传的口令标注标签，必须标注的标签项包括姓名或代号、性别、年龄段、人种、职业类别，可选择标注的标签项为地域。其中，姓名或代号项由用户填写，其它标签项由用户从相应的下拉列表中选择。用户将上述6个口令的标签分别标注为：大二媳，女，青年，黄种人，教师，中国；外孙，男，少年儿童，黄种人，学生，马来西亚；赵燕，女，中年，黄种人，演员，中国；潘文，男，老年，黄种人，政要，韩国；马运，男，中年，黄种人，企业家，中国；同学老张，男，中年，黄种人，医生，中国。

步骤202：服务器发现本实施用例中6个口令人物全部为黄种人，人种差异性较低。服务器通过客户端提示用户使用一张异族人的肖像，并引导用户对肖像进行选择。客户端显示的肖像选择条件包括以下几项：性别、年龄段、人种、职业类别。用户从各项相对应的列表中选择了女，老年，黑种人，政要，智能服务器推荐给用户满足上述条件的肖像。用户从中选择了其熟知的人物爱丽丝(标签值为：爱丽丝，女，老年，黑种人，政要，美国)的肖像，并用它替换自己上传的同学老张肖像，从而确定了最终使用的6个口令。

步骤203：智能服务器将用户上传的6个口令保存到数据库中。

步骤204：智能服务器为步骤202的6个口令检索等价图像。其中，对应人物为大二媳、外孙和同学老张的3个口令因系用户自己的亲友而未检索到等价图像，其它3个口令检索到了等价图像，经用户确认，每个口令及服务器所检索到的等价图像均属于同一人物。

步骤205：智能服务器为步骤202的6张口令图像匹配干扰图像。

步骤206：智能服务器将6个口令图像的等价图像及干扰图像发送至客户端。客户端不宜长时间不连接服务器。例如若客户端连续两天未连接，则客户端提示用户连接服务器。

如图3所示，本发明身份认证流程如下：

步骤301：客户端生成4套挑战图像集。

客户端对用户进行r＝4轮认证，故有4个口令人物被随机挑选出来分别包含在4套挑战图像集中，他们是爱丽丝、外孙、赵燕、潘文。

依照客户端常用的图像集布局方式，设置每套挑战图像集含有12(4×3)张图像，包含1张口令图像(可用等价图像替换)和11张干扰图像。其中，对应人物为外孙的口令图像没有可替换的等价图像，则此口令图像及其干扰图像在客户端显示前随机进行图像左右对称翻转。

步骤302：用户识别口令进行身份认证，认证进行4轮，每轮认证客户端显示一套挑战图像集供用户识别口令。

步骤303：若用户在上述4轮认证中全部正确的识别出了其预设的口令人物，则系统最终判定用户合法，否则最终判定用户非法。

综上所述，本发明提供的一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统，客户端使用用户熟知人物的肖像作为口令以提高用户友好性；服务器可智能扩充数据库，在设置时可协助用户设置口令，并为口令图像检索等价图像、匹配干扰图像，提高了认证系统的抗偷窥性。

以上所述实施例仅为更好的说明本发明的目的、技术方案和有益效果。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于包括：客户端和智能服务器，其中：

客户端，直接与用户进行交互，并通过网络连接智能服务器进行通信；客户端作用有三，一是在设置口令时供用户选择肖像作为口令图像，口令图像是用户自己所熟知人物的肖像，它由用户自行获取并上传至智能服务器，或来自智能服务器的推荐并经用户确认；二是在用户身份认证过程中，显示挑战图像集以供用户通过选取的方式识别口令图像；三是在用户身份认证结束后给出认证结果；

智能服务器，创建并维护口令图像的数据库，将用户上传的口令图像补充到数据库中，且能从因特网中检索图像来补充至数据库中；同时对用户而言其作用是帮助用户设置口令图像，以及为口令图像从数据库中检索等价图像，并根据标签匹配干扰图像，并发送给客户端；

所述用户身份认证的过程由r轮组成，r≤p，r宜大于1小于p，p为口令图像的个数，相应的r轮认证过程中所采用的r个口令图像从全部p个口令图像中随机选取得到；客户端在r轮认证过程中的每一轮显示一套挑战图像集，以供用户识别口令，并在r轮认证都结束后才给出认证结果：r轮认证全部正确，身份认证才通过；只要有1轮认证错误，身份认证就不通过；

所述客户端，在初始化时还用于引导用户在其设置口令图像时为所述口令图像标注标签，并用此标签作为口令图像人物的属性，用户根据对口令图像人物的熟知程度对标签进行标注；

所述挑战图像集包含至少一张口令图像和一批属性接近之的干扰图像；

所述挑战图像集中口令图像用其等价图像替换；

所述智能服务器为口令图像检索等价图像时，从数据库中检索与用户的口令图像的标签完全相同的图像；如果检索到与口令图像的标签完全相同的图像，则由用户本人确认该图像与口令图像是否属于同一人物，确定属于同一人物的图像才能确定成为此口令图像的等价图像；如果没有检索到与口令图像的标签完全相同的图像，则此口令图像无等价图像；无等价图像的口令图像及其干扰图像在客户端显示前随机的进行预处理。

2.根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述标签有若干项，包括必须标注标签项和可选标注标签项；标签值是用户手工填写输入的，或是从系统提供的多个选项中选择的。

3.根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述智能服务器帮助用户设置口令图像时，对用户上传的p个口令图像进行检查，若检查发现用户口令图像之间的内在差异性过低，则向用户推荐口令图像以增大口令图像间的差异性；用户对智能服务器推荐的口令图像再进行确认，以保证口令图像人物仍然是自己所熟知。

4.根据权利要求3所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述预处理包括图像白雾化、图像左右对称翻转。

5.根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述用户的口令图像能够通过匹配而成为其它用户的口令图像的干扰图像。

6.根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述客户端，每隔一定时间会访问智能服务器，进行口令图像的等价图像及干扰图像的更新；如果用户长时间没有联网，客户端能够提醒用户连接网络；当服务器为用户从因特网或其他用户处获取到新的等价图像时，仍需经用户自己确认。

7.根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：所述智能服务器能根据用户的需求提供口令恢复或重置功能，以当用户自身想不起来其口令时，服务器能以用户预设的方式将口令标签项中姓名或代号的标签值发送给用户以帮助用户回忆起口令，或者以某种形式将口令重置。

8.一种基于肖像和智能服务器的身份认证方法，适用于根据权利要求1所述的基于肖像和智能服务器的身份认证系统，其特征在于：

包括初始化设置和身份认证两部分；

所述初始化设置流程如下：

步骤201：用户通过客户端上传肖像给智能服务器作为口令图像；

步骤202：智能服务器对用户上传的口令图像进行检查，如果口令图像之间的内在差异性过低则向用户推荐口令图像，用户最终从推荐口令图像中选择自己熟悉人物的肖像使用，从而确定最终要使用的全部口令图像；

步骤203：智能服务器将用户口令图像保存到数据库中；

步骤204：智能服务器为步骤202的口令图像检索等价图像；

步骤205：智能服务器为步骤202的口令图像匹配干扰图像；

步骤206：智能服务器将口令图像的等价图像及干扰图像发送至客户端；

所述身份认证流程如下：

步骤301：客户端生成r套挑战图像集；

步骤302：用户识别口令进行身份认证，认证进行r轮，每轮认证客户端显示一套挑战图像集供用户识别口令；

步骤303：若用户在上述r轮认证中全部正确的识别出了其预设的口令人物，则系统最终判定用户合法，否则最终判定用户非法。