CN113158213B - 一种基于活体验证的数据传输方法及系统 - Google Patents

一种基于活体验证的数据传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及身份验证领域，公开了一种基于活体验证的数据传输系统，包括数据源端和显示端，数据源端采集用户活体信息与数据进行第一次混合编码，加密后进行存储。在显示源端访问数据时，采集用户活体信息进行验证，同时还要采集显示端活体信息，用显示端活体信息与加密后的数据进行第二次混合编码后发送给显示端，即使第三方掌握了用户活体信息，但是没有显示端活体信息，无法获取完整的数据，从而保证了数据的安全。

Description

一种基于活体验证的数据传输方法及系统
技术领域
本发明涉及身份验证领域，具体涉及一种基于活体验证的数据传输方法及系统。
背景技术
如今是数字互联网时代，大量的个人数据存储在云端服务器，并在网络中传输。其中第一部分数据是用户愿意共享的，自愿发送到网络平台上的；第二部分是用户与某些机构共同拥有并承担保密协议的，比如银行电子账单；至于第三部分，比如用户家庭摄像头数据、个人电子邮件、视频聊天等数据，是用户不愿意共享的个人隐私。对于这些不愿意共享个人隐私数据，存储在本地或云端，一般是采用通用的加密算法和网络安全机制，但是云服务提供商是有办法访问到这些数据的，因此导致用户想要保护的数据被泄露。
目前常用的访问授权方法，是输入密码、手机验证码或脸部识别的方法来进行验证，但是这些验证信息在传输过程中有可能会被第三方截获，第三方截获了验证信息后也能访问用户的隐私数据，也导致了用户想要保护的数据泄露。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于活体验证的数据传输方法及系统，解决用户想要保护的数据在存储和传输过程中被泄露的问题。
本发明提供的基础方案：一种基于活体验证的数据传输系统，包括数据源端和显示端，其特征在于：所述数据源端包括第一活体采集模块，第一加密模块，存储模块，验证模块，第二加密模块，所述显示端包括第二活体采集模块，请求数据模块，解码模块；
第一活体采集模块：用于采集授权用户的用户活体信息并存储；
第一加密模块：对数据源端中的数据进行压缩编码，然后再与第一活体采集模块采集到的用户活体信息与数据混合编码加密，得到初次加密数据；
存储模块：用于存储初次加密数据，包括本地存储器和云端存储器；
第二活体采集模块：用于采集授权用户请求访问数据时用户活体信息的显示端活体信息；
请求数据模块：向数据源端请求初次加密数据，同时发送第二活体采集模块采集到的用户活体信息和显示端活体信息；
验证模块：用于验证显示端发送过来的用户活体信息，验证成功调取请求的初次加密数据，验证失败中止请求；
第二加密模块：用于将显示端活体信息和请求的初次加密数据进行混合编码，得到二次加密数据，将二次加密数据传送给显示端；
解码模块：接收请求到的数据，将二次加密数据解码、重组、显示。
本发明的原理及优点在于：数据源端采集授权用户的用户活体信息，将用户活体信息与数据进行混合加密得到初次加密数据，然后进行存储。用户在显示端请求初次加密数据的时候，采集用户活体信息和实时的显示端活体信息，与数据获取请求一同发给数据源端。数据源端将接收到用户活体信息与之前录入的用户活体信息对照，对照成功后将显示端请求的初次加密数据和显示端活体信息做混合编码，得到二次加密数据，将二次加密数据发送给显示端，显示端接收到请求的数据，将数据解码重组之后显示。
将数据与用户活体信息进行混合编码，用户访问初次加密数据时，需通过活体验证才能访问，增加了数据安全性。并且将用户实时的显示端活体信息与初次加密数据再次混合编码，得到二次加密数据，即使数据在传输过程中被第三方所截获，但是由于没有用户的显示端活体信息，所以解码获得这些数据，进一步增加了数据安全性。
进一步，所述第一加密模块包括多用户加密模块，所述多用户加密模块将多个授权用户的用户活体信息与数据分别进行混合加密，将每个用户活体信息与数据混合加密后得到的初次加密数据分别存储，任一授权用户的用户活体信息都能通过验证模块的验证。
将一份数据和多个用户的活体信息分别混合加密，使多个授权用户都能够在不同的显示端向数据源端请求数据并通过验证。
进一步，所述第一加密模块包括比特抽取模块，在平均每N个比特中抽取比特时，抽取N个比特中的第一个比特，将被选取的比特集复制为M份，形成M份比特集，一份比特集与一个用户活体信息进行混合编码，形成M个混合编码比特集，M为用户的数量。
比特抽取模块在平均每N个比特中，抽取一个比特，用被选取的与每个授权用户的用户活体信息进行混合编码，形成M个比特集，这样数据存储量只增大（N+M-1）倍，与现有技术中将所有比特复制M份相比，使多用户混合编码时需要的存储空间更少。
进一步，所述第二加密模块将显示端发送过来的显示端活体信息和初次加密数据中没有参加混合加密的比特进行混合编码加密，得到二次加密数据，此时二次加密数据包括与用户活体信息混合加密的第一加密数据、与显示端活体信息混合加密的第二加密数据，所述解码模块包括第一解码模块和第二解码模块，所述第一解码模块用于解码第一加密数据，所述第二解码模块用于解码第二加密数据。
第二加密模块将接收到的显示端活体信息与之前每N个比特中没有参与混合加密的比特进行混合加密，加密后的数据传送到显示端后还需要显示端活体信息才能解码，将数据分为两段，若二次加密数据被第三方获取，由于第一加密数据只有少量比特参与了混合加密，即使第三方获取了用户信息，解码得到的数据也非常有限，且不连贯；而第三方没有显示端活体信息，无法解码第二加密数据，并且与现有技术中将全部比特进行加密相比，减少了计算机的运算。
进一步，其特征在于：所述用户活体信息为用户的持久性特征信息，显示端活体信息为用户获取数据的当前时间和场景下的特征信息。
第一采集模块采集的数据需要长期与显示端的数据进行混合加密，因此采集用户的持久性特征信息，持久性特征信息指的是五官、指纹、虹膜等不会随时间发生变化的特征，并且具有唯一性和不可复制性，只有该用户的特征信息能够通过验证，并且用户不需要经常重新录入特征信息；第二采集模块采集到是数据只需要在用户请求数据时才会用到，采集用户当前时间、地点下的特征信息，使显示端活体信息更加具有标志性，进一步增强了数据的安全性。
进一步，还包括活体建模模块，所述活体建模模块根据采集到的用户活体信息和显示端活体信息，自主生成一套用户活体信息和显示端活体信息的建模逻辑。
活体建模模块，根据采集不同的用户活体信息，分析出用户活体信息中最具标志性的特征，并且在采集显示端用户信息时，通过不同的维度采集显示端活体信息，通过不同的建模逻辑，避免了第三方破解用户活体信息和显示端活体信息的建模逻辑的可能，进一步确保了数据的安全性。
进一步，还包括协议生成模块，所述协议生成模块根据用户请求的数据和请求数据的状态，自主选择通信协议。
协议生成模块，根据用户请求数据的机密性以及长度、请求数据的时间、频率作为训练样本，在不同情况下选择不同的通信协议。
进一步，一种基于活体验证的数据传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
S101：数据源端采集用户活体信息；
S102：数据源端将数据与采集到的活体信息混合加密，得到初次加密数据，然后存储；
S103：显示端发起数据请求；
S104：显示端采集用户活体信息和显示端活体信息；
S105：显示端向数据源端请求初次加密数据，同时向数据源端发送用户活体信息和显示端活体信息；
S106：数据源端收到请求以及用户活体信息和显示端活体信息；
S107：数据源端将接收到的用户活体信息进行比对；
S108：数据源端比对成功，将数据与显示端活体信息混合加密，得到二次加密数据，然后传送给向显示端；
S109：显示端接收二次加密数据，并将数据解码重组然后显示。
进一步，所述S102还包括以下步骤：
S201：将数据的全部比特均分为多段，每段包括N个比特；
S202：在每N个比特中抽取一个比特与用户活体信息进行混合加密，得到初次加密数据；
S203：将初次加密数据进行存储。
进一步，所述S107和S108之间还包括以下步骤：
S301：抽取初次加密数据中没有与用户活体信息进行混合加密的比特；
S302：将没有与用户活体信息混合编码的比特与显示端活体信息进行混合加密，得到二次加密数据，此时，二次加密数据包括与用户活体信息混合加密的第一加密数据、与显示端活体信息混合加密的第二加密数据；
所述S108还包括以下步骤：
S401：将第一加密数据解码；
S402：将第二加密数据解码；
S402：将分别解码获得的数据组合获得完整的数据。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例数据源端加密存储数据的流程示意图；
图3为本发明实施例显示端请求数据的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例基本如附图1所示：包括数据源端和显示端，数据源端包括数据，第一活体采集模块，第一加密模块，存储模块，验证模块，第二加密模块，自主学习模块；显示端包括第二活体采集模块，请求数据模块，解码模块。
数据源端中的数据为用户想要保护，不愿意公开的隐私数据。
显示端为用户远程访问数据的设备。
第一活体采集模块采集用户活体信息，用户活体信息是用来唯一标定一个活体用户，可以是用户的面部特征，声纹，虹膜和指纹等特征模型，这些特征是一个用户所独有，且不会随时间发生太大变化，将这些特征建模并存储，并且可以存储多个用户的用户活体信息。
第一加密模块，当有新的数据录入数据源端，通过传统的压缩码算法进行压缩编码，第一加密模块还包括比特提取模块，比特提取模块将压缩编码后的数据分为多个比特段，每个比特中有N个比特，在N个比特中提取一个比特与每个用户活体信息进行混合编码，然后将混合加密后的数据保存在存储模块。
存储模块，用于存储第一次混合加密后的存储数据，可以是本地存储器或者是云端存储器，并且还可以对混合加密后的数据进行通用加密。
第二活体采集模块，在用户想要访问数据源端时采集用户的用户活体信息和显示端活体信息，首先采集用户活体信息，并且还会使用户做出一些指定动作，比如张嘴、摆头等，证明是用户本人在执行操作，而不是照片或者视频。然后采集显示端活体信息，显示端活体信息为用户当前的机器特征，时间，地点，用户当前的个人特征，比如用户当前的上衣颜色、花纹等，这些特征是用户当前环境下的状态特征，对用户起一个标志性的作用，只在当前时刻地点有效。
请求数据模块，向数据源端请求数据，同时传送用户活体信息的显示端活体信息。
验证模块，接受请求模块传送过来用户活体信息，与之前录入的用户活体信息对照。
第二加密模块，在验证通过之后，将没有与用户活体信息进行混合编码的比特与显示端活体信息进行混合编码，并将经过第二次混合编码的数据传送给显示端。
解码模块，包括第一解码模块和第二解码模块，第一解码模块用于解码与用户活体信息混合编码的数据，第二解码模块用于解码与显示端活体信息进行混合编码的数据，两段数据解码完成后组合为完整的数据。
活体建模模块，在本实施例中以采集用户面部特征作为用户活体信息为例，在采集面部特征的时候，根据拍摄到的用户面部照片，分析出面部最具标志性的特征，比如用户脸上的伤疤、痣的位置和数量、皱纹等，围绕这些标志性特征进行建模。当采集显示端活体信息时，采集用户变化最大的特征，比如用户换了发型、换了衣服、带了眼镜等面部特征，若此时用户周围还有标志性建筑、指示牌、路标等地理性特征，同时提取这些特征进行建模，通过幻化的建模方式，避免了第三方建模逻辑的可能。
协议生成模块，在不同的情况下选择不同的通信协议，根据分析用户请求的数据和用户的状态，自主采用不同的通信协议。比如在用户请求的数据较机密时，采取安全性更高的通信协议，确保数据的安全性；当用户请求的数据是频率较频繁的时候，采用效率较快的协议。
数据存储的方法如图2所示，显示端先采集用户活体信息，然后将数据分为多段，每段中有8个比特，在每8个比特中取第一个比特与用户活体信息进行混合编码，得到初次加密数据，然后将初次加密数据进行存储。
数据传输方法如图3所示，显示端发起请求，然后采集用户活体信息和显示端活体信息，向数据源端发起请求，请求初次加密数据，同时发送用户活体信息和显示端活体信息，数据端将用户活体信息进行验证，若验证通过，则调取显示端请求的初次加密数据，并将没有参与混合加密的比特与显示端活体信息进行混合加密，得到二次加密数据，此时的二次加密数据包括与用户活体信息混合加密的第一加密数据、与显示活体信息混合加密的第二加密数据。然后将第二加密数据发送至显示端，显示端接受请求到的二次加密数据，分别解码第一加密数据和第二加密数据，然后组合得到完整的数据。
具体实施过程如下：
本实施例以家用监控摄像头为例，家用室内摄像头一般用来监控家中的老人或者小孩的实时情况，或者是家中没人的时候做安防监控，这些视频数据涉及到个人隐私，是用户不愿意向外界透露的。
本实施例中有三位授权用户：用户A，用户B，用户C。
用户A，用户B，用户C分别通过第一活体采集模块录入用户活体信息，在本实施例中用户活体信息为面部特征，通过不同角度拍摄人脸视频建立人脸特征参数模型，并且通过机器自主学习，针对不同用户，采集用户面部最具标志性的特征进行建模，比如伤疤、痣的位置和数量、最明显的皱纹，采集建模完成后存储，在本发明其他实施例中用户活体信息还可以增加虹膜、声纹、指纹等特征。
摄像头录入的视频数据通过第一加密模块通过传统压缩码算法，比如H.264进行压缩编码，然后通过比特抽取模块，将视频数据的全部比特分为多段，在本实施例中，每段比特集中有8个比特，抽取每段8个比特中的第一个比特和三位用户的用户活体信息进行混合编码，混合编码后的视频数据保持进存储模块中。在本发明的其他实施例中，抽取比特的方式还可以是用户A抽取比特集中第一个比特进行混合编码，用户B抽取比特集中第二个比特进行混合编码，用户C抽取比特集中第三个比特进行混合编码，以此类推；也可以采用更复杂的方法比如哈希函数。
当用户A在显示端请求观看视频时，首先通过第二活体采集模块采集用户活体信息和显示端活体信息，这里的显示端活体信息是用户当前环境下的特征信息，包括MAC地址、时间、地点、用户A当前的穿着。第二活体采集模块会给用户一些动作指令，在转头、点头、张嘴、眨眼中随机抽取两个动作指令排列组合，当用户A完成这些动作之后，请求数据模块才会向数据源端发送请求，同时提交用户活体信息和显示端活体信息。
数据源端接收到请求之后，验证模块从第一活体采集模块中调取用户A的用户活体信息，与显示端传输过来的用户活体信息进行比对，比对成功后，将存储模块中和用户A的用户活体信息进行混合加密的数据以及显示端活体信息提交给第二加密模块。
第二加密模块将视频数据中没有混合加密的比特与用户A的显示端活体信息进行混合加密，然后将两段混合加密后的数据同时发送给显示端，在本发明其他实施例中还可以将两端数据先后发送、通过不同的信道分别发送两段数据。
显示端接收到，将数据递交给解码模块，解码模块中的第一解码模块将与用户A的用户活体信息进行混合编码的数据解码，第二加密将与用户A的显示端活体信息进行混合编码的数据解码，两段数据解码完成后拼凑成完整的视频数据，在显示端播放。
用户B和用户C也可以通过上述步骤在不同的显示端请求视频数据。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种基于活体验证的数据传输系统，包括数据源端和显示端，其特征在于：所述数据源端包括第一活体采集模块，第一加密模块，存储模块，验证模块，第二加密模块，所述显示端包括第二活体采集模块，请求数据模块，解码模块；
第一活体采集模块：用于采集授权用户的用户活体信息并存储；
第一加密模块：对数据源端中的数据进行压缩编码，然后再与第一活体采集模块采集到的用户活体信息混合编码加密，得到初次加密数据；
存储模块：用于存储初次加密数据，包括本地存储器和云端存储器；
第二活体采集模块：用于采集授权用户请求访问数据时的用户活体信息的显示端活体信息；
请求数据模块：向数据源端请求初次加密数据，同时发送第二活体采集模块采集到的用户活体信息和显示端活体信息；
验证模块：用于验证显示端发送过来的用户活体信息，验证成功调取请求的初次加密数据，验证失败中止请求；
第二加密模块：用于将显示端活体信息和请求的初次加密数据进行混合编码，得到二次加密数据，将二次加密数据传送给显示端；
解码模块：接收请求到的数据，将二次加密数据解码、重组、显示；
所述第一加密模块包括比特抽取模块，在平均每N个比特中抽取比特时，抽取N个比特中的第一个比特，将被选取的比特集复制为M份，形成M份比特集，一份比特集与一个用户活体信息进行混合编码，形成M个混合编码比特集，M为用户的数量；
所述第二加密模块将显示端发送过来的显示端活体信息和初次加密数据中没有参加混合加密的比特进行混合编码加密，得到二次加密数据，此时二次加密数据包括与用户活体信息混合加密的第一加密数据、与显示端活体信息混合加密的第二加密数据，所述解码模块包括第一解码模块和第二解码模块，所述第一解码模块用于解码第一加密数据，所述第二解码模块用于解码第二加密数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于活体验证的数据传输系统，其特征在于：所述第一加密模块包括多用户加密模块，所述多用户加密模块将多个授权用户的用户活体信息与数据分别进行混合加密，将每个用户活体信息与数据混合加密后得到的初次加密数据分别存储，任一授权用户的用户活体信息都能通过验证模块的验证。
3.根据权利要求2所述的一种基于活体验证的数据传输系统，其特征在于：所述用户活体信息为用户的持久性特征信息，显示端活体信息为用户获取数据的当前时间和场景下的特征信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于活体验证的数据传输系统，其特征在于：还包括活体建模模块，所述活体建模模块根据采集到的用户活体信息和显示端活体信息，自主生成一套用户活体信息和显示端活体信息之间的建模逻辑。
5.根据权利要求4所述的一种基于活体验证的数据传输系统，其特征在于：还包括协议生成模块，所述协议生成模块根据用户请求的数据和请求数据时的状态，自主选择通信协议。
6.一种基于活体验证的数据传输方法，其特征在于：包括以下步骤：
S101：数据源端采集用户活体信息；
S102：数据源端将数据与采集到的活体信息混合加密，得到初次加密数据，然后存储；
S103：显示端发起数据请求；
S104：显示端采集用户活体信息和显示端活体信息；
S105：显示端向数据源端请求初次加密数据，同时向数据源端发送用户活体信息和显示端活体信息；
S106：数据源端收到请求以及用户活体信息和显示端活体信息；
S107：数据源端将接收到的用户活体信息进行比对；
S108：数据源端比对成功，将初次加密数据与显示端活体信息混合加密，得到二次加密数据，然后传送给显示端；
S109：显示端接收二次加密数据，并将二次加密数据解码重组然后显示；
所述S102还包括以下步骤：
S201：将数据的全部比特均分为多段，每段包括N个比特；
S202：在每N个比特中抽取一个比特与用户活体信息进行混合加密，得到初次加密数据；
S203：将初次加密数据进行存储；
所述S108之间还包括以下步骤：
S301：抽取初次加密数据中没有与用户活体信息进行混合加密的比特；
S302：将没有与用户活体信息混合编码的比特与显示端活体信息进行混合加密，得到二次加密数据，此时，二次加密数据包括与用户活体信息混合加密的第一加密数据、与显示端活体信息混合加密的第二加密数据；
所述S109还包括以下步骤：
S401：将第一加密数据解码；
S402：将第二加密数据解码；
S402：将分别解码获得的数据组合获得完整的数据。
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