CN1912795A

CN1912795A - 基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统

Info

Publication number: CN1912795A
Application number: CN 200510090086
Authority: CN
Inventors: 王珽; 韩晓舟
Original assignee: Beijing Zhongtian Yiwei Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongtian Yiwei Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-14

Abstract

本发明公开了一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统，方法为：(1)存储介质同时存储有系统需要进行读写的用户信息和用户的指纹信息；(2)认证系统对存储介质是否合法进行认证，若未通过则结束，否进步骤(3)；(3)进行指纹信息识别，若通过则获得读写存储介质数据存储区的权限；否则结束。系统包括认证装置和存储介质，认证装置包括CPU、存储器、输入输出单元、压电/热电真皮层指纹传感器、指纹识别模块和身份卡识别模块，存储介质用于存储用户指纹信息及其受保护的用户信息；压电/热电真皮层指纹传感器连接于认证装置，指纹识别模块和存储介质身份识别模块均连接于认证装置总线，身份认证通过后才能对所述存储介质数据存储区进行读写。本发明实现了对身份卡读写前的脱机身份认证。

Description

基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统

技术领域

本发明涉及一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统，尤其涉及一种可通过多渠道识别并可脱机比对的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统。

背景技术

身份鉴别和认证是用来防止计算机系统、门禁、银行系统等被非授权用户或进程侵入的技术手段，属于第一道防线。或者在访问控制时，经常需要区分不同的用户，根据不同的用户分配不同的访问权限。身份鉴别和认证是安全认证系统的关键基础。

目前，在各种信息系统中，比较常见的信息读写权限身份认证方法都是使用密码作为身份认证的方法。而密码的安全性存在很大危险，主要表现在以下几个方面：

1、使用键盘输入密码时隐蔽性不好，易被窥视，导致密码泄露；

2、一般而言，用户喜欢用容易记忆的生日、节日或特殊数字作为密码，容易被破译；

3、计算机只认密码不认人，身份卡和密码一旦被盗用、仿制或泄露，出现问题时责任不明、无法确定作案者身份。

因此，目前的这些信息读写权限认证方式存在较大的安全缺陷，有较大的安全风险。

发明内容

针对上述现有常用身份认证的读写系统中所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种安全可靠的、可脱机认证身份的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法与系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法，包括以下步骤：

(1)将用户的指纹信息输入存储介质，该存储介质同时存储有识别该存储介质的认证信息；

(2)在进行用户身份认证时，将所述存储介质连接于认证系统，所述认证系统读取存储介质的认证信息，首先对所述存储介质是否合法进行认证，若认证未通过则认证过程结束，否则进入步骤(3)；

(3)所述认证系统提示用户进行即时指纹提取，并对用户的指纹信息现场采集，同时读取所述存储介质中存储的指纹信息，并将采集到的即时指纹信息和所述存储介质中存储的指纹信息进行比对，若匹配则开放相应的访问权限或获得读写所述存储介质数据存储区的权限；否则认证过程结束。

一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，包括认证装置和由用户携带的存储介质，所述认证装置包括通过总线连接的CPU、存储器和输入输出单元，所述存储介质用于存储用户指纹信息及要对该存储介质的读写信息；所述的认证装置还包括用于指纹信息提取的压电/热电真皮层指纹传感器、指纹识别模块和身份卡识别模块，所述压电/热电真皮层指纹传感器通过A/D转换器连接于所述认证装置总线，所述指纹识别模块和存储介质身份识别模块均连接于所述认证装置总线；所述存储介质连接于所述输入输出单元后，所述CPU读取所述身份卡中存储的认证信息，并由所述存储介质身份识别模块进行认证，若未通过则通过输入输出单元提示认证结束，否则提示用户进行用户即时指纹采集，用户将手指放于压电/热电真皮层指纹传感器后，将自动提取用户的指纹信息，同时所述认证装置读取所述存储介质中存储的指纹信息，并由指纹识别模块进行比对，若通过则开放访问权限或获得读写所述存储介质数据存储区的权限；否则提示认证结束。

本发明使用指纹识别方式而替代密码身份识别方式，并采用IC卡预先存储待识别用户的指纹信息，作身份验证的基础指纹信息，这大大加强了认证安全性，增加了对存储介质读写认证的强度，基本杜绝了非法读写；本发明将先进的指纹识别技术、计算机控制处理技术、安全认证(PSAM)卡技术、通信技术相结合，并使用IC卡、USB KEY(数字证书)卡作为身份卡，进行指纹信息的存储，实现了介质读写身份认证的唯一性、准确性、不可丢失性、不可仿制和不可授予性以及不可抵赖性。真正实现了系统对“人”的识别。另外，本发明可实现身份认证整个过程实现脱机比对，增加了整个系统的安全性。本发明可用于银行系统、PC、服务器及门禁系统等。另外，本发明的指纹存储介质还可为具有信息处理能力的CPU卡，其不但具有存储功能，还可单独完成对用户的指纹信息进行识别，本发明实现了对身份卡读写的最大保护，并具有很大的实用灵活性。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图；

图2是本发明系统的结构示意图；

图3是本发明的CPU卡的结构示意图；

图4是本发明的KEY认证结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明主要包括以下几个步骤：

用户的指纹信息输入存储介质的步骤，本发明的存储介质可为较常用的IC卡或USB KEY；首先通过压电/热电真皮层指纹传感器将用户的指纹信息读取，获取指纹图像，然后通过识别芯片对指纹图像进行初步处理，使之更加清晰可辨。指纹辨识软件建立指纹的“数字表示特征”数据，将指纹特征值转换成特征数据。指纹是由多种“脊”状图形构成，类似于山脊，由于纹路不连续，脊状图形多种多样，诸如分岔、弧形、交叉、三角等，称为指纹特征值。识别软件将这些脊状图形进行坐标定位，进而从坐标位置上标示出特征点。通过以上方法生成个人指纹特征模板。将需要上述用户的指纹信息存储在个人的身份卡(IC卡或USB KEY下同)中，同时身份卡中存储系统需要读取的诸如账号、密码、CA证书、密钥、权限代码等信息，即将用户指纹信息与需要进行读写的信息保存在同一物理介质中。

在进行用户身份认证时，将存储介质通过相应的连接口(IC卡读卡接口或USB接口)连接于认证装置，该认证装置首先读取IC卡或USB KEY自身的认证信息，首先对该IC卡或USB KEY是否合法进行认证，若认证未通过则认证过程结束，并提示用户；若对IC卡或USB KEY认证通过，则认证装置提示用户进行即时指纹提取，对用户的指纹信息进行现场采集，并经前述指纹图像处理步骤处理。认证装置同时读取IC卡或USB KEY中存储的指纹信息，并与采集到的即时指纹信息进行比对。具体的比对方式为，认证装置调用指纹比对算法，通过模糊比较的方法，把身份卡中的指纹模板和实时采集到的指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。若匹配则向系统返回通过信息。若为本发明是用于门禁系统的认证的，则向门禁系统输入开启信号，向用户开启门禁；若用于PC认证，则向PC输出认证通过信息和该用户相关信息，开放为该用户设置的访问权限；或允许认证装置对身份卡内的信息进行读写操作，比如发送帐户名、密码、权限代码、CA证书、密钥；或对此次认证进行记录，将认证记录写入身份卡。例如本发明可用于交通管理系统，认证通过后可由管理者输入违章处罚信息等。

本发明整体包括认证装置和身份卡两部分。其中，认证装置包括MCU(MicroController Unit，微处理器)、IC卡控制器、存储器和输入输出单元。如图2所示，本发明的MCU可用DSP芯片或ARM来实现。DSP(数字信号处理器)是一种具有特殊结构的微处理器。它可以用来快速地实现各种数字信号处理算法，尤其广泛应用在二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像增强、动画、机器人视觉等方面。而ARM是一种32位处理器，是高性能、低功耗、低成本的嵌入式微处理器。作为32位嵌入式RISC微处理器它提供嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)两个前沿特性。智能卡和SIM卡的安全应用是ARM处理器主要的应用领域之一。本发明微处理芯片可采用TI公司的C5000、C6000DSP芯片或ARM公司的ARM7或ARM9。

本发明的IC卡控制器用于识别IC卡的合法性，并完成与MCU之间的数据交互、读写IC卡。该IC卡控制器通过RS232或RS485串行通信接口连接于微处理器。这里，串行通信接口也可以是多通道缓冲串口(McBSP)、连接口(Linkport)、内部集成电路总线(I2C)接口、串行外设接口(SPI)等。

本发明认证装置的存储器包括闪存(Flash)、电可擦写只读存储器(EEPROM)，其中，EEPROM用于操作系统及相关控制程序的存储，Flash用于一般数据的存储。本发明的输入输出单元包括用于指纹信息采集的压电/热电真皮层指纹传感器(Fingerprint Sensor)、PSAM卡、显示屏和键盘等。IC卡及PSAM卡通过7816接口与IC卡控制器连接，PSAM卡用于对IC卡的合法性进行验证。闪存及电可擦写只读存储器与微处理器通过DMA(直接存储器存取)总线连接，这样，待发送数据可直接发送至相应的目的地址，仅产生一次中断开销即可完成数据的发送，大大提高了数据处理速度。

本发明的PSAM卡由以下部分组成：微处理器(CPU)及加密逻辑、内存(RAM)、程序区(ROM)、数据区(EEPROM)及通讯端口(I/O)。用户数据存放在被加密逻辑保护的EEPROM中，COS掩膜在ROM中，以保证代码安全。在操作卡片过程中，过程密钥被生成后放在RAM空间中，并且一些临时数据也将保存在RAM中，掉电后自动丢失，保证其安全性。PSAM卡和身份IC卡在发卡的过程中存储有一对密钥，当IC卡插入本发明的认证装置时，PSAM卡会自动验证IC卡密钥、ID的合法性，如果验证通过，则可以读取身份IC卡中的存储的指纹信息，否则验证中断。

本发明的MCU与外部系统之间通过RS232、RS485或USB、1394等连接方式连接，以便在认证通过后将认证信息发送至该外部系统，或通过这些接口完成对身份卡的读写。

如图2、3所示，本发明的身份卡除了一般的IC卡或USB KEY外，还可以是具有数据处理能力的IC卡。IC卡可采用带COS(Card Operation System)的CPU卡，该卡的组成部分及功能如下：CUP及加密逻辑：保证EEPROM中数据安全，使外界不能用任何非法手段获取EEPROM中的数据。RAM：COS工作时存放命令参数、返回结果、安全状态及临时工作密钥的区域。ROM：存放COS程序的区域。EEPROM：存放用户应用数据区域，COS将用户数据以文件形式保存在EEPROM中，在满足用户规定的安全条件时，可进行读或写。指纹信息即存储在这个区域。本发明利用IC卡进行指纹模板提取时可批量集中进行。还可以利用IC卡控制器将IC卡中的指纹特征数据读取并发送至本发明认证装置的微处理器，微处理器可同时将其存储于flash中以便下次认证时进行调用。使用具有COS功能的CPU卡作为身份卡，使本发明可以将指纹比对的过程在身份卡的COS中进行。COS是片内操作系统，它担负着芯片的安全、通信、文件数据管理、执行交易命令流程和异常状态下的自我保护任务。在这种方法下本发明认证装置的微处理芯片只负责指纹图像的加强和指纹模板的生成，然后将该指纹模板送入身份卡(CPU卡)中。身份卡将其中存储的指纹模板与微处理芯片送进的指纹模板进行比对，如果比对成功，则可以进行身份卡的读写或返回匹配成功信息，如果比对失败则认证结束。该方法指纹比对在卡内完成，即整个比对过程都在卡内加密的环境中完成，因此具有更高的安全性。

本发明的身份认证通过后才开放为该用户设置的访问权限；或允许本发明的认证装置对身份卡内的信息进行读写操作，比如发送帐户名、密码、权限代码、CA证书、密钥；或对此次认证进行记录，将认证记录写入身份卡。本发明身份验证的安全性和可靠性，保障了对存储介质读写的严格认证。

如图4所示，本发明的身份卡是USB KEY，直接通过本发明认证装置的USB接口插入即可。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将用户的指纹信息输入存储介质，该存储介质同时存储有认证系统需要进行读写的信息；

(3)所述认证系统提示用户进行即时指纹提取，并对用户的指纹信息现场采集，同时读取所述存储介质中存储的指纹信息，并将采集到的即时指纹信息和所述存储介质中存储的指纹信息进行比对，若匹配则向用户开放对所述存储介质相应的访问权限或获得读写所述存储介质数据存储区的权限；否则认证过程结束。

2.根据权利要求1所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法，其特征在于，所述存储介质可为具有存储功能的IC卡或数字证书卡。

3.根据权利要求1所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法，其特征在于，所述存储介质可为具有片内操作系统的CPU卡，包括CUP、随机存储器、只读存储器和电可擦写只读存储器，所述随机存储器、只读存储器和电可擦写只读存储器通过数据及控制线连接于所述CUP；该CPU卡可读取所述认证装置采集的即时指纹信息，并在该CPU卡内完成指纹比对，并将匹配结果返回至所述认证装置。

4.根据权利要求1所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证方法，其特征在于，所述存储介质的合法性认证包括密钥认证、ID认证。

5.一种基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，包括认证装置和由用户携带的存储介质，所述认证装置包括通过总线连接的CPU、存储器和输入输出单元，其特征在于，所述存储介质用于存储用户指纹信息及该存储介质的身份认证信息；所述的认证装置还包括用于指纹信息提取的压电/热电真皮层指纹传感器、指纹识别模块和身份卡识别模块，所述压电/热电真皮层指纹传感器通过A/D转换器连接于所述认证装置总线，所述指纹识别模块和存储介质身份识别模块均连接于所述认证装置总线；所述存储介质连接于所述输入输出单元后，所述CPU读取所述身份卡中存储的认证信息，并由所述存储介质识别模块进行认证，若未通过则通过输入输出单元提示认证结束，否则提示用户进行用户即时指纹采集，用户将手指放于压电/热电真皮层指纹传感器后，将自动提取用户的指纹信息，同时所述认证装置读取所述存储介质中存储的指纹信息，并由指纹识别模块进行比对，若通过则向用户开放操作终端的用户相应的访问权限或获得读写所述存储介质数据存储区的权限；否则提示认证结束。

6.根据权利要求5所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，其特征在于，所述存储介质可为具有存储功能的IC卡或数字证书卡。

7.根据权利要求5所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，其特征在于，所述存储介质可为具有片内操作系统的CPU卡，包括CUP、随机存储器、只读存储器和电可擦写只读存储器，所述随机存储器、只读存储器和电可擦写只读存储器通过数据及控制线连接于所述CUP，该CPU卡可读取所述认证装置采集的即时指纹信息，并在该CPU卡内完成指纹比对，并将匹配结果返回至所述认证装置。

8.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，其特征在于，所述输入输出单元可包括安全认证卡、显示屏和键盘，其中所述安全认证卡用于读所述存储介质，并对其进行认证；所述显示屏和键盘分别用于显示和控制字符输入。

9.根据权利要求8所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，其特征在于，所述安全认证卡包括微处理器、内存、程序区、数据区及数据通讯端口，所述内存、程序区、数据区及通讯端口通过数据及控制线连接于所述微处理器。

10.根据权利要求5所述的基于指纹识别的脱机信息读写权限的身份认证系统，其特征在于，所述操作终端可为PC、服务器或门禁系统。