TWI741438B - 基於sim卡的認證方法、裝置與系統 - Google Patents

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Abstract

一種基於SIM卡的認證方法、裝置與系統，該認證方法包括如下步驟：SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼；SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼與存儲在SIM 卡的特徵碼；SIM卡返回比對結果。上述基於SIM卡的認證方法通過在SIM卡上存儲特徵碼並用於認證，通過SIM卡的硬體不可破解性來保護生物特徵信息的安全，而後在更換設備後只要將SIM卡插到新的設備上就完成了新設備的認證和初始化，避免新設備的初始化設置，方便使用。

Description

基於SIM卡的認證方法、裝置與系統
本發明涉及加密認證技術領域，尤其涉及一種基於SIM卡的認證方法、裝置與系統。
生物識別技術就是，通過電腦與光學、聲學、生物感測器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性（如指紋、人臉、虹膜等）和行為特徵（如筆跡、聲音、步態等）來進行個人身份的鑒定。一般通過感測器採集反應個人身份的生物特徵信息，而後進行比對，從而實現身份的驗證，當前指紋驗證在生物識別技術中的占比最大。
由於人體特徵具有人體所固有的不可複製的唯一性，這一生物金鑰無法複製，失竊或被遺忘，利用生物識別技術進行身份認定，安全、可靠、準確。而常見的口令、IC卡、條紋碼、磁卡或鑰匙則存在著丟失、遺忘、複製及被盜用諸多不利因素。因此採用生物特徵信息，可以不必攜帶大串的鑰匙，也不用費心去記或更換密碼。生物識別技術產品均借助于現代電腦技術實現，很容易配合電腦和安全、監控、管理系統整合，實現自動化管理。
目前的問題在於，用戶在更換一個新的手機等電子設備後，需要對手機重新初始化指紋或者人臉等生物特徵信息，而後才可以對新手機進行指紋認證或者識別，使用不便。
因此，本發明的目的，即在提供一種可解決在更換設備時需要重新初始化認證、使用不便的問題的基於SIM卡的認證方法。
於是，本發明基於SIM卡的認證方法，包括如下步驟：SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼；SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼與存儲在SIM 卡的特徵碼；SIM卡返回比對結果。
於是，本發明基於SIM卡的認證方法，包括如下步驟：通過感測器獲取生物特徵信息；根據生物特徵信息計算得到特徵碼；發送特徵碼到SIM卡進行比對；獲取SIM卡的比對結果。
於是，本發明基於SIM卡的認證方法，通過感測器獲取生物特徵信息；根據生物特徵信息計算得到特徵碼；通過SIM卡寫入模組存儲特徵碼到SIM卡的特徵碼存儲區。
本發明之另一目的，在於提供一種可解決在更換設備時需要重新初始化認證、使用不便的問題的加密認證裝置。
於是，本發明加密認證裝置包括：記憶體、處理器，所述記憶體上存儲有電腦程式，所述電腦程式被處理器執行時實現上述基於SIM卡的認證方法的步驟。
本發明之再一目的，在於提供一種可解決在更換設備時需要重新初始化認證、使用不便的問題的加密認證系統。
於是，本發明加密認證系統包括：電子設備和SIM卡，所述電子設備包括SIM卡連接模組、第一感測器、第一記憶體、第一處理器，第一感測器用於採集生物學特徵信息，所述第一記憶體上存儲有第一電腦程式，所述第一電腦程式被第一處理器執行時實現上述基於SIM卡的認證方法的步驟，所述SIM卡用於執行上述基於SIM卡的認證方法的步驟。
本發明的功效在於：上述技術方案通過在SIM卡上存儲特徵碼並用於認證，通過SIM卡的硬體不可破解性來保護生物特徵信息的安全，而後在更換設備後只要將SIM卡插到新的設備上就完成了新設備的認證和初始化，避免新設備的初始化設置，方便使用。
為詳細說明技術方案的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合具體實施例並配合附圖詳予說明。在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
請參閱圖1到圖6，本實施例提供一種基於SIM(Subscriber Identification Module，也稱為用戶身份識別)卡的認證方法，本方法可以應用在SIM卡上以及可以與SIM卡交互的電子設備上，如手機等，以下以手機為例進行說明。還可以應用在圖3的系統上。本方法包括如下步驟：步驟S101手機通過感測器獲取生物特徵信息，步驟S102手機根據生物特徵信息計算得到特徵碼；步驟S103手機發送特徵碼到SIM卡進行比對；步驟S104 SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼；步驟S105 SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼與存儲在SIM 卡的特徵碼；步驟S106 SIM卡返回比對結果；步驟S107手機獲取SIM卡的比對結果。其中，生物特徵信息為感測器採集到的原始的生物特徵資料，特徵碼是根據生物特徵資料計算得到的表示該特徵資料的一串資料，通過對該資料的比對，一般是判斷相似度大小，如果大於等於某一閾值，則認為是相似的，返回比對成功的比對結果，即生物特徵認證通過。如果小於某一閾值，則認為是不相似的，返回比對失敗的比對結果，即生物特徵認證不通過。SIM卡的比對一般由SIM中內置的小程式進行實現。這樣通過在SIM卡上存儲特徵碼並用於認證，通過SIM卡的硬體不可破解性來保護特徵碼的安全，而後在更換電子設備後只要將SIM卡插到新的電子設備上，就完成了新電子設備的認證和初始化，避免新設備的初始化設置，方便使用。
為了實現認證的唯一性，本申請還包括採用隨機數對認證過程進行判斷。則本方法還包括步驟S110發送隨機數請求到SIM卡；步驟S111 SIM卡接收隨機數請求；步驟S112 SIM卡根據隨機數請求返回隨機數；步驟S113手機接收SIM卡返回的隨機數。則步驟S103手機發送特徵碼到SIM卡進行比對包括步驟：發送特徵碼和隨機數到SIM卡進行比對。則步驟S104 SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼、步驟S105 SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼與存儲在SIM 卡的特徵碼還包括步驟：SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼和隨機數；SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼和隨機數與存儲在SIM 卡的特徵碼和隨機數。通過隨機碼，可以保證驗證是一次性的，避免重複的驗證。為了避免被人破解，特徵碼和隨機數可以採用公開金鑰加密成為加密後的資料，而後SIM卡使用私密金鑰解密得到隨機數和特徵碼，比對時，隨機數應該為上次發出的隨機數，如果不是則比對認證失敗，當隨機數是SIM卡上次發出的隨機數後，在進行特徵碼比對，如果大於等於閾值，則認證成功，否則認證失敗。
當手機丟失後，為了避免SIM卡的資料被人利用，則SIM卡一般都要掛失，掛失後SIM卡就無法通過運營商的基站的認證，就無法撥打電話等。本方法還包括步驟S131 SIM卡通過手機的射頻模組發送SIM卡識別碼到基站進行驗證；步驟S132 SIM卡接收基站驗證結果；而後如果驗證結果通過，則步驟S105 SIM卡進行比對，否則SIM卡不進行比對。這樣，只要SIM卡被掛失，SIM卡的生物特徵信息就無法認證通過，保證SIM卡丟失後的安全。
在實際使用中，生物特徵信息的驗證一般由遠端伺服器或者電子設備上的應用程式觸發請求，而後驗證是由電子設備的系統完成，電子設備的系統進行生物特徵信息的獲取以及發送到SIM卡內驗證。則在步驟S101前還包括步驟S121獲取伺服器或者應用程式的驗證請求；即伺服器或者應用程式要驗證生物特徵信息。而後在驗證完成後，則在步驟S107獲取SIM卡的比對結果後包括步驟：步驟S122返回比對結果到伺服器或者應用程式。這樣伺服器或者應用程式就可以實現對生物特徵信息的校驗。
在上述實施例中，所述生物特徵信息為與人體特徵相關的生物特徵信息，可以是指紋特徵信息、掌紋特徵信息、人臉特徵信息、虹膜特徵信息、靜脈特徵信息或者聲紋信息。為了獲得這些信息，應該通過感測器進行採集，而後在採集的時候，人體的特徵部位應該置於感測器的採集區，以便於感測器採集。
優選的一種實施例中，生物特徵信息為指紋信息，感測器可以是屏下指紋感測器。如圖5所示，是具有屏下指紋感測器的螢幕，螢幕結構包括透光蓋板、顯示板和光線感測器,所述顯示板、光線感測器置於所述透光蓋板的下方。其中，透光蓋板用於透光並起到保護顯示板的作用，可以是單層板結構或者多層結構，單層結構可以是玻璃蓋板或者有機透光材質蓋板，單層蓋板也可以是具有其他功能的蓋板，如可以是觸控式螢幕。多層結構可以是多層玻璃蓋板或者多層有機透光材質蓋板或者是玻璃蓋板與有機透光材質蓋板的結合。光線感測器用於獲取光線強度，包括有多個感光單元，可以單獨設置在顯示板的下方或者設置在顯示板上。如圖5所示，設置在顯示板下方時，多個感光單元形成一個光線感測器板，光線可以穿過顯示板上像素點之間的間隙進入到光線感測器中。設置在顯示板上時，感光單元可以設置在顯示板的像素點間隙中。感測器可以設置在螢幕結構用於獲取屏下圖像，如可以獲取指紋掌紋等。透光蓋板與顯示板需要填充光學膠進行連接以及避免空氣影響光線的反射，光學膠的折射率應該小於透光蓋板的折射率，避免光線在光學膠與透光蓋板間發生全反射。顯示板用於發光，可以是用於顯示圖像的顯示板，如OLED板，則顯示板的像素點可以是OLED像素點陣。
為了實現對指紋信息的加密，還可以通過物理的方式進行加密，具體地，所述感測器為具有編碼遮罩1的屏下指紋感測器，所述生物特徵信息為包含編碼遮罩信息的指紋特徵信息。編碼遮罩為具有鏤空和遮擋的結構，可以起到遮擋部分光線的作用，如圖6所示。編碼遮罩以矩陣化表示為矩陣，所述矩陣滿足自相關運算後為狄拉克函數。編碼遮罩可以遮蓋全部的感測器或者是部分感測器，起到對部分光線進行遮擋的作用。而後系統要預存與編碼遮罩一一對應的解碼信息，在獲得經過編碼遮罩的指紋圖像資料後，根據解碼信息和圖像資料，可以解碼獲得正確的指紋圖像。而後可以計算並發送該指紋圖像的特徵碼到SIM卡上進行校驗。通過編碼遮罩，系統內獲取到的指紋信息並非是原始的指紋信息，保證了指紋的安全性。
一般地，剛拿到SIM卡的時候，SIM卡是張空白卡，即不存儲任何特徵信息，需要對SIM卡進行初始化後，以便於SIM卡的後續比對。如圖4所示，本發明提供一種基於SIM卡的認證方法，本方法可以應用在具有SIM卡寫入模組和感測器的電子設備上，可以是電腦等。包括如下步驟：步驟S401通過感測器獲取生物特徵信息；步驟S402根據生物特徵信息計算得到特徵碼；步驟S403通過SIM卡寫入模組存儲特徵碼到SIM卡的特徵碼存儲區。這個操作一般由運營商實現，由專門的SIM卡寫入模組實現對SIM卡的寫入，一般的用戶並不具備寫入能力，無法對SIM卡進行改寫。這樣就完成SIM卡的初始化，而後將SIM卡放置到手機中就可以實現生物特徵信息的認證。
一般還需要對SIM卡進行寫認證信息的操作，以便於啟動SIM卡，則本發明還包括如下步驟：步驟S404通過互聯網獲取SIM卡識別碼，SIM卡識別碼用於到運營商基站上進行認證，認證通過就可以撥打電話等，當SIM卡識別碼被運營商失效後（如用戶掛失或註銷），則無法通過認證。步驟S405通過SIM卡寫入模組存儲SIM卡識別碼到SIM卡。這樣用戶把SIM卡裝到手機的時候，就可以自動實現SIM卡的認證。
本發明提供一種加密認證裝置，包括記憶體、處理器，所述記憶體上存儲有電腦程式，所述電腦程式被處理器執行時實現如上述任意一項所述方法的步驟。本發明的裝置在執行不同方法時，可以是不同的設備，如可以是電子設備（如手機）、寫入設備（如電腦）或者SIM卡。
本發明提供一種加密認證系統，如圖3所示，包括電子設備和SIM卡，所述電子設備包括SIM卡連接模組、第一感測器、第一記憶體、第一處理器，第一感測器用於採集生物學特徵信息，所述第一記憶體上存儲有第一電腦程式，所述第一電腦程式被第一處理器執行時實現如上述電子設備執行的方法的步驟，所述SIM卡用於執行如上述SIM卡執行的方法的步驟。這樣在本系統上就可以實現對生物特徵信息的認證。
優選地，生物特徵信息為指紋信息，第一感測器為屏下指紋感測器，所述電子設備包括螢幕，如圖5所示，所述螢幕包括透光蓋板、顯示板、編碼遮罩，所述第一感測器設置於顯示板光線由透光蓋板反射後的光路上，所述編碼遮罩設置於感測器前的光路上，編碼遮罩以矩陣化表示為矩陣，所述矩陣滿足自相關運算後為狄拉克函數。矩陣化即將編碼遮罩進行分割為小的方塊，而後對遮擋的方塊記為1，鏤空的方塊記為0，並根據遮擋和鏤空所在位置寫成矩陣。
為了實現SIM的初始化，還包括寫入設備，所述寫入設備包括SIM卡寫入模組、第二感測器、第二記憶體、第二處理器，第二感測器用於採集生物學特徵信息，所述第二記憶體上存儲有第二電腦程式，所述第二電腦程式被第二處理器執行時實現如寫入設備執行的方法的步驟。
需要說明的是，儘管在本文中已經對上述各實施例進行了描述，但並非因此限制本發明的專利保護範圍。因此，基於本發明的創新理念，對本文所述實施例進行的變更和修改，或利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，直接或間接地將以上技術方案運用在其他相關的技術領域，均包括在本發明的專利保護範圍之內。
1:編碼遮罩 S101~S107:步驟 S110~S113:步驟 S121~S122:步驟 S131~S132:步驟 S401~S405:步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1為本發明SIM卡與電子設備的交互流程圖； 圖2為本發明SIM卡與電子設備的另一交互流程圖； 圖3為本發明系統結構示意圖； 圖4為本發明SIM卡與寫入設備的交互流程圖； 圖5為本發明採用的屏下指紋感測器的螢幕結構示意圖；及 圖6為本發明一實施例的編碼遮罩結構示意圖。
S101~S107:步驟
S110~S113:步驟

Claims (11)

  1. 一種基於SIM卡的認證方法，包括如下步驟：SIM卡接收隨機數請求；SIM卡根據隨機數請求返回隨機數；SIM卡接收生物特徵信息的特徵碼和隨機數；SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼和隨機數與存儲在SIM卡的特徵碼和隨機數；及SIM卡返回比對結果。
  2. 如請求項1所述的基於SIM卡的認證方法，其中，所述SIM卡比對生物特徵信息的特徵碼與存儲在SIM卡的特徵碼包括步驟：SIM卡通過射頻模組發送SIM卡識別碼到基站進行驗證；SIM卡接收基站驗證結果；如果驗證結果通過，則SIM卡進行比對，否則SIM卡不進行比對。
  3. 如請求項1或2所述的基於SIM卡的認證方法，其中，所述生物特徵信息為指紋特徵信息、掌紋特徵信息、人臉特徵信息、虹膜特徵信息、靜脈特徵信息或者聲紋信息。
  4. 一種基於SIM卡的認證方法，包括如下步驟：通過感測器獲取生物特徵信息；發送隨機數請求到SIM卡，及接收SIM卡返回的隨機數；根據生物特徵信息計算得到特徵碼；發送特徵碼和SIM卡返回的隨機數到SIM卡進行比對；及獲取SIM卡的比對結果。
  5. 如請求項4所述的基於SIM卡的認證方法，其中，所述通過感測器獲取生物特徵信息前包括步驟：獲取伺服器或者應用程式的驗證請求；則獲取SIM卡的比對結果後包括步驟：返回比對結果到伺服器或者應用程式。
  6. 如請求項4所述的基於SIM卡的認證方法，其中，所述感測器為具有編碼遮罩的屏下指紋感測器，所述生物特徵信息為包含編碼遮罩信息的指紋特徵信息。
  7. 如請求項4、5或6所述的基於SIM卡的認證方法，其中，所述生物特徵信息為指紋特徵信息、掌紋特徵信息、人臉特徵信息、虹膜特徵信息、靜脈特徵信息或者聲紋信息。
  8. 一種加密認證裝置，包括記憶體、處理器，所述記憶體上存儲有電腦程式，所述電腦程式被處理器執行時實現如請求項1到7任意一項所述方法的步驟。
  9. 一種加密認證系統，包括：電子設備和SIM卡，所述電子設備包括SIM卡連接模組、第一感測器、第一記憶體、第一處理器，第一感測器用於採集生物學特徵信息，所述第一記憶體上存儲有第一電腦程式，所述第一電腦程式被第一處理器執行時實現如請求項4到7任意一項所述方法的步驟，所述SIM卡用於執行如請求項1到3任意一項所述方法的步驟。
  10. 如請求項9所述的加密認證系統，其中，所述電子設備包括螢幕，所述螢幕包括透光蓋板、顯示板、編碼遮罩，所述第一感測器設置於顯示板光線由透光蓋板反射後的光路上，所述編碼遮罩設置於感測器前的光路上，編碼遮罩 以矩陣化表示為矩陣，所述矩陣滿足自相關運算後為狄拉克函數。
  11. 如請求項9或10所述的加密認證系統，還包括寫入設備，所述寫入設備包括SIM卡寫入模組、第二感測器、第二記憶體、第二處理器，第二感測器用於採集生物學特徵信息，所述第二記憶體上存儲有第二電腦程式，所述第二電腦程式被第二處理器執行時，通過互聯網獲取SIM卡識別碼，及通過SIM卡寫入模組存儲SIM卡識別碼到SIM卡，或通過第二感測器獲取生物特徵信息，並根據生物特徵信息計算得到特徵碼，且通過SIM卡寫入模組存儲特徵碼到SIM卡的特徵碼存儲區。
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