WO2005050419A1 - Procede de securisation d'une image d'une donnee biometrique d'authentification et procede d'authentification d'un utilisateur a partir d'une image d'une donnee biometrique d'authentification - Google Patents

Procede de securisation d'une image d'une donnee biometrique d'authentification et procede d'authentification d'un utilisateur a partir d'une image d'une donnee biometrique d'authentification Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of securing an image of a biometric authentication datum by means of an irreversible transformation function and to a method of authenticating a user from an image of a biometric authentication data stored after transformation by a personalized transformation function.
  • Biometric authentication consists of establishing a statement of original biometric data, for example an image of a fingerprint, and extracting characteristic points therefrom by appropriate processing, in particular compression of the initial image given by a sensor then compare these characteristic points with the corresponding characteristic points of a biometric data to be recognized. Because of the variations which can occur during the reading of an image of a biometric data, the authentication is carried out by means of a non-deterministic logic, that is to say that the biometric data to be recognized is deemed to be authentic as soon as the instant when a sufficient number of characteristic points are similar.
  • the biometric authentication data specific to each authorized user is first stored. Processing algorithms are now sufficiently point to allow recognition of a user with a minimal failure rate.
  • An object of the invention is to propose a method for securing an image of a biometric authentication data item ensuring at the same time a confidentiality of the stored biometric data, that is to say say an absence of identification of registered users, and increased security against fraudulent reproduction of these biometric data.
  • the invention proposes a method for securing a starting image of a biometric authentication datum by means of an irreversible transformation function, characterized in that it comprises the steps of personalizing by means of a user parameter a general transformation function stored in a processing unit in order to obtain a secret personalized transformation function capable of producing, from the image starting point of the biometric data, an image of the biometric data not recognizable by comparison image with the initial image, to apply the personalized transformation function to the biometric authentication data, and to store the transformed image of the biometric authentication data
  • a fraudster must not only hold the original biometric characteristic corresponding to the biometric authentication data, but also the user parameter.
  • a fraudster can have access neither to the general transformation function nor to the personalized transformation function so that these remain secret and the difficulty of reconstructing them is increased.
  • the method can be implemented with very limited means.
  • a method of authenticating a user is proposed from a starting image of a biometric authentication datum stored after transformation by a personalized transformation function by means of a user parameter so as to obtain an image of the biometric authentication data not encrypted and not recognizable by comparison of image with the starting image of the biometric authentication data, characterized in that it includes the steps of reading an image of a biometric datum to be recognized on the user, of personalizing by means of the user parameter a general transformation function stored in a processing unit to obtain the personalized transformation function, of applying the transformation function personalized to the image of the biometric data to be recognized in order to obtain a transformed image of the data b iometric to be recognized, and to perform an image comparison between the transformed image of the biometric data to be recognized and a stored image corresponding biometric
  • the system according to the invention comprises a processing unit 1 with which is associated a housing 2 comprising a keyboard 3 and a display member 4, and a biometric data sensor 5 , for example a fingerprint sensor.
  • the biometric data sensor 5 is adapted to take a reading of an original biometric data and to transform it to obtain a starting image which can be used for authentication of the user.
  • a general irreversible transformation function 6 is stored in the processing unit 1.
  • the processing unit 1 also includes a database 7 used to store transformed images 11 of the biometric authentication data used to authenticate registered users.
  • a message is displayed on the display unit 4 of the control unit 2 to prompt the user to enter a user setting.
  • the user parameter is a personal security code for the user entered by the user on the keyboard 3. This user parameter is applied to the function of general transformation 6 to obtain a personalized transformation function 8.
  • the personal security code constitutes for example one of the variables of the personalized transformation function 8.
  • the personalized transformation function is then applied to the starting image of the biometric data obtained from the sensor 5 as illustrated by the arrow 12 in FIG. 1.
  • the transformed image 11 of the biometric authentication data representative of the user who has just registered is stored in the database. data as illustrated by the dashed line arrow in FIG. 1.
  • a reading of an image of the biometric data to be recognized is carried out on the user by means of the biometric sensor 5.
  • the user identifies himself and enters his security code personal on the keyboard 3.
  • this entry personalizes the general transformation function 6 into a personalized transformation function 8 which is applied to the image of the biometric datum to be recognized.
  • the image of the biometric data to be recognized thus transformed is sent to a comparator 9 which performs an image comparison with the transformed image 11 of the corresponding biometric authentication data stored in the database 7. If 1 image of the transformed biometric data to be recognized is similar to the image of the biomedical data corresponding stored transformation authentication patch, access is authorized. Otherwise, access is denied.
  • the invention is capable of variant embodiments which will appear to a person skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
  • the method according to the invention has been described above by providing for the choice by the user of his personal security code during initial registration, provision can be made for this personal security code to be established by the processing unit and displayed on the display member 4 during the registration.
  • the personal security code used to personalize the general transformation function can also be replaced by another user parameter, for example by a user parameter extracted from a biometric data different from the biometric data used for 1 ' user authentication.
  • a user parameter extracted from a biometric data different from the biometric data used for 1 ' user authentication for example, in the case of biometric user authentication data consisting of the fingerprint of the index, the user parameter of the fingerprint of another finger can be extracted, for example pie the thumb.
  • the user first places his thumb on the sensor 5 and the corresponding biometric data is sent to the processing unit to personalize the general transformation function as illustrated by the dashed arrow 10 on Figure 1. In this case it is no longer necessary to provide an input keyboard 3 and the display member 4 can be installed on the sensor 5.
  • the biometric data used as user parameter can also be a data totally different from the biometric data to be recognized, for example the iris an eye, a signature etc.
  • the user places his index on the sensor 5 to obtain the corresponding biometric data which is processed with the personalized transformation function as described above.
  • the user parameter can also be a code stored in a card.

Abstract

Le procédé de sécurisation d'une image d'une donnée biométrique d'authentification comporte les étapes de personnaliser au moyen d'un paramètre d'utilisateur une fonction de transformation générale (6) mémorisée dans une unité de traitement (1) pour obtenir une fonction de transformation personnalisée (8), d'appliquer la fonction de transformation personnalisée (8) à l'image de départ de la donnée biométrique d'authentification, et de mémoriser l'image transformée de la donnée biométrique d'authentification. Le procédé d'authentification comporte les étapes de relever sur l'utilisateur une donnée biométrique à reconnaître, d'appliquer à cette donnée biométrique à reconnaître la fonction de transformation personnalisée par le paramètre d'utilisateur, et d'effectuer une comparaison d'image entre l'image transformée de la donnée biométrique à reconnaître avec une image mémorisée correspondante d'une donnée biométrique d'authentification.

Description

Procédé de sécurisation d'une image d'une donnée biométrique d'authentification et procédé d'authentification d'un utilisateur à partir d'une image d'une donnée biométrique d'authentification.
La présente invention concerne un procédé de sécurisation d'une image d'une donnée biométrique d'authentification au moyen d'une fonction de transformation irréversible et un procédé d'authentification d'un utilisa- teur à partir d'une image d'une donnée biométrique d'authentification mémorisée après transformation par une fonction de transformation personnalisée. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On sait qu'une authentification biométrique d'un utilisateur, notamment pour lui donner accès à des locaux, à une application informatique, ou à un programme audiovisuel, présente de nombreux avantages par rapport aux autres moyens d'authentification utilisés habituellement . L' authentification biométrique consiste à établir un relevé d'une donnée biométrique originelle, par exemple une image d'une empreinte digitale, et d'en extraire des points caractéristiques par un traitement approprié, notamment une compression de l'image initiale donnée par un capteur puis de comparer ces points caractéristiques avec les points caractéristiques correspondants d'une donnée biométirique à reconnaître. En raison des variations qui peuvent survenir lors du relevé d'une image d'une donnée biométrique 1 ' authentification s'effectue au moyen d'une logique non déterministe c'est-à-dire que la donnée biométrique à reconnaître est réputée authentique dès l'instant où un nombre suffisant de points caractéristiques sont semblables. Dans une phase initiale la donnée biométrique d'authentification propre à chaque utilisateur autorisé est tout d'abord mémorisée. Les algorithmes de traitement sont maintenant suffisamment au point pour permettre la reconnaissance d'un utilisateur avec un taux d'échec minime. Toutefois, lorsqu'une donnée biométrique est obtenue en mettant en œuvre une fonction réversible, il est possible d'identifier un utilisateur à partir de la donnée b ometrique d'authentification mémorisée. Une telle possibilité est contraire à la confidentialité qui doit normalement être attachée à la réalisation d'une base de données contenant une identification de tous les utilisateurs d'une application. Afin d'empêcher une identification inverse, il a été proposé de traiter- les données biométriques d'authentification d'une base de données au moyen d'une fonction de transformation irréversible appliquée à chaque donnée biométrique d' authent±fication. Toutefois, l'utilisation d'une fonction de transformation irréversible unique pour toutes les données biométriques d'authentification d'une base de données permet à un fraudeur qui a réussi à reproduire la caractéristique biométrique originelle (par exemple une empreinte digitale) de se faire passer pour un utilisateur authentique. Dans ce cas il est également possible pour une personne indélicate de prélever une empreinte dans le seul but de voir si la personne concernée est répertoriée dans une base de donnée à caractère privé . Afin d'éviter cette fraude, on a proposé d'associer à chaque utilisateur et à chaque application une fonction de transformation irréversible personnalisée mémorisée dans une carte détenue par chaque utilisateur. Il est alors nécessaire pour un utilisateur de toujours dé- tenir la carte lui permettant de s'authentifier. En outre, il est encore possible pour un fraudeur expérimenté ayant eu accès à plusieurs cartes de déterminer le procédé de personnalisation de la fonction de transformation et de réaliser ensuite des cartes frauduleuses. Pour éviter cette fraude il est également connu du document IEEE relatif au symposium tenu à Oakland les 3-6 mai 1998 sur la sécurité et la confidentialité, publication ISBN 0-7803-4994-6 P 148 à 157, ainsi que du document WO-A-02/078248 , d'associer à l'image de la don- née biométrique d'authentification une signature d'authentification cryptée à partir d'une partie de l'image de la donnée biométrique d'authentification et d'une clé. Lors de la reconnaissance d'un utilisateur la signature correspondante est calculée et est comparée à la signa- ture d'authentification. Cette comparaison est effectuée bit par bit et est donc une source d'erreurs en raison des variations de relevés de l'image de la donnée biométrique. En outre le cryptage implique des calculs importants nécessitant l'utilisation des moyens coûteux pour la mise en œuvre du procédé d'authentification. OBJET DE L'INVENTION Un but de 1 ' invention est de proposer un procédé de sécurisation d'une image d'une donnée biométrique d'authentification assurant tout à la fois une confiden- tialité des données biométriques mémorisées, c'est-à-dire une absence d'identification des utilisateurs inscrits, et une sécurité accrue contre la reproduction frauduleuse de ces données biométriques . BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un procédé de sécurisation d'une image de départ d'une donnée biométrique d'authentification au moyen d'une fonction de transformation irréversible, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de personnali- ser au moyen d'un paramètre d'utilisateur une fonction de transformation générale mémorisée dans une unité de traitement pour obtenir une fonction de transformation personnalisée secrète apte à réaliser, à partir de l'image de départ de la donnée biométrique, une image de la don- née biométrique non reconnaissable par comparaison d'image avec l'image de départ, d'appliquer la fonction de transformation personnalisée à la donnée biométrique d'authentification, et de mémoriser l'image transformée de la donnée biométrique d'authentification Ainsi, pour se faire assimiler à un utilisateur authentique, un fraudeur doit non seulement détenir la caractéristique biométrique originelle correspondant à la donnée biométrique d'authentification, mais également le paramètre d'utilisateur. En outre, un fraudeur ne peut avoir accès ni à la fonction de transformation générale, ni à la fonction de transformation personnalisée de sorte que celles-ci restent secrètes et la difficulté de les reconstituer est accrue. Enfin, aucune des données n'étant cryptée le procédé peut être mis en œuvre avec des moyens très réduits. Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé d'authentification d'un utilisateur à partir d'une image de départ d'une donnée biométrique d'authentification mémorisée après transformation par une fonc- tion de transformation personnalisée au moyen d'un paramètre d'utilisateur de façon à obtenir une image de la donnée biométrique d'authentification non cryptée et non reconnaissable par comparaison d'image avec l'image de départ de la donnée biométrique d'authentification, ca- ractérisé en ce qu'il comporte les étapes de relever sur l'utilisateur une image d'une donnée biométrique à reconnaître, de personnaliser au moyen du paramètre utilisateur une fonction de transformation générale mémorisée dans une unité de traitement pour obtenir la fonction de transformation personnalisée, d'appliquer la fonction de transformation personnalisée à 1 ' image de la donnée biométrique à reconnaître pour obtenir une image transformée de la donnée biométrique à reconnaître, et d'effectuer une comparaison d'image entre l'image transformée de la donnée biométrique à reconnaître et une image mémorisée correspondante d'une donnée biométrique d'authentification. Ainsi un utilisateur qui s'est identifié peut être authentifié mais un fraudeur ne peut pas identifier un utilisateur même si le fraudeur parvient à accéder au fichier des images mémorisées. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de différents modes de mise en œuvre du procédé de sécurisation d'une donnée biométrique et du procédé d'authentification d'un utilisateur, en référence à la figure unique ci-jointe qui est une représentation schématique d'un système permettant de mettre en œuvre les procédés selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure, le système selon l'invention comprend une unité de traitement 1 à laquelle est associé un boîtier 2 comprenant un clavier 3 et un organe d'affichage 4, et un capteur de données biométriques 5, par exemple un capteur d'empreintes digitales. De façon connue en soi, le capteur de données biométriques 5 est adapté à effectuer un relevé d'une donnée biometrique originelle et à transformer celle-ci pour obtenir une image de départ exploitable pour une authentification de l'utilisateur. Selon l'invention une fonction de transformation irréversible générale 6 est mémorisée dans l'unité de traitement 1. L'unité de traitement 1 comporte par ailleurs une base de données 7 servant à mémoriser des images transformées 11 des données biométriques d'authentification servant a authentifier des utilisateurs inscrits. Lors de la phase d'inscription, un message est affiché sur l'organe d'affichage 4 du boîtier de commande 2 pour inviter l'utilisateur à entrer un paramètre d'utilisateur. Dans un premier mode de mise en œuvre du procédé selon l'invention, le paramètre d'utilisateur est un code de sécurisation personnel de l'utilisateur saisi par l'utilisateur sur le clavier 3. Ce paramètre d'utilisateur est appliqué à la fonction de transformation générale 6 pour obtenir une fonction de transformation personnalisée 8. Le code de sécurisation personnel constitue par exemple l'une des variables de la fonction de transformation personnalisée 8. La fonction de transformation personnalisée est alors appliquée à l'image de départ de la donnée biométrique obtenue à partir du capteur 5 comme illustré par la flèche 12 sur la figure 1. L'image trans- formée 11 de la donnée biométrique d'authentification représentative de l'utilisateur qui vient de s'inscrire est mémorisée dans la base de données comme illustré par la flèche en trait mixte sur la figure 1. Lorsque l'utilisateur souhaite se faire authenti- fier pour accéder à une application dont l'accès est protégé par le système selon l'invention, un relevé d'une image de la donnée biométrique à reconnaître est effectué sur l'utilisateur au moyen du capteur biométrique 5. Parallèlement, l'utilisateur s'identifie et saisit son code de sécurisation personnel sur le clavier 3. Comme précédemment, cette saisie personnalise la fonction de transformation générale 6 en une fonction de transformation personnalisée 8 qui est appliquée à l'image de la donnée biométrique à reconnaître. L'image de la donnée biométri- que à reconnaître ainsi transformée est envoyée à un comparateur 9 qui effectue une comparaison d'image avec l'image transformée 11 de la donnée biométrique d'authentification correspondante mémorisée dans la base de données 7. Si 1 ' image de la donnée biométrique transformée à reconnaître est semblable à l'image de la donnée biomé- trique d'authentification transformée mémorisée correspondante, l'accès est autorisé. Dans le cas contraire, l'accès est rejeté. Bien entendu, l'invention est susceptibles de va- riantes de réalisation qui apparaîtront à l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que le procédé selon l'invention ait été décrit ci-dessus en prévoyant le choix par l'utilisateur de son code de sécurisation personnel lors de l'inscription initiale, on peut prévoir que ce code de sécurisation personnel soit établi par l'unité de traitement et affiché sur l'organe d'affichage 4 lors de 1 ' inscription. Le code de sécurisation personnel servant à personnaliser la fonction de transformation générale peut également être remplacé par un autre paramètre d'utilisateur, par exemple par un paramètre d'utilisateur extrait d'une donnée biométrique différente de la donnée biomé- trique servant à 1 ' authentification de l'utilisateur. Par exemple dans le cas d'une donnée biométrique d'authentification de l'utilisateur consistant en l'empreinte digitale de l'index, on peut extraire le paramètre d'utilisateur de l'empreinte digitale d'un autre doigt, par exem- pie le pouce. Lors de l'inscription initiale, l'utilisateur place tout d'abord son pouce sur le capteur 5 et la donnée biométrique correspondante est envoyée dans l'unité de traitement pour personnaliser la fonction de transformation générale comme illustré par la flèche en tiret 10 sur la figure 1. Dans ce cas il n'est plus nécessaire de prévoir un clavier de saisie 3 et l'organe d'affichage 4 peut être implanté sur le capteur 5. La donnée biométrique utilisée comme paramètre d'utilisateur peut également être une donnée biométrique totalement différente de la donnée biométrique à reconnaître, par exemple l'iris d'un l'œil, une signature etc. Ensuite, l'utilisateur place son index sur le capteur 5 pour obtenir la donnée biométrique correspondante qui est traitée avec la fonction de transformation personnalisée comme décrit ci-dessus. Le paramètre d'utilisateur peut également être un code mémorisé dans une carte.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de sécurisation d'une image de départ d'une donnée biométrique d'authentification au moyen d'une fonction de transformation irréversible, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de personnaliser au moyen d'un paramètre d'utilisateur une fonction de transformation générale (6) mémorisée dans une unité de traitement (1) pour obtenir une fonction de transformation personnalisée secrète apte à réaliser, à partir de l'image de départ de la donnée biométrique, une image de la donnée biométrique non reconnaissable par comparaison d'image avec l'image de départ, d'appliquer la fonction de transformation personnalisée (8) à l'image de départ de la donnée biométrique d'authentification, et de mémoriser l'image transformée de la donnée biométrique d'authentification.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre d'utilisateur comprend un code de sécurisation personnel de l'utilisateur.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le code de sécurisation personnel de l'utilisateur est choisi par l'utilisateur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre d'utilisateur est une image d'une donnée biométrique différente de 1 ' image de départ de la donnée biométrique d'authentification.
5. Procédé d'authentification d'un utilisateur à partir d'une image de départ d'une donnée biométrique d'authentification mémorisée après transformation par une fonction de transformation personnalisée au moyen d'un paramètre d'utilisateur, de façon à obtenir une image de la donnée biométrique d'authentification non cryptée et non reconnaissable par comparaison d'image avec l'image de départ de la donnée biométrique d'authentification, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de relever sur l'utilisateur une image d'une donnée biométrique à reconnaître, de personnaliser au moyen du paramètre utilisateur une fonction de transformation générale (6) mé- morisée dans une unité de traitement (1) pour obtenir la fonction de transformation personnalisée (8) , d'appliquer la fonction de transformation personnalisée à l'image de la donnée biométrique à reconnaître pour obtenir une image transformée de la donnée biométrique à reconnaître, et d'effectuer une comparaison d'image entre l'image transformée de la donnée biométrique à reconnaître et une image mémorisée correspondante d'une donnée biométrique d' authentification.
6. Procédé d'authentification selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que le paramètre d'utilisateur comprend un code de sécurisation personnel de l'utilisateur.
7. Procédé d'authentification selon la revendication 5, caractérisé en ce que le paramètre d'utilisateur est une image d'une donnée biométrique différente de l'image de la donnée biométrique d'authentification.
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