30、生物特征模板安全保护方案解析

生物特征模板安全保护方案解析

1. 生物特征模板安全概述

在生物识别系统中，模板数据库的安全至关重要。为了保障生物特征模板的安全，人们提出了多种方法，包括可逆变换、不可逆变换以及生物特征密码系统等。这些方法各有优劣，适用于不同的应用场景。

1.1 随机多空间量化技术

随机多空间量化技术是一种用于保护生物特征模板的方法。在该技术中，通过用户特定的随机投影矩阵 (A_{\kappa}) 来提供安全性。其过程如下：
1. 生物特征特征向量 (x) 经过正交投影矩阵 (A) 得到投影特征向量 (y = A x)。
2. 对投影特征向量进行阈值处理，得到二进制的特征向量。
3. 结合生物特征特征向量和秘密密钥 (\kappa)，通过变换函数 (f(x, \kappa)) 得到变换后的特征向量。

然而，这种方案存在一定的安全风险。如果攻击者获取了随机投影矩阵 (A_{\kappa})，该方案就不再具备抗原像性和不可逆性。即使 (A_{\kappa}) 没有精确的逆矩阵（因为其秩小于 (d)），攻击者也可以通过计算伪逆来轻松获得原像。此外，还可以通过爬山攻击恢复原始生物特征的近似值，甚至可以使用类似选择明文攻击的方法直接恢复随机投影矩阵。

1.2 同态加密

同态加密是另一种可用于可逆特征变换的潜在技术。同态密码系统允许在密文上执行特定的数学运算，然后解密得到的结果，该结果等同于在明文上执行相应代数运算的结果。例如，RSA 算法对乘法具有同态性，即使用相同密钥生成的两个密文的乘积解密后，结果与相应明文的乘积相同。同态加密的这一特性可用于在加密域中直接进行生物特征匹配，就像密码加密一样。