32、布隆过滤器在生物识别中的应用

布隆过滤器在生物识别中的应用

1. 引言

传统的身份验证方法是提供 ID 和密码，但这种方式存在诸多问题。简单的密码容易被猜到，而复杂的密码用户又容易忘记。如今，每个网站都要求用户创建账户，这使得用户需要记住大量密码，且网站通常不鼓励使用相同的密码，定期更换密码也是为了保障安全。此外，还存在多种攻击手段可以轻易获取用户密码，如字典攻击、暴力攻击和窃听攻击等。

生物识别特征，如虹膜、指纹等，具有唯一性，即使是双胞胎也不例外。因此，研究人员正在探索将这些生物特征作为身份验证的“密码”。生物识别技术在法医学、边境移民控制、监控和人机交互等领域有广泛应用。用户无需记忆密码，攻击者也难以伪造生物特征。然而，该应用需要额外的技术来记录生物特征，且生物特征的计算量较大，生物识别数据多以图像形式存在，需要大量存储空间。为降低计算复杂度，图像通常会被转换为二进制向量。

生物识别索引的主要目的是在大型生物识别数据库中快速验证生物识别查询模板。二叉搜索树搜索速度较快，但使用生物识别数据（如图像或二进制向量）构建二叉树的内存开销较大。可撤销生物识别旨在将生物识别数据转换为不可逆形式。而布隆过滤器是生物识别索引和可撤销生物识别的理想解决方案，它架构简单、占用内存少且能插入大量字符串。

2. 生物识别

2.1 生物识别概述

生物识别一词源于希腊语，“bio”表示生命，“metric”表示测量。它是利用人类特征进行身体测量和计算的技术，常见的人类特征包括虹膜、指纹、面部、手掌等。生物识别技术用于基于人的物理、化学或行为特征来唯一识别个体，广泛应用于人机交互、访问控制、法医学、监控和边境移民控制等领域。

生物识别主要分为三类