48、基于生物特征数据的模糊公钥加密技术解析

基于生物特征数据的模糊公钥加密技术解析

1. 背景与动机

传统的公钥加密（PKE）方案中，用户需要记忆密码来激活密钥，同时携带存储私钥的硬件令牌，这给用户带来了不便和挑战。而生物特征数据（如指纹和虹膜）具有唯一性，为私钥与用户的关联提供了便捷且安全的方式。然而，生物特征数据具有模糊性（或噪声），每次采集都会有所变化，因此不能直接作为传统 PKE 方案中的私钥。

模糊提取器虽能从生物特征输入中提取近乎均匀的字符串，且具有一定的容错性，但在提取过程中需要辅助数据（辅助字符串），这仍要求用户携带设备或依赖远程设备来存储该辅助字符串。为解决这一问题，有人提出了模糊签名的概念，在此基础上，我们提出了模糊公钥加密（FPKE），用户的生物特征输入可直接作为私钥，无需任何辅助信息来解密加密消息。

2. 挑战与贡献

• 与标准 PKE 及 FIBE 的区别 ：在标准 PKE 方案中，解密算法以私钥和密文为输入，输出消息或失败符号。而在 FPKE 方案中，解密算法以模糊数据和密文为输入。此外，FPKE 与模糊身份基加密（FIBE）不同，前者将模糊数据作为私钥，后者将噪声数据作为公钥，私钥由生物特征数据的测量值推导得出。
• FPKE 方案的组成 ：FPKE 方案由密钥生成算法 KeyGen、加密算法 Encrypt 和解密算法 Decrypt 组成。KeyGen 以模糊数据为输入输出公钥，Encrypt 以公钥和消息为输入输出密文，Decrypt 以另一段模糊数据和密文为输入输出消息或失败符号。与 PKE 相比，FPKE 无需设备存储用户的私钥。