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ExpressionHash: Securing Telecare Medical Information Systems Using biohashing

Computers, Materials & Continua 2021年第6期67卷 2747-2764页

作者： Ayesha Riaz Naveed Riaz Awais Mahmood Sajid Ali Khan Imran Mahmood Omar Almutiry Habib Dhahri SEECS National University of Science and TechnologyIslamabadPakistan College of Applied Computer Science King Saud University(Almuzahmiyah Campus)RiyadhSaudi Arabia Department of Software Engineering Foundation University IslamabadPakistan

The COVID-19 outbreak and its medical distancing phenomenon have effectively turned the global healthcare challenge into an opportunity for Telecare Medical Information *** systems employ the latest mobile and digital technologies and provide several advantages like minimal physical contact between patient and healthcare provider,easy mobility,easy access,consistent patient engagement,and *** leakage or unauthorized access to users’medical data can have serious consequences for any medical information *** majority of such systems thus rely on biometrics for authenticated access but biometric systems are also prone to a variety of attacks like spoong,replay,Masquerade,and stealing of stored *** this article,we propose a new cancelable biometric approach which has tentatively been named as“Expression Hash”for Telecare Medical Information *** idea is to hash the expression templates with a set of pseudo-random keys which would provide a unique code(expression hash).This code can then be serving as a template for *** expressions would result in different sets of expression hash codes,which could be used in different applications and for different roles of each *** templates are stored on the server-side and the processing is also performed on the *** proposed technique is a multi-factor authentication system and provides advantages like enhanced privacy and security without the need for multiple biometric *** the case of compromise,the existing code can be revoked and can be directly replaced by a new set of expression hash *** well-known JAFFE(The Japanese Female Facial Expression)dataset has been for empirical testing and the results advocate for the efcacy of the proposed approach.

关键词： Biometrics TMIS biohashing multifactor authentication medical information system

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基于biohashing的指纹模板保护算法

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自动化学报 2018年第4期44卷 760-768页

作者：王慧珊张雪锋西安邮电大学通信与信息工程学院西安710061

针对biohashing指纹模板保护算法存在用户令牌泄露时识别性能严重退化的问题,提出了两种改进的biohashing指纹模板保护算法.该算法在指纹数据预处理的基础上,采用可变的步长参数和滑功窗口产生固定大小的二值特征矩阵,减少了指纹数据特... 详细信息

针对biohashing指纹模板保护算法存在用户令牌泄露时识别性能严重退化的问题,提出了两种改进的biohashing指纹模板保护算法.该算法在指纹数据预处理的基础上,采用可变的步长参数和滑功窗口产生固定大小的二值特征矩阵,减少了指纹数据特征值之间的关联性,离散化的非线性处理过程能够获得更大的密钥空间,有效提高了算法的安全性.理论分析和实验结果表明,改进算法具有更好的安全和识别性能.

关键词： biohashing 指纹模板步长参数滑动窗口特征矩阵

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一种基于biohashing和洗牌算法的可撤销密钥绑定方案

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计算机应用研究 2014年第5期31卷 1511-1515页

作者：郭静徐江峰郑州大学信息工程学院郑州450001

针对传统加密方案中密钥管理困难的问题,提出了一个新的通过指纹管理密钥的密钥绑定方案。该方案通过biohashing方法得到用户指纹特征的二进制序列,对得到的序列执行一个改进的洗牌算法进行置乱,最后通过Fuzzy Vault方案将特征值与密钥... 详细信息

针对传统加密方案中密钥管理困难的问题,提出了一个新的通过指纹管理密钥的密钥绑定方案。该方案通过biohashing方法得到用户指纹特征的二进制序列,对得到的序列执行一个改进的洗牌算法进行置乱,最后通过Fuzzy Vault方案将特征值与密钥进行绑定。仿真分析表明,利用Fuzzy Vault方案的容错机制和BCH码的纠错机制,该方案可以在保证指纹信息安全的情况下正确恢复密钥。同时,改进的洗牌算法实现了特征模板的可撤销性和不可逆性。

关键词：密钥绑定 biohashing 洗牌算法 Fuzzy Vault 容错纠错

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一种改进的biohashing指纹模板保护方法

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计算机应用研究 2016年第5期33卷 1542-1545页

作者：许秋旺张雪锋西安邮电大学通信与信息工程学院西安710061

针对用户令牌泄露导致Bio Hashing识别性能严重退化的问题,给出了一种改进的Bio Hashing指纹模板保护方法,在量化过程中采用非线性的方法产生固定长度的二值序列,离散过程采用非线性的处理方法,有效提高了算法的安全性。理论分析和仿真... 详细信息

针对用户令牌泄露导致Bio Hashing识别性能严重退化的问题,给出了一种改进的Bio Hashing指纹模板保护方法,在量化过程中采用非线性的方法产生固定长度的二值序列,离散过程采用非线性的处理方法,有效提高了算法的安全性。理论分析和仿真结果表明,改进方法产生的二值序列能有效保护指纹模板的敏感数据,提高系统的识别性能。

关键词： biohashing 非线性量化模板保护

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基于指纹特征矩阵的阈值量化biohashing算法研究

基于指纹特征矩阵的阈值量化Biohashing算法研究

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作者：王慧珊西安邮电大学

学位级别：硕士

随着信息技术的发展和普及,身份认证作为实现信息系统访问控制的主要技术之一被广泛应用于政治、经济、文化和生活等各种领域。如何在保证安全性的前提下准确地鉴别一个人的身份信息,成为信息安全领域有待进一步研究的关键问题。而生物... 详细信息

随着信息技术的发展和普及,身份认证作为实现信息系统访问控制的主要技术之一被广泛应用于政治、经济、文化和生活等各种领域。如何在保证安全性的前提下准确地鉴别一个人的身份信息,成为信息安全领域有待进一步研究的关键问题。而生物特征由于具有易于采集、稳定性高、随身“携带”和不易改变等特点,使得基于生物特征的身份认证技术成为信息安全领域的研究热点之一。传统的基于模板匹配的生物特征识别系统,模板数据中保留着用户大量的原始生物特征信息,一旦模板数据泄露或者丢失,攻击者就可以利用得到的模板数据骗过验证系统,甚至能恢复出用户的原始生物特征。鉴于生物特征的不可更改性,如果模板数据丢失,生物特征的泄露将是永久性的。可撤销生物模板保护技术采用参数可调的不可逆函数对生物特征数据进行变换,构造一种既具有不可逆特性,也能保持相似性测度特性的变换函数,即使用户的生物特征模板被泄露,通过修改变换函数就能生成一个新模板,因而具有更好的安全性和实用性。本文主要对基于biohashing的指纹模板保护算法进行研究,设计了一种基于步长参数的biohashing算法和一种基于滑动窗口的biohashing算法。具体内容如下:1、针对传统biohashing指纹模板保护算法存在的安全性和识别性较差的问题,提出一种基于步长参数的biohashing算法。首先在量化过程中通过将特征向量序列变为特征矩阵,降低了特征值之间的关联性,增加了指纹的类间距,同时引入可变的步长参数,通过特征矩阵行向量间的对比,将传统的单一阈值量化变为了多阈值量化。改进算法在保证了指纹模板敏感数据的同时,有效提高了算法的安全性和识别性。2、针对biohashing指纹模板保护算法存在用户令牌泄露时识别性能严重退化的问题,提出一种基于滑动窗口的biohashing算法。该算法对指纹模板保护算法的参数选取以及阈值量化方式进行了改进,通过采用可变步长参数和滑动窗口结合的方式产生二值特征矩阵以减少特征值之间的关联性,增大了密钥空间。多阈值且阈值不固定的滑动窗口量化方式使生成的BioCode码具有更好的安全和识别性能。

关键词： biohashing 指纹模板步长参数滑动窗口特征矩阵

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基于指纹与虹膜特征级融合的加密模型研究

基于指纹与虹膜特征级融合的加密模型研究

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作者：郭静郑州大学

学位级别：硕士

近年来，生物特征识别技术得到了飞速发展，在其应用过程中暴露出的安全性与隐私性问题引起了人们的重视，由此推动了生物特征与密码相结合的技术，即生物特征加密技术的产生与发展。生物特征包括人的生理特征和行为特征，如指纹、虹膜... 详细信息

近年来，生物特征识别技术得到了飞速发展，在其应用过程中暴露出的安全性与隐私性问题引起了人们的重视，由此推动了生物特征与密码相结合的技术，即生物特征加密技术的产生与发展。生物特征包括人的生理特征和行为特征，如指纹、虹膜、人脸等生理特征以及签名、声音、步态等行为特征。不同的特征都有其自身的优点并有其不同的适用场合。融合多种生物特征后的识别技术较单生物特征而言不仅可以获得更高的准确性和更好的安全性，又可以克服单生物特征的某些固有缺点，如低质量指纹问题，因而多生物特征融合识别获得了广泛的研究。但是如何做到在高准确性的前提下确保多生物特征的安全？由此，多生物特征融合加密技术的研究逐渐兴起，并成为目前生物特征领域的研究热点。本文结合指纹与虹膜两种常见的生物特征，对多生物特征融合加密方法进行了分析与研究。其中，本文的主要研究工作包括：1.探讨了生物特征加密领域的相关方法。分别从生物特征加密系统和模板变换两个方面介绍了生物特征加密领域最为典型和最具代表性的方法。2.探讨了多生物特征融合领域的相关方法。分别从多生物特征融合识别与多生物特征融合加密两个方面分析总结了相关领域已有的研究工作。3.提出了一个基于biohashing与洗牌算法的可撤销密钥绑定方案。首先通过修改随机映射方式与全局阈值求法改进biohashing方法获得所需的指纹BioCode特征，接着改进了一个通用的洗牌算法以实现生物特征的不可逆性，而后针对经典密钥绑定方案中密钥恢复时时间复杂度高的问题，探讨了一种新的密钥绑定方法，最后通过实验对方案进行了仿真。4.提出了一个基于指纹与虹膜特征级融合的多生物特征加密模型。首先通过统计的方法进一步优化指纹BioCode特征，接着研究虹膜特征提取的相关知识，并采用Daugman提出的相位编码方法获得虹膜IrisCode特征作为融合模型中的虹膜特征，而后提出基于指纹与虹膜特征级融合的多生物特征加密模型，最后通过实验验证了方案的性能。总之，本文采用优化后的指纹全局特征，旨在降低特征提取与密钥恢复的时间复杂度，以期实现一个简便实用的融合加密架构。将改进的洗牌算法应用于对指纹虹膜等特征的处理，增强了生物特征应用的灵活性和安全性。通过指纹与虹膜的融合加密，不仅克服了单生物特征易被伪造与窃取的缺点，同时也取得了相对于单生物特征认证而言比较满意的认证效果。

关键词：指纹虹膜 biohashing 密钥绑定洗牌算法多生物特征融合加密

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