(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210945193.2 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 樊凯　王昊洋　肖进　陈红艳　 高楠　李晖　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 贺建斌 (51)Int.Cl. H04W 12/06(2021.01) H04W 12/041(2021.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/08(2006.01)H04L 9/00(2022.01) (54)发明名称 基于联合生物识别的轻量级生物认证方法 及系统 (57)摘要 基于联合生物识别的轻量级生物认证方法 及系统， 可信中心生成一系列密钥； 提取器通过 混淆生物特征模板来构造d维生物特征注册向量 和生物特征模板， 使用同态加密算法的公钥加密 特征模板； 提取器扩展注册向量， 使用注册密钥 加密发给计算服务器， 计算服务器加密索引并发 给数据库； 提取器扩展特征向量， 对扩展向量和 生物特征模版进行加密， 并发给计算服务器； 数 据库对接收到的索引和认证查询进行变换， 计算 每个注册模板和认证查询之间的相似性， 将候选 模板集合发送给计算服务器计算欧几里德距离； 支持三种更新操作： 添加、 删除和修改； 本发明满 足生物识别的机密性、 可更新性、 可撤销性、 不可 逆性和不可连接性， 实现低成本认证和高安全性 需求的均衡 。 权利要求书5页 说明书15页 附图8页 CN 115278673 A 2022.11.01 CN 115278673 A 1.一种基于联合 生物识别的轻量级生物 认证方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S101： 可信中心TA生成一系列密钥， 为认证用户Ui生成公钥 私钥 对称加密 密钥 和认证密钥 为注册用户Ri生成索引构建密钥 S102： 提取器通过混淆生物 特征模板vB来构造d维生物 特征注册向量vR和生物特征模板 Ti， 并使用同态加密算法Pai llier的公钥加密生物特 征模板Ti； S 1 0 3 ： 提 取 器 扩 展 注 册 向 量 到 使 用 注 册 密 钥 加 密 将 发送给计算 服务器CS， 计算 服务器CS加密 索引I并发送给 数据库DB； S104： 提取器扩展特征向量vA到v′A， 对扩展的特征向量v ′A和生物特征模版TA进行加密， 并将 和EK(TA)发送给计算 服务器CS； S105： 数据库DB对接收到的加密索引I和认证查询QA进行变换， 计算每个注册模板和认 证查询QA之间的相似性， 将候选模板集合发送给计算服务器CS， 以便计算服务器CS计算欧 几里德距离 S106： 支持三种更新操作： 添加、 删除和修改， 即新用户注册、 现有用户撤销和基于可取 消模板模块的现有用户密钥和特 征模板的更新。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 包括生成密钥阶段、 加密特征阶段、 生成索 引阶段、 生成令牌阶段、 认证阶段和特 征更新阶段； 生成密钥阶段包括： (1)可信中心TA为认证用户Ui生成两个大素数p、 q， 并基于同态加密算法Paillier生成 公钥 其中n＝pq， g是小于n2的随机数； 私钥 其中α ＝lcm(p ‑ 1， q‑1)， 此外， 可信中心TA为认证用户Ui基于对称加密算法AES 生成 对称加密 密钥 (2)首先， 可信中心TA为认证用户Ui生成一个随机可逆矩阵及其逆矩阵M， M‑1∈Z2d×2d， 其 中d是特征向量的维数； 然后， 对于每个认证用户Ui， 可信中心TA生成两个随机矩阵 作为认证密钥， 其 中 最后， 对于每个注册用户Ri， 可信中心TA 生成两个随机矩阵 作为索引构建密钥， 其中 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 加密特 征阶段包括： (1)通过人脸和指纹特征提取， 获得N个M维向量 和一个n维向量vf， i＝1，…， N； 定 义操作 计算公式如下： 获得的混淆生物特 征模板如下： (2)提取器首先在vB的每个向量 中随机选择m1个数字， m1∈M， 获取每个向量中相关下标 的数据来构造特 征候选向量vi″， i＝1，…， N， 随机生成的下标定义为用户的注 册密钥 提权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115278673 A 2取器基于“字符串连接 ”操作连接特征候选向量来构建d维生物特征注册向量， 计算公式如 下： vR＝v1″||v2″||…||vN″ ||： 字符串连接操作； (3)提取器在vB的每个向量 中随机选择m2个数字， m2∈M， 随机生成的下标定义为用户的 模板密钥 获取每个向量中相关下 标的数据来构造生物特 征模板Ti， 计算公式如下： (4)提取器使用同态加密算法Pai llier的公钥加密生物特 征模板Ti， 加密公式如下： 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 生成索引阶段包括： (1)首先， 提取器扩展每 个注册向量 到 扩展公式如下： 其中 是提取器为每 个注册向量 随机选择的数字； ∑： 累加运 算； (2)然后， 提取器使用注 册密钥 加密 加密公式如下： 其中， p1>>p2并且γ>>2| max( εi)|， 定义为从概率分布中 随机选择的 整 数 混 淆 向 量 ； 是 由 注 册 向 量 组 成 的 密 文 ；提 取 器 以 元 组 的形式将 和 从注册用户Ri传输给计算服务器CS； 当计算 服务器CS收到所有注册用户的加密元祖时， 将创建加密索引 其中 Umax表示数据库DB中的用户总数； 加密索引 I将由计算服务器CS传输到数据库DB中进行存 储。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 生成令牌阶段包括： (1)首先， 提取器从认证用户Ui的生物特征中提取特征向量vA和具有注册密钥 和模 板密钥 的生物特 征模板TA； (2)然后， 提取器扩展特 征向量vA到v′A， 扩展公式如下： 其中 是提取器为认证用户Uj的认证查询随机 选择的数字， 需 要注意 ηj是正数； (3)接着， 提取器使用认证用户Uj的认证密钥 对扩展向量v ′A进行加密， 加密公式如 下：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115278673 A 3