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基于指纹密钥的混合加密技术研究

作　者: 杨娱
导　师: 伍忠东
学　校: 兰州交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 指纹特征密钥伪随机数混合加密
分类号: TN918.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着信息技术的迅速发展,信息安全已成为全球信息化的重大挑战。密码学是信息安全的基础,而密钥安全又是密码系统的依赖。为解决密钥的随机性同用户的记忆之间的矛盾、密钥与合法用户之间缺乏联系这两大问题,提出了基于生物特征的密钥技术。生物密钥技术的提出正好解决了这些问题,它能够使生物信息具有的模糊性和密码学需要的精确性得到一定平衡。生物特征不仅表示了一个随机的值,还表示了一个人的身份特征。若将其用作密钥,很好地解决了密码的隐秘性和抗抵懒性难题。目前市场上占有率最高的一种生物特征识别技术是指纹识别,各个领域都已有了指纹识别产品,未来的五年还将成为其突发增长期,因此,研究基于指纹特征的密钥技术有着重要的应用意义和广阔的发展前景。本文首先研究了基于细节点的指纹特征提取算法,对特征提取过程进行了优化,方法是对特征点搜索范围进行了限制,从而有效的提高了工作效率并降低了伪特征点去除的工作量,其提取结果可以很好表达指纹特征,为指纹密钥技术的实现奠定了良好的基础。其次研究了一种对传统伪随机数发生器进行改进的伪随机指纹特征生成技术,用算法对指纹特征信息进行一系列的平移、旋转和缩放,由此产生一系列新的指纹特征信息,通过哈希运算生成特定长度的密钥。它的优势是同一个指纹特征能重复生成密钥,此方案能保证指纹特征的保密性与使用时的完整性,同时因为指纹拓扑结构没有发生变化,可验证指纹的来源。最后对混合加密技术进行分析,利用其优势：运算速度快且密钥传输管理容易；针对其存在问题：密钥不能进行自认证。本文提出了一种基于指纹密钥的混合加密技术,采用对称加密系统加密文件,非对称算法加密传输对称加密系统的密钥；其中对称加密需要的密钥通过伪随机指纹特征生成技术生成,非对称加密需要的密钥由发送方向公钥证书认证中心申请,通过PKI认证后获得。此方案解决了密码系统密钥与用户缺乏联系,密钥的随机性与用户不易记忆之间的矛盾。本文通过实验实现了所设计系统的仿真,并进行了安全性分析。基于指纹密钥的混合加密系统即有低成本的优势,又有AES的快速与RSA的密钥易管理的特点,同时可以进行双认证具有良好的安全性,是一种有广阔应用前景的技术。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 本课题研究的目的、意义及市场前景  9-12
  1.2 课题的国内外发展现状  12-14
    1.2.1 基于生物特征密钥技术的国内外发展现状  12-13
    1.2.2 加密技术的国内外发展现状  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
2 指纹图像预处理及特征提取的优化算法  15-28
  2.1 指纹图像预处理与特征提取过程概述  15
  2.2 指纹图像的预处理  15-21
  2.3 指纹图像特征提取的优化算法  21-24
    2.3.1 指纹特征提取主要算法介绍及分析  21-22
    2.3.2 指纹图像特征提取的优化算法  22-23
    2.3.3 去除伪指纹特征点  23-24
  2.4 指纹特征提取优化算法的实现及分析  24-28
3 伪随机指纹特征生成技术  28-36
  3.1 几种生物密钥技术介绍及分析  28-29
  3.2 伪随机数生成器  29-30
  3.3 伪随机指纹特征生成  30-36
    3.3.1 非指定伪随机指纹特征生成  31-32
    3.3.2 指定伪随机指纹密钥生成  32-33
    3.3.3 伪随机指纹密钥生成器的实现及分析  33-36
4 混合加密技术及分析  36-47
  4.1 对称密码技术  36-39
    4.1.1 对称密码系统技术  36-37
    4.1.2 AES算法介绍  37-38
    4.1.3 AES算法的安全性分析  38-39
  4.2 非对称密码技术  39-44
    4.2.1 非对称加解密技术原理  39-40
    4.2.2 RSA算法介绍  40-41
    4.2.3 RSA算法的安全性分析  41-42
    4.2.4 PKI技术系统  42-44
  4.3 电子签名技术  44-45
  4.4 混合加密技术分析  45-47
    4.4.1 混合加密技术的提出  45
    4.4.2 混合加密技术的模型  45-46
    4.4.3 混合加密技术存在问题  46-47
5 基于指纹密钥的混合加密技术  47-59
  5.1 基于指纹密钥的混合加密系统  47
  5.2 基于指纹密钥的混合加密系统的设计  47-51
    5.2.1 基于对称加密指纹密码系统的设计  47-48
    5.2.2 基于指纹特征的电子签名系统设计  48-49
    5.2.3 基于指纹密钥的混合加密系统设计  49-51
  5.3 基于指纹密钥的混合加密系统的实现  51-57
    5.3.1 基于对称加密指纹密码系统的实现  51-53
    5.3.2 基于指纹密钥的电子签名系统实现  53-55
    5.3.3 基于指纹密钥的混合加密系统实现  55-57
  5.4 基于指纹密钥的混合加密技术的安全性分析  57-59
结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
攻读学位期间的研究成果  64

基于指纹密钥的混合加密技术研究

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