目前，針對(duì)生物特征模板保護(hù)的研究主要有硬件和軟件兩個(gè)角度。
硬件的解決方案主要思路是設(shè)計(jì)一個(gè)封閉的識(shí)別系統(tǒng)，模板保存在一個(gè)安全模塊中，從物理的角度保證模板不可逆和不可鏈接。Privaris PlusID就是基于該思路設(shè)計(jì)的一個(gè)商業(yè)化產(chǎn)品。該產(chǎn)品將完整的生物特征識(shí)別系統(tǒng)包括采集裝置集成封裝到一個(gè)密鑰卡大小的裝置內(nèi)。用戶注冊(cè)的生物特征模板保存在裝置內(nèi)部，如果認(rèn)證成功，則該裝置發(fā)送出一串密鑰。類似這樣的系統(tǒng)被稱為“卡上系統(tǒng)”(system on card)。另有一種類似的，但被稱為“卡上匹配”(match oncard)，這種系統(tǒng)將一個(gè)模板數(shù)據(jù)庫(kù)和匹配器封裝到一個(gè)物理安全模塊內(nèi)，在認(rèn)證時(shí)，外部采集的生物特征輸入該裝置進(jìn)行匹配。這些基于硬件的解決方案確實(shí)保護(hù)了生物特征模板的安全，但是也一定程度上將生物特征弱化為了需要攜帶的“你所擁有”的特征，同時(shí)也限制了生物特征認(rèn)證的應(yīng)用范圍，即只能作為外圍認(rèn)證技術(shù)在終端使用，而不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部在線的認(rèn)證，也無(wú)法進(jìn)行1:N 的身份識(shí)別。
基于軟件的解決方案也就是所謂的生物特征加密技術(shù)。生物特征模板的不安全性主要在于其不可撤銷重置而存在*丟失的隱患，而普通的口令和密鑰反而可以通過(guò)密碼學(xué)意義上的處理而克服這種危險(xiǎn)。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究人員致力于生物特征加密技術(shù)的研究，提出了各種各樣的生物特征加密算法。一個(gè)理想的生物特征加密算法必須滿足以下幾點(diǎn)要求：(1)不可逆性，任何情況下都不能從生物特征模板逆變換得到原始的生物特征數(shù)據(jù)；(2)不可鏈接性，同一個(gè)生物特征用不同算法生成的模板不同，并且各個(gè)模板之間、以及模板與原始生物特征之間相互不能匹配；(3)可重新發(fā)布性，一旦某個(gè)生物特征模板丟失，可以使用同一個(gè)生物特征重新發(fā)布一個(gè)不同的模板；(4)性，滿足以上三個(gè)條件的模板的身份認(rèn)證性能能夠滿足系統(tǒng)需求。
2.設(shè)備認(rèn)證技術(shù)
在虹膜識(shí)別系統(tǒng)中，一旦非法設(shè)備接入系統(tǒng)，在虹膜信息采集時(shí)，攻擊者可以在此使用非法設(shè)備，或者給設(shè)備開(kāi)后門(mén)，獲取采集到的人員的虹膜圖像信息原始數(shù)據(jù)，帶來(lái)極大的安全問(wèn)題。因此，終端側(cè)有必要驗(yàn)證接入設(shè)備的合法性。設(shè)備認(rèn)證機(jī)制可以確保只有合法的終端設(shè)備才能接入系統(tǒng)，維護(hù)合法權(quán)益，保障虹膜識(shí)別系統(tǒng)的安全。
在進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證之前，設(shè)備廠商首先在虹膜識(shí)別系統(tǒng)注冊(cè)，提交廠商信息給管理員審核。設(shè)備認(rèn)證及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖如下：
圖 設(shè)備認(rèn)證及數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖
設(shè)備認(rèn)證服務(wù)使用HTTPS可靠通信方式。廠商首先在系統(tǒng)新增設(shè)備，把設(shè)備相關(guān)信息上報(bào)系統(tǒng)；然后廠商在系統(tǒng)中對(duì)需要認(rèn)證的設(shè)備發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求，系統(tǒng)工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行審核，通過(guò)認(rèn)證的設(shè)備系統(tǒng)會(huì)生成對(duì)應(yīng)的PIN碼(可修改)；廠商通過(guò)集成SDK開(kāi)發(fā)客戶端，完成設(shè)備接入以及之后的虹膜圖像采集、上傳等工作。
3.數(shù)據(jù)加密技術(shù)
數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)主要是對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密，常用的有鏈路加密、節(jié)點(diǎn)加密和端到端加密三種方式。
1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密技術(shù)
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密技術(shù)的目的是防止在存儲(chǔ)環(huán)節(jié)上的數(shù)據(jù)失密,可分為密文存儲(chǔ)和存取控制兩種。前者一般是通過(guò)加密法轉(zhuǎn)換、附加密碼、加密模塊等方法實(shí)現(xiàn)；后者則是對(duì)用戶資格、權(quán)限加以審查和限制,防止非法用戶存取數(shù)據(jù)或合法用戶越權(quán)存取數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中可以對(duì)不同工作組的用戶賦予相應(yīng)的權(quán)限以達(dá)到保護(hù)重要數(shù)據(jù)不被子非常訪問(wèn)。
2）數(shù)據(jù)傳輸加密技術(shù)
(1)鏈路加密。鏈路加密是傳輸數(shù)據(jù)僅在物理層前的數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行加密。接收方是傳送路徑上的各臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)，信息在每臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)內(nèi)都要被解密和再加密，依次進(jìn)行，直至到達(dá)目的地。
(2)端到端加密。端到端加密是為數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端提供的加密方式。數(shù)據(jù)在發(fā)送端被加密，在zui終目的地(接收端)解密，中間節(jié)點(diǎn)處不以明文的形式出現(xiàn)。采用端到端加密是在應(yīng)用層完成，即傳輸前的高層中完成。除報(bào)頭外的報(bào)文均以密文的形式貫穿于全部傳輸過(guò)程。
(3)節(jié)點(diǎn)加密。節(jié)點(diǎn)加密在操作方式上與鏈路加密類似，都在中間節(jié)點(diǎn)先對(duì)消息進(jìn)行解密,然后進(jìn)行加密。然而,與鏈路加密不同,節(jié)點(diǎn)加密不允許消息在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以明文形式存在,它先把收到的消息進(jìn)行解密,然后采用另一個(gè)不同的密鑰進(jìn)行加密,這一過(guò)程是在節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)安全模塊中進(jìn)行。
虹膜注冊(cè)和虹膜驗(yàn)證過(guò)程中，客戶端(終端)與服務(wù)器通信時(shí)可采用國(guó)密SM4加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，通過(guò)MD5算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全；虹膜圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，采用國(guó)密SM4加密算法對(duì)虹膜原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)，保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全；此外還可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)用戶分級(jí)管理，根據(jù)用戶級(jí)別賦予不同權(quán)限，保障應(yīng)用安全。
