Biometrijas datu šifrēšana un to pielietojums viedkaršu

personalizācijas sistēmās

Autors: Artūrs Kadiķis

Pētījums veikts:Elektronikas un Datorzinātņu institūtā10.08.2011

Encryption of biometric data and application in smart card personalization

systems

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 2/26

Kas ir kriptogrāfija?

Artūrs Kadiķis 3/26

Biometrija

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 4/26

Biometrijas datu šifrēšana

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 5/26

Biometrijas datu salīdzināšana

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 6/26

Viedkartes

Artūrs Kadiķis

Šifrētu plaukstas asinsvadu datu salīdzināšana (EER 0.27 %)

Java viedkarte (< 5s)

7/26

Problēmas nostādne

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 8/26

Biometrijas dati

Datu vektora pamatinformācija

Datubāze ar 50 cilvēku plaukstas asinsvadu informāciju

Artūrs Kadiķis

Biohash – tiek izmantots, Fuzzy extractor – nav izteiktu plusu vai

mīnusu, Fuzzy vault – neder, ir pa lēnu.

9/26

Iespējamie biometrijas datu šifrēšanas algoritmi

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 10/26

Biohash

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 11/26

Biokodu salīdzināšana

𝑆 (𝑎 ,𝑏)=𝐼−∑

𝑖

𝐼

𝑎𝑖⨁𝑏𝑖

𝐼

Artūrs Kadiķis

Ja sliekšņu vērtība ir 0, tad EER ir 16.87%

12/26

Sliekšņu izvēle

10.08.2011

0

Artūrs Kadiķis

Ja sliekšņu vērtība ir mediāna, tad EER ir 6.40%

10.08.2011 13/26

Sliekšņu izvēle

0

Artūrs Kadiķis 10.08.2011 14/26

Datu vektora papildināšana

Artūrs Kadiķis

Izvēlējos 29 intensīvākos vektorus, EER 3.18%

15/26

Vairāki intensīvākie vektori

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 16/26

Datu kopēšana

10.08.2011

Kopiju daudzums

EER

1 3.18 %

2 2.78 %

3 2.82 %

4 2.42 %

5 2.08 %

Artūrs Kadiķis

Katrai pamatinformācijas vērtībai tiek piereizināts koeficiens a.

17/26

Koeficientu pielietošana pamatinformācijai

10.08.2011

Kopiju daudzums

EER ar koeficientu

1

EER ar koeficientu

2

1 3.18 % 3.01 %

2 2.78 % 2.92 %

3 2.82 % 2.33 %

Artūrs Kadiķis 18/26

Uzlabota biokodu salīdzināšana

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 19/26

Uzlabota biokodu salīdzināšana

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 20/26

Uzlabota biokodu salīdzināšana

10.08.2011

Artūrs Kadiķis 21/26

Eksperimentālo rezultātu apkopojums

10.08.2011

Datu vektora saturs

Sliekšņu

vērtības

Datu vektor

a kopijas

Izmantota bitu

stabilitātes informācija

Pamatinf. Koeficients EER

Pamatinf. 0 1 Nē 1 16.87 %

Pamatinf. Mediāna 1 Ne 1 6.40 %

Pamatinf.+ int. Vekt. Mediāna 1 Nē 1 3.18 %

Pamatinf.+ int. Vekt. Mediāna 3 Nē 1 2.82 %

Pamatinf.+ int. Vekt. Mediāna 3 Nē 2 2.33 %

Pamatinf.+ int. Vekt. Mediāna 3 Jā 2 0.09 %

Artūrs Kadiķis

EER vidējā vērtība – 0.26 % Standarta novirze – 0.13 %

10.08.2011 22/26

EER izkliede

0.02

0.05

0.08

0.11

0.14

0.17

0.20

0.23

0.26

0.29

0.32

0.35

0.38

0.41

0.44

0.47

0.50

0.53

0.56

0.59

0.62

0.65

0.68

0.71

0

20

40

60

80

100

120

EER

Rezult

ātu

daudzum

s

Artūrs Kadiķis

Nešifrēti dati Biokods

Izpildes laiks 0.7 sekundes 0.03 sekundes

Vidējā izpildes kļūda 1,23 % 0,64 %

Lielākā izpildes kļūda 7,95 % 3,35 %

Kļūdas standarta novirze 0.90 % 0.45 %

23/26

Datu salīdzināšana viedkartēs

10.08.2011

Artūrs Kadiķis

Izveidota šifrētu biometrijas datu salīdzināšanas metode, kuras rezultāti ir līdzīgi nešifrētu datu salīdzināšanai

Realizēti gan šifrētu, gan nešifrētu datu salīdzināšanas algoritmi Java viedkartē

24/26

Rezultāti

10.08.2011

Nešifrētu datu

salīdzināšana

Šifrētu datu salīdzināšan

a

Datu salīdzināšanas algoritma sarežģītība

Algoritma izmantotais bitu daudzums 512 B 449 B

Algoritma iegūtais EER 0.27 % ~0.26 %

Dati ir šifrēti Nē Jā

Artūrs Kadiķis

Jo lielāks kļūst datu vektors un līdz ar to biokoda garums, jo mazāka ir salīdzināšanas kļūda

Ir iespējams uzlabot biokodu salīdzināšanu izmantojot informāciju par bitu statistiku

10.08.2011 25/26

Secinājumi

Artūrs Kadiķis

Tiks izstrādāta metode, kā no gadījumskaitļu matricas tiks aprēķināta sliekšņu vērtības

Tiks pārbaudīta kļūdu koriģējošu algoritmu ietekme uz rezultātu

Pārbaudīt citu šifrēšanas algoritmu darbību

10.08.2011 26/26

Turpmākie darbi

Artūrs Kadiķis 27/27

Paldies par uzmanību

10.08.2011