基于多模态生物特征与纠错码的新型密码算法

In this project, we plan to construct novel multibiometrics-based cryptographic algorithms and their security models based on biometric features such as fingerprint, finger vein, or face, and Reed-Solomon codes or algebraic geometric codes over the hypersingular algebraic curvesy^2 = x^p + ax + b. The main research contents include: (1) Multimodal feature template construction and novel fuzzy vault algorithms based on multibiometrics and Reed-Solomon codes or algebraic geometric codes over the hypersingular algebraic curves y^2=x^p+ax+b. (2) Multibiometrics-based public key/private key generation model with certificateless and no key generation center. (3) New cryptographic schemes with certificateless and no key generation center based on the multibiometrics and Reed-Solomon codes or algebraic geometric codes over the hypersingular algebraic curves y^2 = x^p + ax + b. (4) Development of the SM9 into a novel biometric identification-based cryptographic algorithm Bio-SM9. In addition, this new improved Bio-SM9 will be theoretically analyzed and experimentally evaluated about its practical applications (for data encryptions or customer identity authentications) in the financial trading platform system and big data securities under the Internet environments.

本项目主要研究基于指纹、指静脉、或人脸等生物特征及Reed-Solomon纠错码或超奇异代数曲线y^2 = x^p + ax + b上代数几何码等多模态生物特征的新型密码算法及其安全模型。主要研究内容包括：（1）基于多模态生物特征及Reed-Solomon纠错码或超奇异代数曲线y^2 = x^p + ax + b上代数几何码的多模态特征模板及新型模糊金库算法；（2）基于多模态生物特征的无证书无中心公钥/私钥生成模型；（3）基于多模态生物特征及Reed-Solomon纠错码或超奇异代数曲线y^2 = x^p + ax + b上代数几何码的无证书无中心新型密码算法及安全模型；（4）研究将标识密码算法SM9提升为基于生物特征标识的密码算法Bio-SM9，并对其在互联网环境下的金融交易平台系统与大数据安全中的实际应用性（数据加密或客户身份认证）进行理论分析与实验仿真评估。

项目团队基于生物特征识别、密码与编码学以及区块链等信息技术融合交叉的科学思想，研究了针对指纹、指静脉与人脸等生物特征的提取方法、基于生物特征及纠错码的密钥生成算法、基于混合混沌映射的图像加密、基于生物特征的多模融合及混沌映射的生物特征模板保护、秘密（私钥）数据保护以及用户身份认证、基于生物特征或模糊身份的签名或环签名、基于Hermite正规形式的随机整数格生成方法以及（格上）基于模糊身份的环签名等课题内容.. 借助区块链的防篡改及可追溯性，对基于区块链及生物特征模糊提取器的生物特征安全身份认证、基于可验证秘密共享策略的联盟链私钥安全恢复、基于区块链的多服务器体系结构的分层认证方法、基于区块链和属性基加密的个人隐私数据保护、基于区块链的结果可追溯的可搜索加密等课题研究内容及密切相关内容进行了研究.. 本项目取得了若干具有理论意义及实际应用价值的研究成果. 此外，项目团队在基于有限域上代数曲线的密码算法快速计算研究上也取得了一些好的研究成果. . 我们对提出的创新性方案或算法，不仅对其安全性等重要属性进行了理论性证明，而且基于代表性或实际性的参数选取，对方案或算法的多维性能进行了大量的仿真实验测试.. 在本项目资助下，共发表了有关论文29篇，其中SCI检索期刊论文有17篇、国内期刊9篇（1级学报2篇）、国际学术会议3（均为EI检索，其中有2个会议属于CCF-C类会议）. 获发明专利授权4项，另有4项发明专利已获受理. . 本项目最重要的研究成果“Biometric key generation based on generated intervals and two-layer error correcting technique”发表在期刊Pattern Recognition (JCR 1区、Top期刊、自动化领域A类期刊、模式识别领域旗舰期刊).