基于指点交互行为认知的主动认证方法研究

With ever-growing numbers of network and information system applications, the failure of identity security is causing increasingly serious and adverse impacts on the society. The lack of a reliable and convenient security mechanism to continually verify users’ identity is the main reason to growing security problems in information systems. The goal of this research project is to address the above problem by actively authenticating the computer or mobile users on the basis of their interaction behavior when using the pointing devices such as mouse and touchscreen. We aim to achieve the goal by combining the cognition of users’ pointing-interaction behavior and the online incremental learning theory. Specifically, it includes the contents on the following subjects: 1) the structural description of the semantic and non-semantic pointing-interaction pattern, 2) the modeling of pointing-interaction motion and extraction of dynamic feature of motion trajectory, and 3) online classification and incremental learning methods for pointing-interaction behavior. This research would be a challenging and forward-looking work, and it could be applied directly to information system monitoring and tracking, which could provide theoretic reference and technical support for the identity security problems in current network and mobile information systems.

随着各类网络和移动信息系统应用的日益广泛，因身份安全失效造成的各类社会问题日益严重。其中，缺少在信息系统使用过程中对身份合法性进行持续性验证的有效手段是造成信息安全风险急剧上升的重要因素。本项目以用户使用触摸屏、鼠标等指点交互设备时产生的指点交互行为为对象，研究基于指点交互行为的身份主动认证的理论和方法。本项目在研究指点交互行为认知的基础上采用在线增量学习理论对指点交互行为进行在线主动认证，研究内容包括：指点语义模式和非语义模式的结构化描述方法、指点运动建模及轨迹动态特征的提取、适合于指点交互行为的在线增量学习方法及在线分类方法。在理论与方法的研究基础上，提出一套完善而高效的基于指点交互行为的身份主动认证方法。本项目具有前瞻性和挑战性，研究成果可直接应用于信息系统的安全监控和跟踪，为解决日益严峻的网络和移动信息系统中的身份安全问题提供理论依据和技术支持。

本项目针对信息系统中身份安全监控的需要，以用户使用鼠标、键盘、触摸屏等指点交互设备时产生的指点交互行为为对象，研究了基于指点交互行为的身份主动认证的理论和方法。项目组通过理论研究和技术攻关，突破了指点交互行为认知研究中的一系列关键技术，提出了指点交互行为的结构化描述方法、行为刻画和特征提取方法、行为学习和分类方法，建立了公开的指点交互行为数据集。项目研究成果先后在 IEEE Trans. on Dependable Secure Computing、IEEE Trans. on Information Forensics and Security、IEEE Trans. on Human-Machine Systems等相关领域顶级期刊以及 IEEE SMC、IEEE ICB、IEEE ISBA等国际会议上发表论文 21 篇，出版书籍章节1篇，获得授权专利6项，软件著作权3项。相关研究成果被应用于网络身份追踪和识别、身份被动探测和脆弱性分析、大规模系统的用户行为分析等实际问题中，取得了较为显著的应用效果，受到了合作单位的好评。