ماشين بينايي و پردازش تصوير

Designing a method to generate random biometric fingerprint-based cryptographic keys

در اين مقاله ما از ويژگي سيگنال هاي بيومتريك اثر انگشت براي توليد كليدهاي رمزنگاري تصادفي استفاده مي كنيم. مهم ترين ويژگي اين روش استفاده از ويژگي هاي منحصر به فرد اثرانگشت در توليد كليد تصادفي مي باشد. حريم خصوصي كليد بيومتريك توليد شده به صورت تصادفي و پيچيدگي الگوريتم توليد كليد، جنبه هاي اصلي حاكم بر امنيت كليد است. در روش پشنهادي ابتدا ويژگي هاي منحصر به فرد اثر انگشت كه شامل نقاط مينوشيا مي باشد از تصوير اثرانگشت استخراج مي شوند. سپس براي افزايش ويژگي هاي آماري و پيچيدگي، فاصله اقليدوسي تمام نقاط مينوشيا نسبت به يكديگر حساب شده و در يك ماتريس ذخيره مي شوند. در مرحله بعد داده هاي اين ماتريس بعد از نرماليزه شدن به اعداد 8-بيتي توسط عمليات جايگشت جابجا مي شوند. سپس براي افزايش سطح امنيت و قابليت تصادفي بودن از عمل غير خطي S-box 8-بيتي استفاده شده در رمز قالبي AES استفاده شده است. بدين صورت كه داده هاي 8-بيتي هر يك جداگانه به S-box اعمال مي شوند و نتيجه ذخيره مي شود. در نهايت داده هاي بدست آمده از بايت كم ارزش تا بايت پر ارزش در دسته هاي 128-بيتي يا 192-بيتي يا 256-بيتي مي توانند به عنوان كليد در سيستم هاي رمزنگاري مورد استفاده قرار گيرند. آناليزهاي آماري كه روي كليدهاي توليد شده صورت گرفته نشان دهنده ويژگي تصادفي بودن قابل قبول كليدها مي باشد. بنابراين ساختار پيشنهادي براي توليد كليد تصادفي مي تواند در رمزنگاري سيگنال هاي ديجيتال با حجم زيادي از داده مانند تصوير و صدا استفاده شود

In this paper, we use the feature of fingerprint biometric signals to generate random cryptographic keys. The most important feature of this method is the use of unique fingerprint features in the production of random keys. The privacy of the randomly generated biometric key and the complexity of the key generation algorithm are key aspects of key security. In the proposed method, first the unique fingerprint features, which include Minosia dots, are extracted from the fingerprint image. Then, to increase the statistical properties and complexity, the Euclidean distance of all the points of Minosia relative to each other is calculated and stored in a matrix. In the next step, the data of this matrix is ​​moved to 8-bit numbers by permutation operation after normalization. Then, to increase the level of security and the ability to be random, the non-linear operation of the 8-bit S-box used in the AES format password is used. 8-bit data is applied to the S-box separately and the result is stored. Finally, data from low-byte to high-value bytes in 128-bit or 192-bit or 256-bit categories can be used as keys in cryptographic systems. Statistical analyzes performed on the generated keys show the acceptable randomness of the keys. Therefore, the proposed structure for generating a random key can be used in encrypting digital signals with large volumes of data such as image and sound. Keywords