專利名稱：基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及計(jì)算機(jī)指紋生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
人類在19世紀(jì)中葉開始了對(duì)指紋在科學(xué)意義上的研究，并產(chǎn)生了兩個(gè)重要的結(jié)論沒有任何兩個(gè)手指指紋的紋線形態(tài)一致；指紋紋線的形態(tài)終生不變。指紋識(shí)別技術(shù)是目前國(guó)際公認(rèn)的應(yīng)用最廣泛，價(jià)格最低廉、易用性最高的生物認(rèn)證技術(shù)，相對(duì)于其它身份認(rèn)證技術(shù)，自動(dòng)指紋識(shí)別具有如下許多獨(dú)到的信息安全優(yōu)點(diǎn)(1)每個(gè)人的指紋是相當(dāng)固定的，不會(huì)隨著人的年齡的增長(zhǎng)或身體健康程度的變化而變化，但是人的聲音、面相等卻存在較大變化的可能。
(2)指紋樣本便于獲取，易于開發(fā)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)用性強(qiáng)。
(3)一個(gè)人的十指指紋皆不相同，這樣可以方便地利用多個(gè)指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)的安全性。
(4)指紋識(shí)別中使用的模板是由指紋圖中提取的關(guān)鍵特征，這樣存儲(chǔ)量較小，可以大大減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，便于實(shí)現(xiàn)認(rèn)證。
TPM(可信平臺(tái)模塊，Trusted Platform Module)，它是目前國(guó)際上即能提高PC的安全性、又能提高其易用性的最好技術(shù)。TPM實(shí)際上是一個(gè)含有密碼運(yùn)算部件和存儲(chǔ)部件的小型片上系統(tǒng)，從根本上解決底層硬件設(shè)施的安全問(wèn)題。TPM芯片主導(dǎo)思想是基于可信任計(jì)算理念，基于對(duì)用戶身份、應(yīng)用環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等不同底層認(rèn)證，徹底防止惡意盜取信息和病毒侵害。
TPM技術(shù)最核心的功能在于對(duì)CPU處理的數(shù)據(jù)流進(jìn)行加密，同時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)底層的狀態(tài)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以開發(fā)出唯一身份識(shí)別、系統(tǒng)登錄加密、文件夾加密、網(wǎng)絡(luò)通訊加密等各個(gè)環(huán)節(jié)的安全應(yīng)用，它能夠生成加密的密鑰，還有密鑰的存儲(chǔ)和身份的驗(yàn)證，可以高速進(jìn)行數(shù)據(jù)加密和還原，作為保護(hù)BIOS和OS不被修改的輔助處理器，通過(guò)TSS與TPM的結(jié)合來(lái)構(gòu)建跨平臺(tái)與軟硬件系統(tǒng)的可信計(jì)算體系結(jié)構(gòu)。用戶即使硬盤被盜也不會(huì)造成上數(shù)據(jù)泄漏。
可信計(jì)算終端系統(tǒng)平臺(tái)安全體系結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖1所示。
TPM芯片是一款SOC(System-on-Chip)芯片，內(nèi)部集成了CPU內(nèi)核、RAM、ROM、Flash、加密算法協(xié)處理器、隨機(jī)數(shù)生成器等模塊，SOC系統(tǒng)和配套的應(yīng)用軟件主要用于完成計(jì)算機(jī)平臺(tái)可靠性認(rèn)證、用戶身份認(rèn)證、數(shù)字簽名等功能?？尚庞?jì)算通常包括以下三個(gè)屬性與功能(1)確保用戶身份的唯一性，用戶工作空間的完整性與私有性；(2)確保硬件環(huán)境配置、OS內(nèi)核、服務(wù)及應(yīng)用程序的完整性；(3)確保存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)男畔⒌谋Ｃ苄?完整性。
不僅如此，在生物識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦的安全訪問(wèn)方面，目前大多指紋技術(shù)都在操作系統(tǒng)及應(yīng)用層面上實(shí)現(xiàn)，由于指紋數(shù)據(jù)要加載到內(nèi)存，存在指紋數(shù)據(jù)、處理被截取或被病毒感染或被攻擊的安全隱患；涉及到計(jì)算機(jī)硬件層，也只實(shí)現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)，就是將指紋數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)在BIOS或TPM硬件芯片內(nèi)，而指紋的處理和比對(duì)，通過(guò)在計(jì)算機(jī)主板上外加設(shè)有微處理器和有微處理器的輔助芯片完成，實(shí)現(xiàn)了生物識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦的安全開機(jī)訪問(wèn)。
將指紋采集、處理和比對(duì)與指紋數(shù)據(jù)分開存放和處理，存在安全的隱患，至少需要比對(duì)的指紋辯識(shí)碼與指紋比對(duì)處理存放同一SOC片上芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部指紋識(shí)別才能達(dá)到強(qiáng)雙因子安全；并且只是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)開機(jī)安全的認(rèn)證對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)各個(gè)層面的安全是不夠的。
以下是有無(wú)TPM芯片的利弊對(duì)照表


同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)更深層面的計(jì)算機(jī)安全性，還要從TPM出發(fā)，目前針對(duì)TPM芯片來(lái)講只停留在對(duì)指紋數(shù)據(jù)的安全加密存儲(chǔ)，即將指紋特征信息存放在TPM內(nèi)部或通過(guò)TPM內(nèi)部加密后存放在外部，這樣僅僅是將指紋數(shù)據(jù)信息作為重要信息進(jìn)行管理和存儲(chǔ)，并沒有真正發(fā)揮指紋識(shí)別本身的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種將可信計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全芯片的生物認(rèn)證及識(shí)別技術(shù)相結(jié)合、能夠完善和增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從硬件、操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)平臺(tái)到應(yīng)用層的全面安全。至少預(yù)存的指紋辨識(shí)碼存儲(chǔ)于TPM芯片內(nèi)，且指紋比對(duì)在TPM芯片內(nèi)部完成，運(yùn)行效率較高、系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)、適用范圍較為廣泛的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法如下該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)主板和主板上所承載并通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS、可信平臺(tái)模塊TPM芯片、中央處理器、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器和其它計(jì)算機(jī)硬件，所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)具有內(nèi)置功能模塊和芯片操作系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是，所述的引擎系統(tǒng)還包括指紋傳感器、計(jì)算機(jī)主板上所承載的指紋采集模塊和指紋處理模塊、非易失性存儲(chǔ)器、可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)置的指紋比對(duì)模塊，所述的指紋傳感器的輸出端與指紋采集模塊的輸入端相連接，指紋采集模塊的輸出端與所述的指紋處理模塊的輸入端相連接，指紋處理模塊的輸出端與所述的指紋比對(duì)模塊的輸入端相連接，所述的指紋比對(duì)模塊與所述的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋采集模塊、指紋處理模塊可以均內(nèi)置于所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊之間、指紋處理模塊與指紋比對(duì)模塊之間均相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊與所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋采集模塊和指紋處理模塊置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)相連接。
該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋采集模塊和指紋處理模塊還可以置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的具有片內(nèi)中央處理器的嵌入式SOC芯片內(nèi)或者不具有片內(nèi)中央處理器而有非易失性存儲(chǔ)空間的芯片內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為嵌入式SOC芯片中的非易失性存儲(chǔ)器或者不具有片內(nèi)中央處理器的芯片中的非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該嵌入式SOC芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接或者與不具有片內(nèi)中央處理器的芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器為閃存Flash、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM、可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM、可編程只讀存儲(chǔ)器PROM或者其他的在斷電情況下能繼續(xù)保留數(shù)據(jù)的磁、電存儲(chǔ)介質(zhì)。
該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋傳感器可以嵌裝于計(jì)算機(jī)的主板、鍵盤、鼠標(biāo)或者機(jī)殼表面，或者作為獨(dú)立裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連接；所述的指紋傳感器可以為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體指紋傳感器或者超聲波指紋傳感器等，所述的半導(dǎo)體指紋傳感器可以為硅電容式指紋傳感器、半導(dǎo)體壓感式指紋傳感器或者半導(dǎo)體溫度感應(yīng)指紋傳感器等。
該使用上述的引擎系統(tǒng)進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其主要特點(diǎn)是，所述的方法包括以下步驟(1)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；(2)指紋采集模塊通過(guò)指紋傳感器采集指紋的原始圖像信息，并將該信息傳送至指紋處理模塊；(3)指紋處理模塊根據(jù)該原始圖像信息進(jìn)行提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼的操作處理；(4)指紋處理模塊判斷是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，并將該辨識(shí)碼傳送至指紋比對(duì)模塊；(5)如果是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，則指紋比對(duì)模塊直接將所述的辨識(shí)碼作為指紋辨識(shí)碼存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)；(6)反之，則從可信平臺(tái)模塊TPM芯片的內(nèi)置功能模塊中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)提取出預(yù)存的指紋辨識(shí)碼，并將所述的辨識(shí)碼與該預(yù)存的指紋辨識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果返回；(7)系統(tǒng)根據(jù)該比對(duì)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理。
該進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法的原始圖像信息為數(shù)字指紋圖像信息。
該進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法的根據(jù)該原始圖像信息進(jìn)行提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼的操作處理包括以下步驟(1)指紋處理模塊根據(jù)特定的指紋算法，從原始圖像信息中提取出指紋特征信息；(2)指紋處理模塊對(duì)上述的指紋特征信息進(jìn)行編碼和歸類，并生成辯識(shí)碼。
該進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法的判斷是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作為判斷可信平臺(tái)模塊TPM芯片的內(nèi)置功能模塊中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)是否存儲(chǔ)有指紋辨識(shí)碼，如果否，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；如果是，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；或者為判斷系統(tǒng)設(shè)置的標(biāo)識(shí)值是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作。
采用了該發(fā)明的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法，由于基于TPM安全芯片在計(jì)算機(jī)主板上形成了指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，并在TPM芯片內(nèi)的安全環(huán)境下與預(yù)存在TPM芯片內(nèi)指紋進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)指紋比對(duì)認(rèn)證，甚至可以將指紋的采集、處理和比對(duì)工作全部在TPM芯片內(nèi)完成，從而得到更高的系統(tǒng)安全性和可靠性；同時(shí)，指紋預(yù)存數(shù)據(jù)和比對(duì)沒有跨出過(guò)TPM，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)雙因子安全認(rèn)證；不僅如此，該指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)可以接收其它任何系統(tǒng)硬件層、操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)平臺(tái)層、安全應(yīng)用層的認(rèn)證請(qǐng)求，并將認(rèn)證結(jié)果返回，從而實(shí)現(xiàn)了安全指紋生物認(rèn)證，確保了用戶及信息的完整性與私有性，確保了系統(tǒng)硬件、OS內(nèi)核、服務(wù)及應(yīng)用程序的完整性，可以應(yīng)用于開機(jī)指紋安全身份認(rèn)證、操作系統(tǒng)指紋安全身份認(rèn)證和應(yīng)用層指紋安全身份認(rèn)證等領(lǐng)域，不僅運(yùn)行效率較高，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，適用范圍較為廣泛，為計(jì)算機(jī)安全認(rèn)證技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的可信計(jì)算終端系統(tǒng)平臺(tái)安全體系結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的可信平臺(tái)模塊TPM安全芯片系統(tǒng)架構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的第一種實(shí)施例系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的第二種實(shí)施例系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明應(yīng)用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)中的指紋傳感器安設(shè)位置示意圖。
圖6為本發(fā)明應(yīng)用于筆記本電腦中的指紋傳感器安設(shè)位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定目的所采用的技術(shù)、方法及功能效果，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點(diǎn)，當(dāng)可得到深入和具體的了解，然而所附圖示僅供參考和說(shuō)明用，并非對(duì)本發(fā)明加以限制。
請(qǐng)參閱圖2所示，為計(jì)算機(jī)主板TPM芯片的方塊架構(gòu)示意圖。一般TPM芯片內(nèi)有一中央處理器(CPU)、非對(duì)稱密碼協(xié)處理器(RSA)、真隨機(jī)數(shù)生成器(RNG)、存儲(chǔ)模塊(RAM)、非易失性存儲(chǔ)(Non-VblatiIe Storage)和安全防護(hù)、管理及接口模塊等等，從而構(gòu)成了完整的TPM芯片。
TPM芯片通過(guò)TPM芯片操作系統(tǒng)及內(nèi)置的功能模塊形成系統(tǒng)安全認(rèn)證體系。在身份認(rèn)證上，TPM芯片內(nèi)擁有存儲(chǔ)區(qū)，可以存儲(chǔ)證書，通常利用存儲(chǔ)在片內(nèi)的證書和各種加密算法完成安全認(rèn)證。
關(guān)于安全芯片的進(jìn)一步技術(shù)細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考“一種安全芯片及基于該芯片的信息安全處理設(shè)備和方法”的專利文獻(xiàn)(專利申請(qǐng)?zhí)?3138380.7)。
再請(qǐng)參閱圖3所示，為本發(fā)明的引擎系統(tǒng)的第一種實(shí)施例，其中該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋采集模塊、指紋處理模塊均內(nèi)置于所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)，該指紋采集模塊、指紋處理模塊與指紋比對(duì)模塊共同形成了TPM芯片中的指紋生物識(shí)別引擎，且指紋采集模塊與指紋處理模塊之間、指紋處理模塊與指紋比對(duì)模塊之間均相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊與所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
此時(shí)的TPM芯片硬件資源能夠完成指紋采集和處理運(yùn)算，其運(yùn)算能力完全依賴于片內(nèi)的CPU，其內(nèi)存則是利用了片內(nèi)的RAM。
再請(qǐng)參閱圖4所示，為本發(fā)明的引擎系統(tǒng)的第二種實(shí)施例，其中該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)主板和主板上所承載并通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS、可信平臺(tái)模塊TPM芯片、中央處理器、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器，所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)具有內(nèi)置功能模塊和芯片操作系統(tǒng)，其中，所述的引擎系統(tǒng)還包括指紋傳感器、計(jì)算機(jī)主板上所承載的指紋采集模塊和指紋處理模塊、非易失性存儲(chǔ)器、可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)置的指紋比對(duì)模塊，該指紋對(duì)比模塊形成了TPM芯片中的指紋生物識(shí)別引擎；該指紋采集模塊和指紋處理模塊置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接；所述的指紋傳感器的輸出端與指紋采集模塊的輸入端相連接，指紋采集模塊的輸出端與所述的指紋處理模塊的輸入端相連接，指紋處理模塊的輸出端與所述的指紋比對(duì)模塊的輸入端相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)相連接。
此時(shí)的TPM芯片硬件資源不能完成指紋采集和處理運(yùn)算，而必須利用主機(jī)板上現(xiàn)有芯片或增加芯片，在本實(shí)施例中是利用現(xiàn)有BIOS和BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)算能力依賴于主板上的中央處理器，內(nèi)存則是主板上的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。
不僅如此，與上述第二種實(shí)施例相類似的，也可以采用以下本發(fā)明的引擎系統(tǒng)的第三種此時(shí)的TPM芯片硬件資源不能完成指紋采集和處理運(yùn)算，而必須利用主機(jī)板上現(xiàn)有芯片或增加芯片，在本實(shí)施例中是利用主板上的嵌入式SOC芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)算能力依賴于主板上的中央處理器，內(nèi)存則是主板上的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。
與上述第二種實(shí)施例相類似的，還可以采用以下本發(fā)明的引擎系統(tǒng)的第四種實(shí)施例其中該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)主板和主板上所承載并通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS、可信平臺(tái)模塊TPM芯片、中央處理器、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器RAM，所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)具有內(nèi)置功能模塊和芯片操作系統(tǒng)，其中，所述的引擎系統(tǒng)還包括指紋傳感器、計(jì)算機(jī)主板上所承載的指紋采集模塊和指紋處理模塊、非易失性存儲(chǔ)器、可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)置的指紋比對(duì)模塊，該指紋比對(duì)模塊形成了TPM芯片中的指紋生物識(shí)別引擎；該指紋采集模塊和指紋處理模塊置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的具有片內(nèi)中央處理器的嵌入式SOC芯片內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接；所述的指紋傳感器的輸出端與指紋采集模塊的輸入端相連接，指紋采集模塊的輸出端與所述的指紋處理模塊的輸入端相連接，指紋處理模塊的輸出端與所述的指紋比對(duì)模塊的輸入端相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為嵌入式SOC芯片中的加密非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該嵌入式SOC芯片中的加密非易失性存儲(chǔ)器相連接。
此時(shí)的TPM芯片硬件資源不能完成指紋采集和處理運(yùn)算，而必須利用主機(jī)板上現(xiàn)有芯片或增加芯片，在本實(shí)施例中是利用主板上的嵌入式SOC芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，其運(yùn)算能力依賴于嵌入式SOC芯片中的中央處理器，內(nèi)存則是嵌入式SOC芯片內(nèi)的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。
同時(shí)，該基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器為閃存Flash、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM、可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM、可編程只讀存儲(chǔ)器PROM或者其他的在斷電情況下能繼續(xù)保留數(shù)據(jù)的磁、電存儲(chǔ)介質(zhì)。其中的磁存儲(chǔ)器單元的詳細(xì)技術(shù)信息請(qǐng)參閱美國(guó)專利文獻(xiàn)“Thin Film Magnetic Core Memory And Method Of MakingSame”，專利號(hào)5126971，1992年6月30日出版。
在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，本發(fā)明是在TPM安全芯片內(nèi)增加指紋生物認(rèn)證引擎，并連接一個(gè)指紋傳感器，該指紋傳感器通過(guò)計(jì)算機(jī)的基本輸入輸出系統(tǒng)(I/O)將采集到的指紋圖象傳給TPM的指紋生物認(rèn)證引擎指紋采集模塊，指紋采集模塊采集到的數(shù)字指紋圖像傳送給指紋處理模塊，由指紋處理模塊進(jìn)行指紋特征值提取，編碼為指紋辯識(shí)碼。
指紋比對(duì)模塊將指紋辯識(shí)碼與TPM芯片內(nèi)預(yù)存的指紋辯識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，完成身份認(rèn)證。
本發(fā)明主要是提供安全計(jì)算機(jī)硬件TPM芯片的片內(nèi)指紋生物認(rèn)證技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，而其關(guān)鍵是在TPM芯片內(nèi)增加一個(gè)生物識(shí)別引擎模塊，在TPM芯片內(nèi)的安全環(huán)境下與預(yù)存于TPM芯片內(nèi)指紋辨識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)指紋比對(duì)認(rèn)證。
由于指紋采集和處理有一定的復(fù)雜度，TPM芯片內(nèi)的硬件資源不夠完成復(fù)雜的處理運(yùn)算，在上述第一種實(shí)施例中，將指紋采集和處理置于主機(jī)板上其他嵌入式SOC芯片內(nèi)完成，將指紋傳感器傳入的指紋圖像處理成含指紋特征信息的數(shù)據(jù)，安全的存儲(chǔ)到TPM芯片內(nèi)或與TPM芯片內(nèi)的預(yù)存指紋信息進(jìn)行比對(duì)；而在上述第二種實(shí)施例中，當(dāng)TPM芯片內(nèi)的硬件資源達(dá)到能夠處理指紋的采集和處理運(yùn)算時(shí)，指紋的采集、處理和比對(duì)工作全部在TPM芯片內(nèi)完成。
指紋預(yù)存數(shù)據(jù)和比對(duì)沒有跨出過(guò)TPM，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)雙因子安全認(rèn)證。TPM內(nèi)指紋生物識(shí)別引擎接收其他任何系統(tǒng)硬件層、操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)平臺(tái)層、安全應(yīng)用層的認(rèn)證請(qǐng)求，將認(rèn)證結(jié)果返回，實(shí)現(xiàn)安全指紋生物認(rèn)證，確保用戶及信息的完整性與私有性，確保系統(tǒng)硬件、OS內(nèi)核、服務(wù)及應(yīng)用程序的安全性、完整性。
再請(qǐng)參閱圖5和圖6所示，本發(fā)明的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)的指紋傳感器1可以根據(jù)情況嵌裝于臺(tái)式計(jì)算機(jī)的鍵盤、鼠標(biāo)或者筆記本電腦的機(jī)殼表面，或者作為獨(dú)立裝置通過(guò)數(shù)據(jù)通訊連接線與計(jì)算機(jī)相連接，而TPM芯片2則嵌裝于臺(tái)式計(jì)算機(jī)的主板上或者筆記本電腦的主板上。
同時(shí)，該指紋傳感器1可以為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體指紋傳感器、超聲波指紋傳感器或者其他能夠通過(guò)感應(yīng)獲取指紋圖像數(shù)據(jù)的傳感器，所述的半導(dǎo)體指紋傳感器為硅電容式指紋傳感器、半導(dǎo)體壓感式指紋傳感器或者半導(dǎo)體溫度感應(yīng)指紋傳感器。
在實(shí)際使用當(dāng)中，該指紋傳感器1可以使用各種類型的指紋傳感器。目前主要包含三種大類的指紋傳感器，分別是光學(xué)、半導(dǎo)體、超聲波指紋傳感器。其中半導(dǎo)體式指紋傳感器又分為硅電容式、半導(dǎo)體壓感式、半導(dǎo)體溫度感應(yīng)等傳感器。隨著技術(shù)的發(fā)展，新類型的傳感器會(huì)不斷推出，本發(fā)明中指紋采集可使用各種通過(guò)感應(yīng)獲取指紋圖像數(shù)據(jù)的傳感器來(lái)獲取指紋影像信息；同時(shí)，指紋傳感器1在計(jì)算機(jī)上放置的部位鍵盤、鼠標(biāo)、機(jī)殼、及各種通過(guò)數(shù)據(jù)通訊連接線連接到計(jì)算機(jī)上的獨(dú)立的指紋傳感器。
本發(fā)明的使用上述的引擎系統(tǒng)進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，包括以下步驟(1)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；(2)指紋采集模塊通過(guò)指紋傳感器采集指紋的原始圖像信息，并將該信息傳送至指紋處理模塊，該原始圖像信息為數(shù)字指紋圖像信息；(3)指紋處理模塊根據(jù)該原始圖像信息進(jìn)行提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼的操作處理，該操作處理包括以下步驟(a)指紋處理模塊根據(jù)特定的指紋算法，從原始圖像信息中提取出指紋特征信息；(b)指紋處理模塊對(duì)上述的指紋特征信息進(jìn)行編碼和歸類，并生成辯識(shí)碼；(4)指紋處理模塊判斷是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，并將該辨識(shí)碼傳送至指紋比對(duì)模塊，該判斷可以為判斷可信平臺(tái)模塊TPM芯片的內(nèi)置功能模塊中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)是否存儲(chǔ)有指紋辨識(shí)碼，如果否，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；如果是，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；也可以為判斷系統(tǒng)設(shè)置的標(biāo)識(shí)值是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作；(5)如果是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，則指紋比對(duì)模塊直接將所述的辨識(shí)碼作為指紋辨識(shí)碼存儲(chǔ)于可信平臺(tái)模塊TPM芯片的內(nèi)置功能模塊中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)；(6)反之，則指紋比對(duì)模塊從可信平臺(tái)模塊TPM芯片的內(nèi)置功能模塊中的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)提取出預(yù)存指紋辨識(shí)碼，并將所述的預(yù)存指紋辨識(shí)碼與該指紋辨識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果返回；
(7)系統(tǒng)根據(jù)該比對(duì)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理。
在實(shí)際使用當(dāng)中，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于在計(jì)算機(jī)TPM芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)指紋生物識(shí)別引擎模塊的方法，即在TPM芯片內(nèi)完成指紋的算法、指紋的采集處理、指紋的比對(duì)認(rèn)證，做到所有指紋處理永不出TPM芯片，作為一種可信計(jì)算機(jī)的基本生物認(rèn)證功能模塊提供給從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全硬件層、安全操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)平臺(tái)層、安全應(yīng)用層使用。
因此，計(jì)算機(jī)需要連接指紋采集設(shè)備，既各種類型的指紋傳感器，在計(jì)算機(jī)需要指紋影像信息的時(shí)候，采集活體指紋信息，將采集的活體指紋信息傳遞給TPM內(nèi)部的指紋生物認(rèn)證引擎。指紋生物認(rèn)證引擎對(duì)傳入的原始活體指紋信息通過(guò)指紋算法進(jìn)行運(yùn)算和處理，存儲(chǔ)在TPM存儲(chǔ)區(qū)或作出認(rèn)證結(jié)果，返回給調(diào)用指紋生物認(rèn)證引擎的設(shè)備和程序。
上述的認(rèn)證過(guò)程中，包括以下幾個(gè)步驟(1)指紋采集通過(guò)各種指紋采集傳感器，采集指紋的原始圖像，該原始圖像信息為非模擬的數(shù)字指紋圖象信息。然后傳送給指紋處理模塊。指紋采集包含與各種指紋傳感器的接口，指紋影像采集判斷等。
(2)指紋處理指紋處理模塊根據(jù)指紋算法，提取指紋特征信息，對(duì)指紋特征信息進(jìn)行編碼、歸類，編碼為辯識(shí)碼。
關(guān)于指紋算法的技術(shù)細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考“指紋識(shí)別方法”的專利文獻(xiàn)(專利申請(qǐng)?zhí)?3142267.5)。
(3)指紋比對(duì)將采集到的使用者的指紋辯識(shí)碼與TPM芯片中預(yù)存的指紋辯識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)。
指紋比對(duì)程序預(yù)存于TPM芯片的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)。
采用了上述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法，由于基于TPM安全芯片在計(jì)算機(jī)主板上形成了指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，并在TPM芯片內(nèi)的安全環(huán)境下與預(yù)存在TPM芯片內(nèi)指紋進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)指紋比對(duì)認(rèn)證，甚至可以將指紋的采集、處理和比對(duì)工作全部在TPM芯片內(nèi)完成，從而得到更高的系統(tǒng)安全性和可靠性；同時(shí)，指紋預(yù)存辯識(shí)碼和指紋比對(duì)沒有跨出過(guò)TPM，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)雙因子安全認(rèn)證；不僅如此，該指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)可以接收其它任何系統(tǒng)硬件層、操作系統(tǒng)及基礎(chǔ)平臺(tái)層、安全應(yīng)用層的認(rèn)證請(qǐng)求，并將認(rèn)證結(jié)果返回，從而實(shí)現(xiàn)了安全指紋生物認(rèn)證，確保了用戶及信息的完整性與私有性，確保了系統(tǒng)硬件、OS內(nèi)核、服務(wù)及應(yīng)用程序的完整性，可以應(yīng)用于開機(jī)指紋安全身份認(rèn)證、操作系統(tǒng)指紋安全身份認(rèn)證和應(yīng)用層指紋安全身份認(rèn)證等領(lǐng)域，不僅運(yùn)行效率較高，而且系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，適用范圍較為廣泛，為計(jì)算機(jī)安全認(rèn)證技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)主板和主板上所承載并通過(guò)系統(tǒng)總線相互連接的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS、可信平臺(tái)模塊TPM芯片、中央處理器、隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器和其它計(jì)算機(jī)硬件，所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)具有內(nèi)置功能模塊和芯片操作系統(tǒng)，其特征在于，所述的引擎系統(tǒng)還包括指紋傳感器、計(jì)算機(jī)主板上所承載的指紋采集模塊和指紋處理模塊、非易失性存儲(chǔ)器、可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)置的指紋比對(duì)模塊，所述的指紋傳感器的輸出端與指紋采集模塊的輸入端相連接，指紋采集模塊的輸出端與所述的指紋處理模塊的輸入端相連接，指紋處理模塊的輸出端與所述的指紋比對(duì)模塊的輸入端相連接，所述的指紋比對(duì)模塊與所述的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的指紋采集模塊、指紋處理模塊均內(nèi)置于所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊之間、指紋處理模塊與指紋比對(duì)模塊之間均相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊與所述的可信平臺(tái)模塊TPM芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的指紋采集模塊和指紋處理模塊置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該基本輸入輸出系統(tǒng)BIOS中的加密存儲(chǔ)區(qū)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的指紋采集模塊和指紋處理模塊還置于所述的計(jì)算機(jī)主板所承載的具有片內(nèi)中央處理器的嵌入式SOC芯片內(nèi)或者不具有片內(nèi)中央處理器而有非易失性存儲(chǔ)空間的芯片內(nèi)，且指紋采集模塊與指紋處理模塊相連接，指紋處理模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與指紋比對(duì)模塊相連接，所述的非易失性存儲(chǔ)器為嵌入式SOC芯片中的非易失性存儲(chǔ)器或者不具有片內(nèi)中央處理器的芯片中的非易失性存儲(chǔ)器，所述的指紋比對(duì)模塊通過(guò)系統(tǒng)總線與該嵌入式SOC芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接或者與不具有片內(nèi)中央處理器的芯片中的非易失性存儲(chǔ)器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的指紋比對(duì)模塊均內(nèi)置于TPM芯片內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的非易失性存儲(chǔ)器為閃存Flash、電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM、可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM、可編程只讀存儲(chǔ)器PROM或者其他的在斷電情況下能繼續(xù)保留數(shù)據(jù)的磁、電存儲(chǔ)介質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)，其特征在于，所述的指紋傳感器嵌裝于計(jì)算機(jī)的主板、鍵盤、鼠標(biāo)或者機(jī)殼表面，或者作為獨(dú)立裝置通過(guò)數(shù)據(jù)通訊連接線與計(jì)算機(jī)相連接；所述的指紋傳感器為光學(xué)指紋傳感器、半導(dǎo)體指紋傳感器、超聲波指紋傳感器或者其他能夠通過(guò)感應(yīng)獲取指紋圖像數(shù)據(jù)的傳感器，所述的半導(dǎo)體指紋傳感器為硅電容式指紋傳感器、半導(dǎo)體壓感式指紋傳感器或者半導(dǎo)體溫度感應(yīng)指紋傳感器。
8.一種使用權(quán)利要求1所述的引擎系統(tǒng)進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟(1)系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置；(2)指紋采集模塊通過(guò)指紋傳感器采集指紋的原始圖像信息，并將該信息傳送至指紋處理模塊；(3)指紋處理模塊根據(jù)該原始圖像信息進(jìn)行提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼的操作處理；(4)指紋處理模塊判斷是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，并將該辨識(shí)碼傳送至指紋比對(duì)模塊；(5)如果是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作，則指紋比對(duì)模塊直接將所述的辨識(shí)碼作為指紋辨識(shí)碼存儲(chǔ)于TPM芯片內(nèi)的非易失性存儲(chǔ)器中；(6)反之，則從可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)提取出預(yù)存的指紋辨識(shí)碼，并將所述的辨識(shí)碼與該預(yù)存的指紋辨識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果返回；(7)系統(tǒng)根據(jù)該比對(duì)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其特征在于，所述的原始圖像信息為數(shù)字指紋圖像信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其特征在于，所述的根據(jù)該原始圖像信息進(jìn)行提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼的操作處理包括以下步驟(1)指紋處理模塊根據(jù)特定的指紋算法，從原始圖像信息中提取出指紋特征信息；(2)指紋處理模塊對(duì)上述的指紋特征信息進(jìn)行編碼和歸類，并生成辯識(shí)碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其特征在于，所述的判斷是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作為判斷可信平臺(tái)模塊TPM芯片的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)是否預(yù)存儲(chǔ)有指紋辨識(shí)碼，如果否，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；如果是，則返回是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作的結(jié)果；或者為判斷系統(tǒng)設(shè)置的標(biāo)識(shí)值是否是進(jìn)行初始指紋登記設(shè)置操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的進(jìn)行指紋生物識(shí)別的方法，其特征在于，所述的預(yù)存的指紋辨識(shí)碼均存放于TPM芯片內(nèi)部的非易失性存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于可信平臺(tái)模塊的指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)中的TPM芯片內(nèi)具有功能模塊和芯片操作系統(tǒng)，且還包括指紋傳感器、計(jì)算機(jī)主板承載的指紋采集和指紋處理模塊、非易失性存儲(chǔ)器、可信平臺(tái)模塊TPM芯片內(nèi)置的指紋比對(duì)模塊，指紋傳感器依次通過(guò)指紋采集模塊、指紋處理模塊、指紋比對(duì)模塊與非易失性存儲(chǔ)器相連接，該方法包括采集指紋的原始圖像信息、提取指紋特征信息并生成辨識(shí)碼、判斷是否初始指紋登記設(shè)置、根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行辨識(shí)碼存儲(chǔ)于TPM芯片的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)或提取預(yù)存于TPM芯片內(nèi)的辨識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)。采用該種指紋生物識(shí)別引擎系統(tǒng)及其識(shí)別方法，具有更高的系統(tǒng)安全性和可靠性，為計(jì)算機(jī)安全生物認(rèn)證技術(shù)的拓展奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1822013SQ20061002467
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者沈英俊, 肖朝昕 申請(qǐng)人:上海一維科技有限公司