基于人機交互行為的跨平臺身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法
【專利說明】基于人機交互行為的跨平臺身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息系統(tǒng)身份認(rèn)證技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種跨平臺的人機交互行為身 份認(rèn)證系統(tǒng)及方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著社會信息化的推進(jìn)，越來越多用戶使用人機交互設(shè)備（如計算機設(shè)備及智能 觸摸設(shè)備）進(jìn)行辦公、學(xué)習(xí)和生活，這涉及銀行賬號、辦公資料、電子郵件等訪問權(quán)限的鑒 定。用戶賬號或密碼被盜會給用戶帶來直接的損失，基于鼠標(biāo)行為、擊鍵行為和觸摸行為的 人機交互行為認(rèn)證技術(shù)作為一種新興的認(rèn)證技術(shù)越來越受到人們的重視。
[0003] 目前，基于鼠標(biāo)行為、擊鍵行為和觸摸行為的人機交互行為認(rèn)證技術(shù)主要是針對 用戶個人的終端系統(tǒng)的身份認(rèn)證設(shè)計實現(xiàn)的，即用戶的行為認(rèn)證是在相同的硬件環(huán)境下完 成的。而在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，用戶在訪問同一個網(wǎng)絡(luò)賬戶時，經(jīng)常會使用不同的終端設(shè) 備，如用戶可能會使用不同的電腦訪問QQ賬號，或者有時使用電腦，有時使用智能手機訪 問QQ賬號，我們的研宄表明，不同的硬件環(huán)境對用戶的人機交互行為有很大的影響，這樣 基于人機交互行為的認(rèn)證技術(shù)會因為行為特征受到硬件平臺參數(shù)的影響而出現(xiàn)認(rèn)證準(zhǔn)確 率大幅下降的問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于人機交互行為的跨平臺身份認(rèn)證系統(tǒng)及方法，以解 決現(xiàn)有的基于人機交互行為的認(rèn)證技術(shù)，在輸入顯示硬件環(huán)境發(fā)生變化，即跨平臺使用時， 基于單一硬件平臺建立的身份驗證模型受到平臺參數(shù)變化的影響使得認(rèn)證準(zhǔn)確率大幅下 降的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于人機交互行為的跨平臺身份認(rèn)證方法，包括以下步驟：
[0007] 1)、用戶進(jìn)行身份認(rèn)證時首先判斷用戶是否為新用戶；如果為新用戶，進(jìn)入步驟 2)進(jìn)行注冊；如果為已注冊用戶，進(jìn)入步驟3)進(jìn)行跨平臺檢測；
[0008] 2)、新用戶進(jìn)行注冊；
[0009] 3)、跨平臺檢測：
[0010] 檢測訪問用戶的平臺參數(shù)，判斷當(dāng)前平臺參數(shù)是否與現(xiàn)有單平臺模型庫中存儲的 單平臺身份驗證模型的平臺參數(shù)一致：
[0011] 如果當(dāng)前平臺參數(shù)與現(xiàn)有單平臺模型庫中某一個單平臺身份驗證模型的平臺參 數(shù)一致，則進(jìn)入步驟4)進(jìn)行單平臺身份認(rèn)證；
[0012] 如果當(dāng)前平臺參數(shù)與現(xiàn)有單平臺身份驗證模型的平臺參數(shù)不一致，則進(jìn)入步驟5) 進(jìn)行跨平臺身份認(rèn)證；
[0013] 4)、單平臺身份認(rèn)證，完成用戶的本次身份認(rèn)證；
[0014] 5)、跨平臺身份認(rèn)證，在跨平臺身份認(rèn)證成功后，更新該用戶的跨平臺特征庫及建 立對應(yīng)于當(dāng)前平臺參數(shù)的單平臺身份驗證模型。
[0015] 跨平臺身份認(rèn)證具體包括以下步驟：
[0016] 2. 1)、在用戶進(jìn)行身份認(rèn)證過程中，捕獲用戶在當(dāng)前輸入顯示平臺下的輸入行為 數(shù)據(jù)，作為本次身份認(rèn)證所需的行為樣本；
[0017] 2. 2)、在當(dāng)前輸入顯示平臺下，確定當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集并建立跨 平臺身份驗證模型；
[0018] 2. 3)、按當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集，從行為樣本中提取跨平臺特征向 量；
[0019] 2. 4)、將跨平臺特征向量作為跨平臺身份驗證模型的輸入，得到用戶該次輸入行 為的檢測值，將其檢測值與跨平臺身份驗證模型的判定閾值進(jìn)行比較，若檢測值大于閾值， 則判定該用戶為非法用戶；若檢測值小于閾值，則判定該用戶為合法用戶，并以當(dāng)前平臺參 數(shù)為標(biāo)記，將本次行為樣本存入用戶行為數(shù)據(jù)庫。
[0020] 確定當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集并建立跨平臺身份驗證模型包括以下步 驟：
[0021] 3. 1)、根據(jù)檢測得到的當(dāng)前用戶平臺參數(shù)確定用戶行為數(shù)據(jù)庫中最接近的平臺參 數(shù)：
[0022] 3. 1. 1)、讀取用戶當(dāng)前的平臺參數(shù)；
[0023] 3. 1.2)、將用戶當(dāng)前平臺參數(shù)與用戶行為數(shù)據(jù)庫中的平臺參數(shù)進(jìn)行匹配，找出用 戶行為數(shù)據(jù)庫中最接近的平臺參數(shù)，將該平臺參數(shù)所對應(yīng)的輸入顯示平臺定為基準(zhǔn)平臺；
[0024] 3. 2)、根據(jù)基準(zhǔn)平臺的平臺參數(shù)確定當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集：
[0025] 3. 2. 1)、根據(jù)用戶當(dāng)前平臺參數(shù)和基準(zhǔn)平臺參數(shù)，確定發(fā)生變化的平臺參數(shù)；
[0026] 3. 2. 2)、從該用戶的跨平臺特征庫將變化的平臺參數(shù)對應(yīng)的跨平臺特征集取出， 對取出的跨平臺特征集進(jìn)行交集運算得到當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集；若該用戶的 跨平臺特征庫不存在，直接復(fù)制通用跨平臺特征庫，建立該用戶的跨平臺特征庫；
[0027] 3. 3)、從基準(zhǔn)平臺下的行為樣本中提取跨平臺特征向量訓(xùn)練集合，訓(xùn)練跨平臺身 份驗證模型：
[0028] 3. 3. 1)、將用戶的基準(zhǔn)平臺參數(shù)對應(yīng)的行為樣本從用戶行為數(shù)據(jù)庫取出；
[0029] 3. 3. 2)、基于3. 2)中得到的當(dāng)前輸入顯示平臺的跨平臺特征集，提取用戶基準(zhǔn)平 臺參數(shù)對應(yīng)的行為樣本的跨平臺特征向量，形成跨平臺特征向量訓(xùn)練集合；
[0030] 3. 3. 3)、將合法用戶的跨平臺特征向量訓(xùn)練集合標(biāo)記為正類，構(gòu)建合法用戶的跨 平臺身份驗證模型，并得到合法用戶的身份判定閾值。
[0031] 通用跨平臺特征庫的建立包括以下步驟：
[0032] 4. 1)、對于每一個平臺參數(shù)，對其設(shè)置r個不同的水平ApA2,…，Ap形成單一平臺 參數(shù)變化時對應(yīng)的r個不同的輸入顯示平臺；
[0033] 4. 2)、對于每一個平臺參數(shù)，預(yù)先采集多個用戶的在r個不同的輸入顯示平臺下 的輸入行為數(shù)據(jù)，作為建立通用跨平臺特征庫的行為樣本，根據(jù)平臺參數(shù)標(biāo)定r個不同的 輸入顯示平臺下的行為樣本，并存入用戶行為數(shù)據(jù)庫；
[0034] 4. 3)、對于每個用戶的每一個平臺參數(shù)標(biāo)定的r個不同的輸入顯示平臺，使用跨 平臺特征篩選方法選擇出每一個平臺參數(shù)變化對應(yīng)的單一用戶跨平臺特征集；
[0035] 4. 4)、將多個用戶的相同平臺參數(shù)標(biāo)定的單一用戶跨平臺特征集取交集形成每一 個平臺參數(shù)對應(yīng)的跨平臺特征集，將每個平臺參數(shù)對應(yīng)的跨平臺特征集以平臺參數(shù)為標(biāo)記 存入數(shù)據(jù)庫，得到通用跨平臺特征庫。
[0036] 跨平臺特征篩選方法包括以下步驟：
[0037] 5. 1)、對于交互行為特征集中的每一個特征，分別提取給定輸入顯示平臺下每個 行為樣本的特征值，形成該特征在每個輸入顯示平臺下的特征值集合；
[0038] 5. 2)、對于交互行為特征集中的每一個特征：
[0039] 5. 2. 1)、基于統(tǒng)計學(xué)的方法檢驗該特征在每個輸入顯示平臺下的特征值集合是否 符合正態(tài)性和方差齊性條件，如果符合，基于統(tǒng)計學(xué)的方法，通過檢驗在所有輸入顯示平臺 下的特征值集合的均值是否存在顯著差異，判定該特征是否受到平臺參數(shù)變化的影響，如 果該特征不受平臺參數(shù)變化影響，將其存入跨平臺特征子集F a;如果不符合，通過檢驗在所 有輸入顯示平臺下的該特征的特征值集合的分布是否來自同一經(jīng)驗分布，判定該特征是否 受到平臺參數(shù)變化的影響，若該特征不受平臺參數(shù)變化影響，將其存入跨平臺特征子集F b;
[0040] 5. 3)、將跨平臺特征子集Fa和跨平臺特征子集F B求并集，形成給定輸入顯示平臺 中變化的平臺參數(shù)對應(yīng)的跨平臺特征集；
[0041] 其中，交互行為特征集具體指鼠標(biāo)行為特征集、擊鍵行為特征集和觸摸行為特征 集中的一種行為特征集或組合，交互行為特征集中包含多個特征，對于交互行為特征集中 的特征，提取行為樣本的特征值，形成交互行為特征向量。
[0042] 更新該用戶的跨平臺特征庫包括以下步驟：
[0043] 6. 1)、判斷用戶在當(dāng)前平臺下的輸入行為數(shù)據(jù)量是否足以更新該用戶的跨平臺特 征庫，若用戶在當(dāng)前輸入顯示平臺下采集的行為樣本量達(dá)到設(shè)定閾值，則執(zhí)行步驟6. 2); 若沒有達(dá)到設(shè)定閾值，則不更新該用戶的跨平臺特征庫；
[0044] 6. 2)、對該用戶現(xiàn)有輸入行為數(shù)據(jù)所對應(yīng)的所有η個輸入顯示平臺，按輸入顯示 平臺1、輸入顯示平臺2、……、輸入顯示平臺η進(jìn)行編號，其中輸入顯示平臺η是當(dāng)前輸入 平臺，對于每一個輸入顯示平臺i(l < i <η-1)，重復(fù)以下步驟更新該用戶的跨平臺特征 庫：
[0045] 6. 2. 1)、將輸入顯示平臺i與輸入顯示平臺η下的行為樣本，使用所述的跨平臺特 征篩選方法選擇出輸入顯示平臺i與輸入顯示平臺η的跨平臺特征集N i;
[0046] 6. 2. 2)、對于輸入顯示平臺i與輸入顯示平臺η中每一個不相同的平臺參數(shù)，將該 用戶的跨平臺特征庫中對應(yīng)于該平臺參數(shù)的跨平臺特征集與跨平臺特征集N i求并集，作為 該平臺參數(shù)更新后的跨平臺特征集。
[0047] 建立對應(yīng)于當(dāng)前平臺參數(shù)的單平臺身份驗證模型包括以下步驟：
[0048] 7. 1)、判斷用戶在當(dāng)前輸入顯示平臺下的輸入行為數(shù)據(jù)量是否足以建立對應(yīng)于當(dāng) 前平臺參數(shù)的單平臺身份驗證模型，若用戶在當(dāng)前輸入顯示平臺下采集的行為樣本量達(dá)到 設(shè)定閾值，則執(zhí)行7.2);若沒有達(dá)到設(shè)定閾值，則不建立對應(yīng)于當(dāng)前平臺參數(shù)的單平臺身 份驗證模型；
[0049] 7. 2)、在當(dāng)前輸入顯示平臺下，依據(jù)交互行為特征集，從已記錄的行為樣本中提取 交互行為特征向量，形成單平臺特征向量訓(xùn)練集合；
[0050] 7. 3)、將合法用戶的單平臺特征向量訓(xùn)練集合標(biāo)記為正類，構(gòu)建合法用戶的單平 臺身份驗證模型，并得到合法用戶的身份判定閾值，使用當(dāng)前平臺參數(shù)標(biāo)定并存入單平臺 模型庫。
[0051] 對于計算機設(shè)備，其平臺參數(shù)為：
[0052] {鼠標(biāo)分辨率、鼠標(biāo)傳輸方式、鼠標(biāo)接□、鼠標(biāo)型號、鍵盤型號、鍵盤接口、鍵盤連接 方式、按鍵個數(shù)、屏幕分辨率、顯示器尺寸、顯示器接口、CPU、顯卡、操作系統(tǒng)、系統(tǒng)對輸入設(shè) 備參數(shù)的設(shè)置};
[0053] 對于觸摸屏設(shè)備，其平臺參數(shù)為：
[0054] {屏幕分辨率、屏幕尺寸、響應(yīng)速度、CPU、操作系統(tǒng)、系統(tǒng)采樣頻率}。
[0055] -種基于人機交互行為的跨平臺身份認(rèn)證系統(tǒng)，包括：
[0056] 輸入顯示平臺：由輸入設(shè)備、顯示設(shè)備和支持輸入顯示功能的計算設(shè)備構(gòu)成；輸 入設(shè)備包括觸摸屏、鍵盤和鼠標(biāo)，顯示設(shè)備包括觸摸屏和顯示器；計算設(shè)備包括支持輸入和 顯示功能的智能觸摸設(shè)備和計算機主機；
[0057] 平臺參數(shù)檢測模塊：用于檢測用戶當(dāng)前使用的輸入顯示平臺的平臺參數(shù)；
[0058] 行為數(shù)據(jù)獲取模塊：用于獲取用戶在輸入顯示平臺上的輸入行為數(shù)據(jù)，形成行為 樣本，并根據(jù)平臺參數(shù)檢測模塊檢測的平臺參數(shù)標(biāo)定行為樣本，存入用戶行為數(shù)據(jù)庫；
[0059] 跨平臺檢測模塊：用于判定用戶當(dāng)前平臺參數(shù)是否與現(xiàn)有單平臺模型庫中的平臺 參數(shù)一致；如果當(dāng)前平臺參數(shù)與現(xiàn)有單平臺模型庫中的平臺參數(shù)不一致，則調(diào)用跨平臺身 份認(rèn)證模塊對用戶進(jìn)行身份認(rèn)證；如果當(dāng)前平臺參數(shù)與現(xiàn)有單平臺模型庫中的某一平臺參 數(shù)一致，則調(diào)用單平臺身份認(rèn)證模塊對用戶進(jìn)行身份認(rèn)證；
[0060] 通用跨平臺特征庫建立模塊：用于根據(jù)通用跨平臺特征庫的建立方法，構(gòu)建通用 跨平臺特征庫；
[0061] 跨平臺身份認(rèn)證模塊：包括跨平臺身份驗證模型建立子模塊和用