專利名稱：基于指紋識別技術的密碼模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于指紋識別技術的密碼模塊，屬于生物特征識別技術應 用與電子技術領域。
二背景技術：
現(xiàn)代社會，每個人都要用到各種賬號和密碼，比如電子郵箱、特殊文檔、
QQ、網(wǎng)絡游戲及多種其他軟件等等。密碼的安全性和易記性之間又是一對矛盾。 為了容易記憶，設置的密碼往往具有某種意義或規(guī)律，比較短，但是安全性差； 反之，為了提高密碼的安全性，設置的密碼要求沒有任何意義，比較長，又經(jīng) 常更新，但是難以記憶。于是出現(xiàn)了各種密碼管理工具，輔助密碼生成、密碼 填寫、文件加密解密以及密碼的刪除、更新等管理功能。但是這種密碼管理工 具仍然需要通過賬號和密碼登錄進入，擺脫不了常規(guī)密碼的不足，即安全性和 易記性矛盾，使用不便。
為了克服常規(guī)密碼的不足，增加安全性，出現(xiàn)了各種方法和技術，如密 碼保護卡方法、數(shù)字證書技術以及屬于生物特征識別技術的指紋、虹膜和面部 識別等。密碼保護卡與應用程序是一一對應的，難以通用，數(shù)字證書存在丟失 的可能，而生物特征識別技術則沒有這些問題。生物特征識別中的指紋識別給 用戶帶來了很大便利，發(fā)展較成熟，已經(jīng)出現(xiàn)了多種實用的產(chǎn)品。指紋識別技 術推廣的障礙一方面在于需要采集裝置，增加投資，另外重要的是存在大量的 遺留系統(tǒng)采用賬號和密碼驗證身份方式。
目前，數(shù)字信號處理(DSP)微處理器的計算能力比較強勁，能給算法提供 較好的資源支持，但是通用性差，控制功能弱，不能用于多種便攜式設備上。 隨著ARM技術的發(fā)展，ARM微處理器控制能力很強，通用性很好。很多公司采用 ARM微處理器替代DSP微處理器。
本發(fā)明的密碼模塊，首先集成了密碼和指紋識別身份驗證的優(yōu)點，通過指 紋識別生成密碼，然后把這一功能集成到一個模塊中，使之具備嵌入式特點， 可以應用到電腦主機、鍵盤、鼠標、手機等各種用戶級的系統(tǒng)和單元中。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于指紋識別技術的密碼模塊，可以根據(jù)采集 的指紋數(shù)據(jù)，計算生成密碼，輸出到電腦、手機等用戶級的系統(tǒng)，自動填入基 本輸入輸出系統(tǒng)(BI0S)、操作系統(tǒng)登錄界面以及其他軟件，并提供密碼方案的 注冊、刪除、排序等管理功能。所述密碼方案是指根據(jù)指紋的特征數(shù)據(jù)生成密 碼的方案，包括密碼設置參數(shù)和密碼生成算法參數(shù)。所述密碼設置參數(shù)是表示
密碼長度、包含字符(數(shù)字、字母和其他ASCII碼字符)和是否允許密碼相同 的三個參數(shù)。所述密碼生成算法參數(shù)是指根據(jù)指紋特征數(shù)據(jù)生成密碼時算法的 設置參數(shù)。采用本發(fā)明的密碼模塊，使得用戶不必記憶密碼、能保證密碼的安 全性，而且可由多個用戶應用。本發(fā)明的密碼模塊可用于多個采用賬號和密碼 驗證身份的應用程序，也可用于采用指紋識別方式登錄的應用程序。
本發(fā)明的密碼模塊，包括微處理器l、控制電路2、數(shù)據(jù)存儲芯片3、通信 接口4、通信接口5和電源模塊6，如圖1所示。所述微處理器1主要用來接收 從通信接口 5獲得的指紋圖像數(shù)據(jù)，提取指紋特征數(shù)據(jù)，生成密碼，并通過通 信接口 5送到外部設備，也可以直接把指紋特征數(shù)據(jù)或指紋特征匹配結(jié)果通過 通信接口 5送到外部設備。所述控制電路2用于控制微處理器1分別通過通信 接口 4和通信接口 5與外部的通信。所述數(shù)據(jù)存儲芯片3用于擴充微處理器的 存儲空間。所述通信接口4與指紋傳感器連接，獲取指紋圖像數(shù)據(jù)。所述通信 接口 5與外部設備連接，接收外部設備的指令和數(shù)據(jù)，提供密碼、指紋特征數(shù) 據(jù)或指紋特征匹配結(jié)果。所述外部設備可以是其他微處理器、手機、個人數(shù)字 助理(PDA)、個人電腦或其他計算機。所述電源模塊6對直流電源進行過濾， 并將電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰闹绷麟妷?，為各個元器件提供電源。
本發(fā)明的密碼模塊具備的功能有指紋識別和密碼生成參數(shù)設置、指紋圖像 數(shù)據(jù)采集和處理、指紋特征識別、指紋特征模板注冊和管理、指紋特征匹配、 應用程序標識碼和用戶標識碼生成、應用程序名稱管理、密碼生成和管理、密 碼和指紋特征模板數(shù)據(jù)加密以及用戶密碼序號生成等功能。所述指紋識別參數(shù) 設置用于設置指紋圖像采集的參數(shù)，如對比度、亮度、銳度和標準差閾值等參 數(shù)。所述密碼生成參數(shù)設置用于設置密碼方案和用戶密碼序號生成算法的參數(shù)。 所述指紋圖像數(shù)據(jù)采集和處理是指通過通信接口 4與指紋傳感器的連接，獲得 指紋圖像數(shù)據(jù)，并進行濾波、背景分離、二值化和平滑銳化等處理。所述指紋 特征識別是指從處理的指紋圖像數(shù)據(jù)中獲得標識指紋的特征數(shù)據(jù)，包括紋形、 三角點、特征點及其方向、分類、脊線和位置等。所述指紋特征模板注冊和管 理是指保存標識用戶身份的指紋特征數(shù)據(jù)，并進行排序、刪除和更新等。所述 指紋特征匹配是指把獲取的指紋特征數(shù)據(jù)與指紋特征模板進行匹配，以確定用 戶身份，返回一個布爾值。所述用戶標識碼用于標識用戶身份，與指紋特征模 板是一一對應的。所述應用程序標識碼用于標識應用程序，與應用程序名稱是 一一對應的。所述應用程序名稱管理包括應用程序名稱的注冊和修改功能，應 用程序名稱一般采用應用程序的進程名稱或網(wǎng)址表示。所述密碼生成和管理是 指根據(jù)密碼方案從指紋特征模板計算出此用戶的用于某應用程序的密碼，并可 進行重生成、查詢和存儲，密碼方案修改則密碼自動重新生成。所述密碼和指 紋特征模板數(shù)據(jù)加密是指先用對稱加密算法加密，再存儲他們。所述用戶密碼 序號生成是指控制程序根據(jù)用戶最近使用密碼的頻率生成并更新其密碼的順序 編號，用戶密碼序號用于確定用戶選擇和管理密碼時的密碼顯示(以字符"*" 顯示)順序。
應用本發(fā)明的密碼模塊，在外部設備的控制程序中增加參數(shù)設置、密碼管 理和指紋特征模板管理功能。所述參數(shù)設置是指設置指紋識別參數(shù)和密碼生成 參數(shù)。所述密碼管理包括密碼生成、選擇、填寫、重新生成、查詢和方案修改。 所述指紋特征模板管理包括注冊、排序、刪除、更新和存儲狀態(tài)查詢。
密碼驗證流程如圖2所示。(l)用戶通過指紋傳感器錄入指紋，驗證指紋圖 像的面積和清晰程度，如果不合格，則提示用戶重新輸入或修改指紋傳感器的 參數(shù)設置，直到錄入的圖像合格。(2)進行圖像的處理和特征數(shù)據(jù)的提取，并與 已經(jīng)注冊的指紋特征模板進行匹配；如果不匹配，則提示注冊新的指紋特征模 板，若用戶選擇不注冊則退出；若用戶選擇注冊，則注冊為新的指紋特征模板， 并自動生成用戶標識碼。(3)通過操作系統(tǒng)的進程信息或網(wǎng)絡瀏覽器的網(wǎng)址獲取 當前應用程序的名稱，如果不能得到，則提示用戶從已注冊的應用程序中選擇 一個，也可以錄入一個新應用程序。(4)如果應用程序不存在，則注冊應用程序 (自動生成應用程序標識碼)，并根據(jù)指紋特征模板和設置的密碼方案生成密 碼；如果應用程序己經(jīng)存在，則讀取其密碼。(5)將獲得的密碼，輸出并填入應 用程序。(6)記錄當前應用程序的密碼使用序號，如果符合條件則修正應用程序 的用戶密碼序號。
本發(fā)明的有益效果是使得用戶不必記憶密碼，又能保證密碼的安全有效； 可用于生成和自動填入多個應用程序的密碼，也可以生成、査詢和保存用戶個 人的多個其他密碼，如存折、銀行卡、電話卡和密碼箱等密碼；可以由多個用 戶應用，互相沒有任何影響。本發(fā)明利用了指紋識別技術，但不用改變已有采 用賬號和密碼驗證身份的應用程序，提高了安全性和使用的便利性，當然也可 以用于直接采用指紋特征數(shù)據(jù)驗證身份的應用程序。
四

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為密碼驗證流程圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實施方案對本發(fā)明的技術方案進行詳細地說明。 圖l為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖，包括微處理器l、控制電路2、數(shù)據(jù)存儲
芯片3、通信接口 4、通信接口 5和電源模塊6。所述微處理器1選擇DSP微處 理器或者ARM微處理器。所述控制電路2用于控制微處理器1與外部的通信， 根據(jù)通信接口 4和通信接口 5進行設計。數(shù)據(jù)存儲芯片3用于擴充微處理器1 的存儲容量，可以是SDRAM、 FLASH芯片、其他數(shù)據(jù)存儲芯片，或者他們的組合，
其容量根據(jù)選擇的微處理器l、指紋特征數(shù)據(jù)量、指紋特征模板數(shù)量和密碼數(shù)量
來確定， 一般為1MB 4MB。所述通信接口 4和通信接口 5，都可以是微處理器1 總線接口、通用串行總線(USB)接口、串行外設接口(SPI)、通用異步收發(fā)(UART) 接口或者他們的組合。電源模塊6采用公知的DC-DC電源模塊實現(xiàn)。
所述密碼生成是指根據(jù)密碼方案從指紋特征模板計算出此用戶的用于某應 用程序的密碼，其算法可以有多種。 一種算法是根據(jù)密碼的要求，提取一定數(shù) 量的特征點屬性，根據(jù)確定的映射關系得到密碼。所述特征點是指紋紋路的斷 點、分叉點和轉(zhuǎn)折點等，所述特征點屬性是指特征點的方向、曲率和位置(縱橫 坐標)。所述映射關系是指特征點屬性與密碼中某一字符ASCII編碼的一一對應 關系，例如要求密碼為16位，密碼字符可以是任意的ASCII編碼，可以取指紋 水平中線最近處均勻分布的16個特征點，其曲率的最低字節(jié)對應密碼字符的 ASCII編碼。另一種算法是在散列算法的基礎上限制其輸出結(jié)果符合密碼的某些 要求。例如要求密碼為16位，每一位都互相不重復，可以是10個數(shù)字或大小 寫的英文字母。較簡單的一種算法，其流程是(l)將指紋特征模板的指紋特征 數(shù)據(jù)分為字節(jié)數(shù)相同的16組。(2)對每組的各個字節(jié)采用加權取余法，求得余數(shù)。 所述加權取余法是指對各個字節(jié)求加權和，除以模數(shù)，取其余數(shù)；其中模數(shù)取 62，權值系列可以是全選1、算術級數(shù)、幾何級數(shù)或質(zhì)數(shù)序列等。(3)測試每個余 數(shù)是否相同，如果有相同者，對后者再利用加權取余法運算，直到?jīng)]有相同的 余數(shù)為止。(4)對各個余數(shù)，依次根據(jù)某種對應關系求得對應的ASCII編碼，從 而得到符合要求的密碼。所述對應關系可以是:0 9分別對應數(shù)字0 9的ASCII 編碼，10 35分別對應小寫字母a z的ASCII編碼；36 61分別對應大寫字 母A Z的ASCII編碼。
所述修正用戶密碼序號，其算法在控制程序中實現(xiàn)，主要原理是在控制程 序記錄當前應用程序的密碼使用序號的基礎上，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)統(tǒng)計近期應用程 序的密碼使用頻率來修正用戶密碼序號。
密碼和指紋特征模板數(shù)據(jù)加密都采用公知的對稱加密算法和技術。
權利要求
1、基于指紋識別技術的密碼模塊，其特征在于用戶輸入指紋，自動生成并填入應用程序的密碼，從而不必記憶密碼、又能保證密碼安全有效?？捎糜谏珊妥詣犹钊攵鄠€應用程序的密碼，也可以生成、查詢和保存用戶個人的多個其他密碼，如存折、銀行卡、電話卡和密碼箱等密碼。可以由多個用戶應用，互相沒有任何影響。可以直接用于采用賬號和密碼驗證身份的應用程序，也可用于采用指紋特征數(shù)據(jù)驗證身份的應用程序。
2、 按照權利要求1所述基于指紋識別技術的密碼模塊，其特征在于包 括微處理器l、控制電路2、數(shù)據(jù)存儲芯片3、通信接口4、通信接口5和 電源模塊6。所述通信接口 4連接指紋傳感器，所述通信接口 5連接外部 設備。所述外部設備可以是其他微處理器、手機、個人數(shù)字助理(PDA)、 個人電腦或其他計算機。
3、 按照權利要求2所述微處理器1，其特征在于采用公知的DSP微處 理器或ARM微處理器。
4、 按照權利要求2所述數(shù)據(jù)存儲芯片3，其特征在于可以是SDRAM、 FLASH、其他數(shù)據(jù)存儲芯片，或者他們的組合。其容量根據(jù)選擇的微處理器 1、指紋特征數(shù)據(jù)量、指紋特征模板數(shù)量和密碼數(shù)量來確定。
5、 按照權利要求2所述通信接口4和通信接口5，其特征在于可以是 微處理器1的總線接口、通用串行總線(USB)接口、串行外設接口 (SPI)、 通用異步收發(fā)(UART)接口或者他們的組合。所述通信接口 4連接的指 紋傳感器可以是各種類型的，如可以是光學式、硅片式(熱敏式、電容式 或電感式)或超聲波式，可以是單觸型或劃擦型。
6、 按照權利要求1所述基于指紋識別技術的密碼模塊，其特征在于存 儲指紋特征模板、用戶標識碼、應用程序標識碼、應用程序名稱、指紋特 征識別和密碼生成算法程序、用戶密碼序號、設置數(shù)據(jù)以及密碼數(shù)據(jù)等信 息。
7、 按照權利要求6所述密碼生成算法，其特征在于根據(jù)密碼方案，從 指紋特征模板計算出用戶的用于某應用程序的密碼，有多種。其中一種算 法是在散列算法的基礎上限制輸出結(jié)果符合密碼的要求。
8、 按照權利要求1所述基于指紋識別技術的密碼模塊，其特征在于其 通信接口 5連接的外部設備中增加控制程序。所述控制程序提供密碼模塊 的參數(shù)設置、密碼管理和指紋特征模板管理功能。所述參數(shù)設置是指設置 指紋識別參數(shù)和密碼生成參數(shù)。所述密碼管理包括密碼生成、選擇、填寫、 重新生成、查詢和方案修改。所述指紋特征模板管理包括注冊、排序、刪 除、更新和存儲狀態(tài)查詢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于指紋識別技術的密碼模塊，屬于生物特征識別技術應用與電子技術領域。本發(fā)明的密碼模塊包括微處理器1、控制電路2、數(shù)據(jù)存儲芯片3、通信接口4、通信接口5和電源模塊6。所述通信接口4與指紋傳感器連接，獲取指紋圖像數(shù)據(jù)。所述通信接口5與外部設備連接。通信接口4和通信接口5，分別支持USB、SPI和UART等多種接口。本發(fā)明的密碼模塊使得用戶輸入指紋，自動生成并填入應用程序的密碼；可用于生成和自動填入多個應用程序的密碼，也可以生成、查詢和保存用戶個人的多個其他密碼；可以由多個用戶應用，互相沒有任何影響；可以直接用于采用賬號和密碼驗證身份的應用程序，也可用于采用指紋特征數(shù)據(jù)驗證身份的應用程序。
文檔編號H04L9/32GK101383704SQ20081009572
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權日2008年4月23日
發(fā)明者蘇子林 申請人:魯東大學