一种新的基于用户识别的图形口令机制的设计与实现

论文摘要

文本口令是目前应用最为广泛的一种身份认证方式,但是文本口令很难同时满足高安全性和高可记忆性两方面的要求。与传统的文本口令相比,新兴的图形口令机制充分利用了图形包含的信息量大并且容易记忆的特点,在可用性、可记忆性以及安全性等方面都有明显的优势。在几种不同类别的图形口令机制中,基于用户识别的图形口令机制只需在给出的图片集合中选出口令图片即可完成用户身份认证,使用方便,认证准确。同时,由于人类对图片的识别能力不受教育程度、智力水平等因素的影响,这类图形口令机制的适用范围也非常广泛。但是,现存的若干基于用户识别的图形口令机制均存在各种各样的弊端,安全性普遍不高,无法充分发挥图形口令的优势。本文提出了一种新的基于用户识别的图形口令机制,命名为ColorLogin机制。该机制首次将图片背景颜色这一因素引入到认证过程中,利用背景颜色的引导使得用户查找口令图片更方便,认证时间也能极大地缩短。ColorLogin机制为了满足不同的系统安全需求,提供了不同的口令安全级别供用户选择；在身份认证过程中采用间接选取口令图片的方式阻止肩窥和间谍软件等的攻击。此外,为了实现抵御基于交叉分析的攻击,ColorLogin机制针对不同的口令安全级别设计了不同的图片库。本文系统地给出ColorLogin机制的设计原理,还分析了Windows XP系统用户登录过程,并在该系统中设计了用户自定义GINA替代微软的标准GIN A,实现了使用用户自定义的系统登录界面。本文最后设计了一系列相关实验,实验结果和性能分析表明,ColorLogin机制在可用性、可记忆性和安全性等方面都较现有的基于用户识别的图形口令机制有较大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 图形口令的国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容和组织结构
• 第二章 基于用户识别的图形口令机制及其分析
• 2.1 基于用户识别的图形口令机制的原理
• 2.2 几种典型机制及其优缺点分析
• 2.2.1 Deja Vu机制及其优缺点分析
• 2.2.2 Passfaces机制和类似于Passfaces的机制及其优缺点分析
• 2.2.3 Convex Hull Click机制及其优缺点分析
• 2.2.4 Picture Password机制及其优缺点分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 一种新的基于用户识别的图形口令机制的设计
• 3.1 ColorLogin机制的框架模型
• 3.2 口令安全级别的设计
• 3.3 网格嵌套的用户身份验证界面
• 3.4 口令图片的伪随机显示及独特的用户口令输入方式
• 3.5 针对不同口令安全级别所设计的图片库
• 3.6 本章小结
• 第四章 ColorLogin机制的实现
• 4.1 用户注册模块
• 4.1.1 ColorLogin系统用户注册流程
• 4.1.2 关键类与关键算法的设计与实现
• 4.2 用户身份验证模块
• 4.2.1 基于msgina.dll改进的ColorLoginGina.dll的实现
• 4.2.2 ColorLogin系统用户身份验证流程
• 4.2.3 关键类与关键算法的设计与实现
• 4.3 信息的安全存储
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结果与性能分析
• 5.1 实验流程简介
• 5.2 ColorLogin机制的口令空间
• 5.3 抵御试探性登录攻击的分析
• 5.4 抵御基于交叉分析的攻击
• 5.5 抵御肩窥攻击的实验及结果分析
• 5.6 ColorLogin机制的可用性实验及结果分析
• 5.7 ColorLogin机制的可记忆性实验
• 5.8 问卷调查
• 5.9 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间的研究成果
• 附录