基于统计学方法的击键动态认证技术的研究

论文摘要

身份认证作为信息系统安全的第一道屏障,其重要性不言而喻。随着网络化的发展、计算机计算能力的大大提高、版权意识的增强等,传统的基于用户名密码对的认证方法体现出越来越多的缺点。常用的生物认证技术,如指纹识别、虹膜识别等,虽然在很大程度上克服了传统的用户名密码认证方式的缺陷,却也带来了一些新的问题,如成本较高、实施复杂、用户接受程度较低等。而击键动态认证技术,作为生物认证技术的一种,由于其不但具备了一般生物认证技术的优点,如安全性较高、不易丢失、标识唯一性等,而且克服了一般生物认证技术的缺点。因此,在信息化、网络化的时代,具有广阔的应用前景。本文对基于统计学方法的击键动态认证技术进行研究。通过使用HMM,建立击键动态认证的模型；并结合正态分布、最大似然估计等统计学知识,来计算模型中的参数；最终利用改进的前向算法,来解决模型的评估问题,使得建立的模型实现对用户身份的认证。针对击键特征会随着时间的推移而发生变化的问题,论文提出对用户击键特征模板进行动态更新的思想,并提出三种更新策略——模板全部更新、模板部分更新、根据阈值更新(全部更新与部分更新相结合)。同时,为了降低同一用户不同次数输入时速度上的差异对系统性能产生的影响,还提出对数值进行标准化的思想。最后,通过实验,发现根据阈值更新模板的方法,对系统的性能有显著提高——降低了系统的AFR(平均错误率)。同时,通过实验对训练样本数、样本中击键数、特征值、n字母组中的n值等参数的不同对系统性能产生的影响进行分析,并给出这些参数的参考值。另一方面,实验结果显示,对数值进行标准化的方法,并没有提高系统的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文结构
• 第2章 击键动态认证技术相关知识
• 2.1 身份认证
• 2.1.1 身份认证的概念
• 2.1.2 身份认证的分类
• 2.1.3 基于秘密信息的身份认证
• 2.1.4 基于信物的身份认证
• 2.1.5 基于生物特征的身份认证
• 2.2 生物认证
• 2.2.1 生物认证的定义
• 2.2.2 生物认证技术的两种用途
• 2.2.3 常用的生物认证技术
• 2.3 击键动态认证
• 2.3.1 击键动态认证的历史
• 2.3.2 击键动态认证的特点
• 2.3.3 击键动态认证中可使用的特征
• 2.3.4 性能评价指标
• 2.3.5 击键动态认证的相关研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于统计学方法的击键动态认证模型
• 3.1 特征及概念
• 3.1.1 n字母组
• 3.1.2 键盘事件及时间
• 3.1.3 击键持续时间
• 3.1.4 击键时间间隔
• 3.2 隐马尔可夫模型（HMM）
• 3.2.1 马尔可夫性和马尔可夫链
• 3.2.2 隐马尔可夫模型（HMM）
• 3.3 击键动态认证模型的构建
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 模型中部分参数的确定
• 3.3.3 对模型的有关说明
• 3.4 击键特征时间值的正态分布及数值标准化
• 3.4.1 正态分布
• 3.4.2 特征值标准化
• 3.4.3 正态分布的参数计算
• 3.5 评估问题求解及前向算法
• 3.5.1 前向算法
• 3.5.2 改进的前向算法
• 3.6 击键动态认证模型的应用
• 3.6.1 训练模块
• 3.6.2 认证模块
• 3.6.3 模板动态更新
• 3.7 本章小结
• 第4章 实验结果与分析
• 4.1 实验环境
• 4.2 数据采集
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 训练样本数对结果的影响
• 4.3.2 样本中击键数对结果的影响
• 4.3.3 不同特征值对结果的影响
• 4.3.4 n字母中的n值对结果的影响
• 4.3.5 动态更新模板对结果的影响
• 4.3.6 数值标准化对结果的影响
• 4.4 结论
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目