具有指纹识别功能的智能密码钥匙设计与实现

论文摘要

随着公钥基础设施(PKI)的发展和基于PKI的应用不断丰富,作为PKI系统用户证书载体的智能密码钥匙的安全问题变得越来越突出。本文将具有较高认证强度的指纹识别技术引入智能密码钥匙的用户身份认证过程,研究了指纹识别和智能卡的集成模型,设计并实现了具有指纹识别功能的智能密码钥匙。本文的主要研究内容如下:首先,分析了指纹识别的原理以及智能卡和智能密码钥匙的特点,研究了指纹识别和智能卡的集成模型,提出了一种一体式集成模型,并对集成模型的安全性进行了深入分析,最后给出了一体式集成模型在基于PKI的认证系统中的应用示例。其次,从功能和性能两个方面深入分析了指纹密码钥匙的设计需求,确立了指纹密码钥匙的设计目标,并围绕设计目标,按照一体式集成模型的要求进行了指纹密码钥匙的总体结构设计和各部分层次结构设计。再次,设计了指纹密码钥匙的硬件方案,比较选择了主要器件类型和器件间的接口方式,研究了指纹密码钥匙主要芯片的结构组成和工作原理,实现了指纹密码钥匙的硬件电路。最后,设计了指纹密码钥匙的软件结构和工作流程,研究了钥匙内指纹识别算法的特点和软件实现时的优化方法,完成了安全COS和主机端软件的开发任务并进行了功能测试。本文对指纹识别技术和智能卡技术的集成应用进行了有益探索,着重探讨了集成过程中对包括指纹信息在内的各类信息的安全保护机制。以此为基础设计并实现的具有指纹识别功能的智能密码钥匙,提供了一种安全的PKI系统个人安全环境(PSE)实现方法,解决了PKI系统在保证用户实际身份和数字身份一致性过程中出现的一些问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的研究意义
• 1.3 当前的研究现状
• 1.4 课题的主要工作
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 指纹识别与智能卡的集成模型研究
• 2.1 指纹识别原理
• 2.2 智能卡及智能密码钥匙
• 2.2.1 智能卡简介
• 2.2.2 智能密码钥匙
• 2.3 指纹识别与智能卡的集成模型
• 2.3.1 集成基础——智能卡用户身份认证模型
• 2.3.2 集成过程——指纹识别替代口令认证
• 2.3.3 集成方式——分散式与一体式
• 2.3.4 集成模型的安全性分析
• 2.3.5 一体式集成模型的典型应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于一体式集成模型的指纹密码钥匙设计
• 3.1 需求分析
• 3.1.1 功能需求
• 3.1.2 安全需求
• 3.2 设计目标
• 3.3 总体设计
• 3.3.1 总体结构
• 3.3.2 层次结构
• 3.4 硬件设计
• 3.4.1 硬件总体结构
• 3.4.2 主要芯片选型
• 3.4.3 接口方式选择
• 3.5 软件设计
• 3.5.1 软件总体结构设计
• 3.5.2 软件工作流程设计
• 3.5.3 指纹识别算法选择
• 3.6 本章小结
• 第四章 指纹密码钥匙硬件实现
• 4.1 主要芯片结构组成与工作原理
• 4.1.1 安全控制芯片结构组成
• 4.1.2 指纹传感芯片结构组成及工作原理
• 4.2 安全控制芯片Z32UF电路实现
• 4.3 指纹传感芯片AFS8600电路实现
• 4.3.1 系统接口电路
• 4.3.2 控制接口电路
• 4.3.3 数据接口电路
• 4.3.4 静电防护模块
• 4.4 外扩存储器电路实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 指纹密码钥匙软件实现
• 5.1 软件开发过程
• 5.1.1 代码编写与编译
• 5.1.2 二进制文件下载
• 5.1.3 程序执行与调试
• 5.2 存储资源分配
• 5.2.1 存储资源组成简介
• 5.2.2 存储资源分配原则
• 5.2.3 存储资源具体划分
• 5.3 安全COS实现
• 5.3.1 通信管理模块
• 5.3.2 命令处理模块
• 5.3.3 文件管理模块
• 5.3.4 安全控制模块
• 5.3.5 密码服务模块
• 5.4 指纹识别算法软件实现优化方法
• 5.4.1 混合语言编程
• 5.4.2 数据压缩
• 5.4.3 堆栈控制
• 5.4.4 函数索引
• 5.5 主机端软件开发
• 5.5.1 指纹密码钥匙访问过程
• 5.5.2 WDM驱动程序研究与开发
• 5.5.3 指纹密码钥匙API定义
• 5.5.4 测试程序开发
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 下一步工作展望
• 6.2.1 标准接口开发
• 6.2.2 Linux下驱动程序开发
• 6.2.3 增加大容量安全存储功能
• 6.2.4 开发应用
• 参考文献
• 作者简介 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢