طراحی روش جدید در تولید کلید رمزنگاری بیومتریک بر اساس تصویر قطعه‌بندی شده اثر انگشت

هدف این مقاله استفاده از ویژگی های بیومتریک اثر انگشت برای دستیابی به کلیدهای رمزنگاری تصادفی می‌باشد. پیچیدگی الگوریتم تولید کلید، تعداد بیت بالا و تصادفی بودن سه فاکتور مهم برای کلیدهای رمزنگاری قوی می باشند. در روش پیشنهادی، ابتدا ویژگی های بیومتریک یعنی نقاط مینوشیا را با پردازش تصویر اثر انگشت استخراج می‌کنیم. سپس برای افزایش پیچیدگی روش تولید کلید و امنیت کلید تولیدی، هر تصویر را به 44 قطعه تقسیم می کنیم تا با محاسبه فاصله اقلیدوسی و زاویه بین پیکسل های مرکزی هر 44 قطعه با کل مینوشیا های تصویر بتوانیم داده های تصادفی را افزایش دهیم. جهت افزایش بیشتر حالت تصادفی کلید، یک الگوریتم سه-گامه پیشنهاد می‌کنیم که شامل قرار دادن اعداد مربوط به زاویه و فاصله بصورت زوج و فرد در کنار یکدیگر، دو شکل جابجایی و جایگشت بیت‌ها و اعمال توزیع یکنواخت روی داده ها برای تولید کلید نهایی می‌باشد. به علت بالا بودن تعداد بیت کلید، می توان با استخراج زیر کلیدهای 128، 256 و 512 بیتی از ماتریس کلید مذکور در رمزنگاری از آنها استفاده نمود. آنالیزهای آماری انجام شده همچون مجموعه تست های استاندارد nist، تصادفی بودن و امنیت بالای کلید نهایی 63751 بیتی را اثبات می‌کند، و نشان دهنده عملکرد بهتر روش پیشنهادی در مقایسه با کارهای گذشته می باشد که تنها از فاصله یا زاویه بین نقاط مینوشیا برای تولید کلید رمزنگاری تصادفی با طول بیت یسیار کمتر استفاده کرده اند. الگوریتم پیشنهادی، با توجه به 15 تست nist، نسبت به کارهای جدید گذشته تا 20% از نظر تصادفی بودن کلید تولید شده بهبود دارد.

a new method to generate a biometric encryption key based on a segmented fingerprint image

in this paper, we aim to use biometric fingerprint features to generate random cryptographic keys. the complexity of the key generation algorithm, the high number of bits, and the randomness are three important factors for strong cryptographic keys. in the proposed method, firstly, we extract the biometric features, i.e minutiae points after an appropriate image processing step. then, to increase the complexity of the key generation method as well as its security, each image is divided into 44 segments. thus, we could increase random data by calculating the euclidean distance and the angle between the central pixels of each 44 segmentswith all minutiae points.finally, we have proposed a three-step algorithm to generate the final key. it includes placing the related valuesof the angle and distance in the even and odd positions of a single matrix, two methods of bit replacement and permutation, and applying a uniform distribution on data. we could extract subkeys of 128, 256, and 512 bits due to the high number of bits of the final key which is useful in cryptography applications. the performed statistical analysis tests such as nist prove the randomness and high security of the final 63751-bit key. according to these tests, the proposed method outperforms the previous ones in the literature which only use the distance/angle among minutiae points for generating cryptographic keys with much lower lengths. considering the 15 tests of nist for evaluating the key randomness, the proposed algorithm outperforms the previous methods up to 20%.