Análise de desempenho do Criptossistema Fuzzy Vault em aplicações reais

Abstract

Biometria trata do reconhecimento de indivíduos baseado em características fisiológicas ou comportamentais, sendo que umas de suas aplicações é autenticação biométrica. A autenticação biométrica tem vantagens com relação às senhas, no entanto, as informações biométricas também precisam ser protegidas. Ao contrário das senhas, a biometria apresenta variabilidade no sinal, isto é, raramente duas representações de uma mesma característica biometria são idênticas, sendo que, os criptossistemas tradicionais não suportam essa propriedade. Para contornar esse problema, criptossistemas biométricos unem biometria e criptografia para encriptar informações biométricas e protegê-las. Fuzzy Vault é uma construção criptográfica que pode ser utilizada na encriptação de características biométricas e atualmente, há propostas de implementação do Fuzzy Vault para impressões digitais, íris, face e assinaturas. O presente estudo implementa o Fuzzy Vault para impressões digitais e analisa seu desempenho em um ambiente de aplicação real e em um cenário de proteção de imagens médicas usando biometria. A proposta de implementação do Fuzzy Vault encripta e desencripta o Fuzzy Vault para impressões digitais realizando o alinhamento da impressão digital. A proteção de imagens médicas encripta imagens médicas com um criptossistema tradicional e encripta a chave criptográfica com a implementação do Fuzzy Vault. Os experimentos apresentaram entre 92% e 97,96% de GAR e 0% de FAR, esses resultados ocorreram em função dos mecanismos de alinhamento e identificação de pontos candidatos implementados neste estudo. O tempo de encriptação é constante em 0,8 s. Já o tempo de desencriptação apresenta grande variabilidade, e depende da quantidade de pontos candidatos, com mediana variando entre 16 ms e 1 s nas desencriptações com sucesso...

Biometrics deals with people recognition based physiological or behavioral features where one of its application it biometric authentication. Biometric authentication has some advantages over passwords, but biometric information also need to be protected. Instead of passwords, biometrics has signal variability, i.e., two representation of the same biometric feature rarely are identical, and traditional cryptosystems does not support this feature. To overcome this issue biometric cryptosystems join biometrics and cryptography to encode biometric information and protected them. Fuzzy Vault is a cryptographic construction which can be used to encode biometric features. Today, there are some implementation proposals of Fuzzy Vault for fingerprints, iris, face and handwrite signature. This study implements Fuzzy Vault for fingerprints and analyses its performance in a real application environment and a scenario of medical image protection using biometrics. The proposed Fuzzy Vault implementation encodes and decodes Fuzzy Vault for fingerprints and performs fingerprint alignment. Medical image protecting encodes medical images with a traditional cryptosystems and encode its cryptographic key using the Fuzzy Vault implementation. Performance evaluation achieved between 92% and 97,96% of GAR and 0% of FAR, this results has been achieved with aligning and candidates points identification mechanisms implemented. Encoding time is constant in 0,8 s, but decoding time has a big variance which depends on number of candidates points, median varies between 16 ms and 1 s considering successful decodes. In the medical image protection scenario, the proposed system has a low overhead and better performance compared to a asymmetric cryptosystem, encoding time is 17 times better and decoding time is 245 times better.