ZK-SERIES：基于时序生物识别数据的隐私保护认证
密码学与安全
2025-06-25 v1
摘要
生物识别认证依赖于固有于用户的生理或行为特征，这些特征难以丢失、伪造或忘记。具有时序成分的生物识别数据可实现以下认证协议：将 underlying 生物特征的最新读数编码为时序数据，并与一组基准读数进行比较。如果新读数与基准读数之间的距离落在可接受阈值范围内，则用户成功通过认证。存在多种用于比较时序数据的方法，如动态时间错位 (DTW) 和时间错位编辑距离 (TWED)，每种方法在具体情境下都具有优势和劣势。此外，这些技术大多不本质上保留隐私，而在生物识别认证中这一点尤为关键，因为生物识别凭证的重置复杂且困难。本文提出 ZK-SERIES 为广泛的基于时序的认证协议提供隐私保护和效率。ZK-SERIES 使用相同的构建模块，即零知识乘法证明和高效批量范围证明，以确保所有协议的一致性。此外，它针对低容量设备（如智能手机）进行了优化。为评估所提出技术的有效性，我们主要关注两种生物识别认证案例：基于摇晃和基于吹气的认证。为演示 ZK-SERIES 在较旧和资源有限的智能手机上的实际适用性，我们在使用真实数据进行两种案例实验的 5 年旧低规格智能手机上进行实验，并使用人工数据进行可扩展性评估。我们的实验结果表明，在较旧设备上，隐私保护认证协议可在 1.3 秒内完成。
引用
@article{arxiv.2506.19393,
title = {ZK-SERIES: Privacy-Preserving Authentication using Temporal Biometric Data},
author = {Daniel Reijsbergen and Eyasu Getahun Chekole and Howard Halim and Jianying Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.19393},
year = {2025}
}