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A secure blockchain-enabled authentication and authorisation framework for cloud environments using distributed biometric verification
DOI:10.1038/s41598-026-66775-9.png)
摘要
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集中式云认证和授权通常依赖可信服务器进行身份验证、策略执行和审计日志记录,这会增加被攻破的影响并使防篡改问责复杂化。本文提出了一种去中心化生物特征认证和授权框架,将指纹细节验证与以太坊智能合约和基于IPFS的链下存储相结合。生物特征模板通过基于NIST NBIS的流水线(MINDTCT细节提取和Bozorth3匹配)在链下处理,并通过SHA-256哈希、zlib压缩和认证加密(Fernet)进行保护,而区块链仅存储完整性元数据(哈希和IPFS内容标识符)和授权状态。为在不引入额外会话创建交易的情况下缓解重放攻击,该框架使用基于域的请求绑定哈希(tokenHash),涵盖调用者、随机数、时间戳、链ID和合约地址,并在链上与一次性随机数消耗一起验证。在本地以太坊兼容测试网络(Ganache)上使用Solidity实现了原型,并采用Python/Web3工具和IPFS兼容的内容寻址存储接口。在SOCOFing和FVC2002/FVC2004基准测试上,生物特征性能使用标准指标(FAR/FRR/EER和ROC/DET曲线)进行报告。在核心区块链实验中,提出的单次调用考勤工作流需要74,773 gas,而在CID/哈希锚定之上添加基于随机数的重放保护和可审计的授权检查(单独文献基准报告在共享测试框架下的端到端调用路径gas)。压缩将加密模板存储空间减少了约76–84%。安全分析和攻击模拟显示,在所述威胁模型下,重放尝试(随机数/令牌重用)、未授权访问和链下负载篡改均被拒绝。

