論文の概要: ZK-SERIES: Privacy-Preserving Authentication using Temporal Biometric Data

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19393v1
• Date: Tue, 24 Jun 2025 07:45:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-25 19:48:23.542717
• Title: ZK-SERIES: Privacy-Preserving Authentication using Temporal Biometric Data
• Title（参考訳）: ZK-SERIES: 時間的生体情報を用いたプライバシー保護認証
• Authors: Daniel Reijsbergen, Eyasu Getahun Chekole, Howard Halim, Jianying Zhou,
• Abstract要約: そこで我々は,ZK-SERIESを提案し,幅広い時系列ベースの認証プロトコルのプライバシと効率性を提供する。 ZK-SERIESは同じビルディングブロック、すなわちゼロ知識乗算証明と効率よくバッチ化された範囲証明を使用する。 実験結果から,古いデバイスでは1.3秒以内にプライバシ保護認証プロトコルが完成できることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4985925375157443
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Biometric authentication relies on physiological or behavioral traits that are inherent to a user, making them difficult to lose, forge or forget. Biometric data with a temporal component enable the following authentication protocol: recent readings of the underlying biometrics are encoded as time series and compared to a set of base readings. If the distance between the new readings and the base readings falls within an acceptable threshold, then the user is successfully authenticated. Various methods exist for comparing time series data, such as Dynamic Time Warping (DTW) and the Time Warp Edit Distance (TWED), each offering advantages and drawbacks depending on the context. Moreover, many of these techniques do not inherently preserve privacy, which is a critical consideration in biometric authentication due to the complexity of resetting biometric credentials. In this work, we propose ZK-SERIES to provide privacy and efficiency to a broad spectrum of time series-based authentication protocols. ZK-SERIES uses the same building blocks, i.e., zero-knowledge multiplication proofs and efficiently batched range proofs, to ensure consistency across all protocols. Furthermore, it is optimized for compatibility with low-capacity devices such as smartphones. To assess the effectiveness of our proposed technique, we primarily focus on two case studies for biometric authentication: shake-based and blow-based authentication. To demonstrate ZK-SERIES's practical applicability even in older and less powerful smartphones, we conduct experiments on a 5-year-old low-spec smartphone using real data for two case studies alongside scalability assessments using artificial data. Our experimental results indicate that the privacy-preserving authentication protocol can be completed within 1.3 seconds on older devices.
• Abstract（参考訳）: 生体認証は、ユーザー固有の生理的・行動的特性に依存しており、失うこと、偽ること、忘れることが難しい。 時間成分を持つ生体データは、以下の認証プロトコルを可能にする: 基礎となる生体認証の最近の読み出しは、時系列としてエンコードされ、基本読みのセットと比較される。 新たな読み出しとベース読み出しの距離が許容しきい値に収まれば、ユーザは認証に成功する。 Dynamic Time Warping (DTW) や Time Warp Edit Distance (TWED) など,時系列データの比較にはさまざまな方法が存在する。 さらに、これらの技術の多くは本質的にプライバシを保存するものではなく、生体認証のリセットが複雑であるため、生体認証において重要な考慮事項である。 そこで本稿では,ZK-SERIESを提案する。 ZK-SERIESは同じビルディングブロック、すなわちゼロ知識乗法証明と効率よくバッチ化された範囲証明を用いて、すべてのプロトコル間の一貫性を保証する。 さらに、スマートフォンなどの低容量デバイスとの互換性に最適化されている。 提案手法の有効性を評価するため,主に生体認証のための2つのケーススタディであるシェイクベースとブローベース認証に焦点を当てた。 そこで我々は,ZK-SERIESの実用性を示すために,実データを用いた5歳の低スペックスマートフォンを用いて,人工データを用いた拡張性評価とともに,実データを用いた実験を行った。 実験結果から,古いデバイスでは1.3秒以内にプライバシ保護認証プロトコルが完成できることが示唆された。

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