基于局域網的指紋識別系統及其在校園卡中的應用

摘要：針對校園卡容易被非法冒用的現象，提出了一種基于指紋識別技術的校園卡認證系統。系統采用B／S和C／S混合模式開發，利用現有指紋產品提供的編程接口，進行二次開發而成。

關鍵詞：B／S模式 C6模式 指紋識別技術 校園卡

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼： A 文章編號：1002-2422(2008)01-0064-02

1 基于局域網的指紋識別系統的系統結構

傳統的指紋識別系統大都采用C／S結構，但隨著校園卡功能的不斷拓展，校園卡的應用環境也越來越復雜，C／S結構的開發成本高，移植困難，維護復雜，升級困難等問題也越來越嚴重。因此根據系統的特點，靈活地為不同的子功能采用不同的MIS系統平臺，將C／S和B／S模式交叉并行使用。吸收兩者的優點，保留B／S模式分布性、開發維護簡單性的特點，同時融入了傳統C／S模式的特殊功能要求和個性化設計要求，既能滿足不同操作系統和軟件平臺的需求，支持管理員異地操作和遠程維護，又能充分利用傳統的C／S模式下已經積累和開發了的管理和應用程序，大大降低成本，是比較科學、先進的解決方案。

系統在現有指紋識別儀產品U.are.U的基礎上進行二次開發而成，U.are.U指紋掃描儀設計了通向Digital Per-sona’s U.are.U指紋識別算法、應用程序和Digital Persona通用身份驗證管理器(Universal Authentieation ManagerUAM)的接口。通過使用產品提供的以AetiveX的方式存在的Biokey SDK架構可以使用各種開發語言(例如VC++，C++Builder，Delphi，VB，Visual Foxpro，PB等)來開發相對于指紋儀的應用程序。基于這點，系統中的校園卡指紋驗證管理系統采用C／S模式利用VB程序語言編寫，校園卡信息查詢系統采用B／S模式利用C#程序語言編寫。系統既可以保證敏感數據的安全性(例如指紋信息，特別是對數據庫的修改和新增記錄加強了控制)，又可以經濟有效地利用企業內部計算機的資源，簡化了一部分可以簡化的客戶端，使得系統維護更加簡便，布局更加合理，網絡效率更高。

2 指紋采集和識別系統的實施方案

2.1指紋采集入庫

在新生開學前由學院統一建立校園卡使用人員的檔案，這一步驟可以借用早已普及的高校學籍管理系統，為每位人員分配一個唯一的編號(可以使用不重復的學號)。校園卡使用人員檔案建立完畢后，再到學院發卡中心進行開戶工作。開戶的主要目的是形成查詢密碼，該密碼可以登陸校園卡信息查詢系統查詢或掛失校園卡信息。為了提高數據安全性，要將顯式的密碼再次加密后傳送到系統中，發卡中心根據人員檔案和密碼分配校園卡。開戶工作完成后，等到開學初新生報時，在新生交費或辦理入學手續的同時，再進行指紋的采集和驗證工作，指紋采集的同時將校園卡發到每個使用者手中。對于在校學生由于他們的基本信息已經存于學校的信息庫中，只要一個固定的時間，分系部、分班地進行指紋特征值的采集工作即可。

指紋采集工作要經過提取、驗證和保存三個過程。同時為了避免用戶不能使用被采集的手指的情況出現，每個用戶必須提取不同手掌上的兩枚以上的手指指紋，同時每枚指紋需要多次提取，因為確認一個指紋的特征值，一次提取是不夠的。指紋特征值在提取時，由于種種原因會出現錯誤，所以一般要經過三次提取，比對確認后，才可以把提取的特征值作為正確值保存下來。其中指紋識別標識自動生成：卡號+0或1(0為左手，1為右手)+1-5(1為大拇指，2為食指，以下類推)。接著對提取的指紋馬上進行指紋的驗證(1：N對比)，如果驗證不成功，進入指紋識別模式(1：1對比)。這些基礎工作完成后，使用人員就可以在校園內部使用校園卡了。

2.2指紋識別過程的設計

傳統的指紋識別是在全部指紋庫中進行，對于1：N的指紋識別模式，指紋庫中的指紋數量越大，指紋識別的識別率和速度就越低。當指紋達到某個數量時，指紋識別甚至將不能滿足應用中的性能要求。近幾年來隨著高校招生規模的增加，每個學校的在校生的人數越來越多，校園卡的使用人數也是水漲船高，而且校園卡在使用中經常會遇到人員較多需要快速交易的場合消費(如食堂排隊買飯)。因此如何提高指紋識別的識別率和速度是本系統首先要考慮的問題。在系統的設計中采取了使用校園卡時先刷卡，由系統終端讀取校園卡卡號快速在指紋庫中查詢與此卡號相關聯的指紋信息，縮小指紋比對的范圍，再提示用戶在指紋識別終端上按捺指紋，如果識別成功，則在線指紋識別終端通過專用接口裝置將識別結果傳送到系統，系統才可以確認本次消費并相應的從校園卡帳戶中扣除相應的消費額，結束本次業務。如果不成功，則要求重新按捺指紋重試，若重試次數已到，則結束本次業務。這樣既提高了校園卡指紋識別的識別率和速度，又使得校園卡非法持有者無法非法冒用校園卡。

在系統的設計中為了避免主服務器任務過載，負擔過重的現象。除了在發卡中心機房建立主服務器外，還要在其它校園卡使用流量較大的地點建立分服務器。并利用SQLSenrer以及系統管理程序來實現，該管理程序運行于每一個分服務器上，用于實現分服務器與主服務器之間的數據同步，使得各分服務器和主服務器同時接收和處理最新的數據。

3 系統功能模塊設計

系統利用指紋識別技術及網絡數據庫系統來實現校園卡的驗證和信息查詢，系統的功能模塊如圖2所示。

指紋登記模塊主要功能是將用戶的指紋采集入庫，包括提取用戶不同手掌上的兩枚以上的手指指紋，對提取的指紋馬上進行指紋的驗證，驗證通過后將采集的指紋自動生成指紋識別標識保存下來。

指紋識別模塊是用戶使用校園卡時必須要通過指紋驗證身份，只有通過驗證后才可以正常使用校園卡。其中所用到的指紋識別算法采用u.are.U指紋儀提供的Biokev算法，開發時只需要通過VB程序語言編寫的接口程序取得指紋數據。

管理模塊是指能供系統的管理員使用，用于設置用戶信息、指紋信息管理、校園卡帳戶管理、備份數據、系統信息維護等操作。

統計報表模塊是對校園卡使用情況的統計和結算，該模塊主要用于各種報表的輸出，根據數據庫中的各種表格，統計后建立各種報表。

查詢模塊應用B／S模式實現，使得所有的用戶可以通過局域網上任何一臺計算機利用查詢密碼查詢自己權限范圍內的校園卡使用情況數據，用戶如果對自己的校園卡使用情況有疑問還可以在線投訴或掛失處理。

4 結束語

指紋作為人的一種生物特征，具有惟一性和不變性，安全性高、防偽能力強，驗證速度快等優點。本文利用指紋識別技術與網絡技術相結合，實現了基于局域網的校園卡指紋識別，提高了校園卡的管理水平和安全等級。系統的提出和成功運行，對于校園卡的指紋識別具有一定的借鑒意義。