PKI(Public Key Infrastructure) is used to enforce legal binding forces to the Internet services. The PKI certificate is the legal certification of the user's public key and is issued by the trustworthy CA(Certificate Authority) designated by the government. Therefore, users can create legally binding signatures based on PKI certificates. Because biometric data is unique to each person, biometric authentication can legally prove one's identity without the help of PKI system. As users participating in Internet services such as social media are not subject to regional restrictions, thus it is not easy to implement Internet services based on PKI. Blockchain is a technology that stores data that cannot be modified or deleted, and does not require the help of a trusted third party. The block to add is determined by consensus of users participating in the blockchain network. In this study, we propose the undeniable biometric signature scheme based on Ethereum smart contracts. The proposed scheme consists of biometric template registration, undeniable signature generation, and verification protocolss. The Undeniable signature cannot be verified without the help of the signer. The signer uses a challenge-response protocol to show the legitimacy of the signature only to the desired verifier. The proposed scheme can be extended to a multi-signature scheme by modifying the El-Gamal signature scheme and can increase the reliability of blockchain-based Internet services.
PKI(Public Key Infrastructure)는 인터넷 서비스에 대한 법적 구속력을 강화하는 데 사용된다. PKI 인증서는 사용자 공개키를 법적으로 인증한 것으로 정부가 지정한 신뢰할 수 있는 인증기관에서 발행된다. 따라서 사용자는 인증서 기반으로 법적 구속력을 갖는 서명을 생성할 수 있다. 바이오메트릭 데이터는 사람마다 고유하기 때문에 바이오메트릭 인증은 PKI 도움 없이 법적으로 자신의 신분을 증명할 수 있다. 소셜미디어와 같은 인터넷 서비스 가입은 지역적 제약을 받지 않기 때문에 PKI 기반의 인터넷 서비스를 구현하는 것은 쉽지 않다. 블록체인은 네트워크에 참여하는 사용자들의 합의로 수정 및 삭제할 수 없는 데이터를 저장하는 기술로 신뢰할 수 있는 제 3자의 도움이 필요하지 않다. 본 연구에서는 이더리움 스마트 계약 기반의 부인봉쇄 바이오메트릭 서명 기법을 제안한다. 제안한 방법은 바이오메트릭 템플릿 등록, 부인봉쇄 서명 생성 및 검증 단계로 구성된다. 부인봉쇄 서명은 서명자의 도움 없이는 서명을 검증할 수 없다. 서명자는 도전-응답 방식의 검증 프로토콜을 이용하여 원하는 검증자에게만 서명의 정당성을 확인시켜준다. 제안한 방법은 엘가말 서명 기법을 변형하여 다중서명 기법으로 확장될 수 있고 블록체인 기반 인터넷 서비스의 신뢰성을 높일 수 있다.
D.Chaum, "Undeniable Signatures," Advances in Cryptology, Proceedings of CRYPTO'89, SpringerVerlag, pp.212-216, 1990.
T.Elgamal, "A public key cryptosystem and a signature scheme based on discrete logarithms," IEEE Transactions on Information Theory, vol.31, no.4, pp.469-472, 1985. https://doi.org/10.1109/TIT.1985.1057074
ISO/IEC19794-1:2011, Information technology Biometric data interchange formats, 2023.