在责任追究抗抵赖、医疗信息防泄漏等与人紧密相关的信息安全应用中,传统的“以设备为中心”的密钥管理机制无法满足法律标准的新要求,也难以适应系统环境的低能耗新限制。因此,本文将人体生物特征处理与信息安全密码理论结合起来,研究“以人为中心”的生物密钥分发和生物密钥保护关键技术。由于人体生物特征信息具有含噪模糊性、难以撤销更换等特点,生物密钥技术研究面临着许多新挑战:一是安全性问题,即如何保证生物特征隐私保护以及数字密钥的安全属性;二是准确性问题,即如何克服生物特征信息模糊性与数字密钥精确性之间的矛盾;三是模板长度问题,即如何减少生物密钥分发所需要传输的数据量和消耗的能量。本文的工作内容如下:1)针对相似信息源的精确化提取理论问题,基于特征多项式重构技术路线提出一系列新的FuzzyLock模糊锁门限提取方法;论文系统地研究了基于相交门限和互异门限的两大类模糊锁生物密钥算法,并完整地分析各种安全属性;同时针对单特征多应用的场景,设计了一种新的随机溶解模板技术,可以有效克服现有生物密钥算法面临的多重模板攻击难题。2)针对现有生物特征提取表示方法不能直接适用于生物密钥算法的问题,提出一种基于集合测度的生物特征定值表示新方法:包括MinuCode指纹特征提取表示方法和VitaCode心电特征提取表示方法,从而为生物密钥算法提供合适而准确的生物特征数据基础。3)设计一种基于心电图特征的BodyKey生物密钥分发技术,采用了第一类FuzzyLock模糊锁门限提取算法;PysioBank心电数据库的实验表明:BodyKey可以有效克服心电生物特征模糊性,提高心电生物密钥的准确性;尤其能够减少模板长度,降低无线体域网中密钥分发的能量消耗。4)设计一种基于指纹特征的Minukey生物密钥保护技术,采用了第二类FuzzyLock模糊锁门限提取算法;FVC2002-DB指纹数据库的实验表明:MinuKey可以有效提高指纹生物密钥的准确性,具备生物隐私保护和重用保护等安全属性优点,能够将数字密钥与合法用户可靠地联系起来。