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基于网络的在线签名验证系统的设计与研究

张巍1，郑建彬2
1.武汉理工大学信息工程学院，武汉（430070）
2.华中科技大学电信系，武汉（430074）
E-mail：[e-mail]
摘要：结合VC++开发环境，实现了基于网络的在线手写签名验证系统。采用C/S模式
对系统进行整体架构，首先对于系统的功能进行了详细的模块化介绍，再结合图示给出了
系统结构设计，然后对于系统实现的关键技术进行了详细的说明，最后对系统的性能与要
求进行了研究与讨论。通过对系统进行调试运行，实现了基于网络的在线手写签名的验证。
关键词：签名认证；C/S模式；统计识别
中图分类号：TP311文献标识码：A

1.引言
计算机与通信技术的飞速发展在给人们日常生活带来极大便利的同时，也使信息安全
问题受到前所未有的挑战，因此实时准确的个人身份认证突显重要。基于生物特征的身份
识别克服了传统认证方法的大量缺陷而得到越来越广泛的应用。在线手写签名验证是众多
基于生物特征的身份识别方法中的一种，该技术在模式识别、信号处理等领域都属前沿课
题。签名作为人的一种行为特征，与其它生物特征相比，具有非侵犯性、易为人接受等特
点[1]。同时手写签名验证技术以其特有的稳定性、唯一性和方便性，得到越来越广泛地应
用。由于签名易于获取，主特征明显、稳定、可分性强等特点，以及签名自动验证系统具
有友好、方便、应用范围广的优点，因此是一种很有发展潜力的身份识别方法。
同时由于当今社会高度信息化网络化，基于网络的信息安全显示出前所未有的重要性，
在以纸质作为传媒的时代，对附在主体内容之后的手写签名的真伪鉴别只能是离线
（Off-line）的方法；而在信息以数字化、网络化传递飞速发展的时代，就必须用在线
（On-line）的方法，以实现信息实时准确的传递，信息采集端与认证端分离，所以基于网
络的在线手写签名验证系统应用范围很广阔,具有很大的潜力[2]。

2.在线签名验证系统功能与结构
2.1系统功能描述

出于网络安全与高效率的考虑，在线签名验证系统的设计一般采用C/S结构来实现基
于网络的异地验证，信息采集端应与验证端分离，信息存储和传输必须是在加密机制基础
上实现。系统可采用大型关系数据库，如Oracle等，通过C/S方式实现基于网络的异地验
证查询。充分利用人员的有效信息，为用户提供便利。该系统主要实现以下几方面的功能：
人员信息建库：在客户端利用手写板、触摸屏等输入设备输入手写签名及人员的ID
等基本信息，在本地做预处理并提取特征，并把以上信息均存入服务器端的数据库中。由
于采用C/S结构，实现了异地远程建库的功能。
信息验证查询：通过在客户端获得待测人员的有效信息（可以包括签名特征和ID等
基本信息），根据用户需求将信息提交给服务器端，在服务器端的数据库中进行验证查询，
并把查询结果返回给客户端。

1本课题得到国家自然科学基金资助项目(69672014)的资助。

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用户管理：在客户端进行异地管理，提供普通查询用户、操作员和系统管理员三个用
户安全等级。普通查询用户只能进行查询工作；操作员可以增加、修改和删除数据记录，
进行人员信息管理；系统管理员具有最大权限，可以创建用户、删除用户及进行其他的系
统管理工作。

2.2系统结构设计

对于实际应用的在线手写签名验证系统，其整体结构如图1所示，分为客户机和服务
器两层，允许多客户端远程操作，支持服务器端多机并行处理。客户端包括人机交互界面、
预处理模块、特征提取模块和系统管理模块，来实现手写签名的输入，交互查询，结果显
示，用户管理等；服务器端包括数据库、签名特征识别模块、并行处理模块，其各个模块
均实现为数据库的外部存储过程。当需要认证时，用户在配备手写板的网络终端签名，客
户端获得有效信息并作预处理与特征提取操作后，将所得信息序列经通讯模块加密后通过
互联网传输给服务器，进而完成相应的解密、在数据库中的ID检索及匹配判决，并将验
证结果返回给客户端。这种信息采集模块与验证模块分离成C/S的特性及在开放的网络环
境下传输签名特征信息的方式，极大增强了整个认证系统架构的安全性与灵活性。

图1应用系统的结构示意图

3.系统实现的关键技术

在线手写签名验证从其学科分类来说是一个典型的模式识别问题，具有模式识别系统
的普遍特性。有两种基本的模式识别方法，即统计模式识别方法和结构模式识别方法，与
此相应的模式识别系统都由两个过程所组成，即设计和实现。设计是指用一定数量的样本
进行分类器的设计。实现是指用所设计的分类器对待识别的样本进行分类决策[3]。基于准
确性与效率考虑，采用统计模式识