mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2023-11-6-7-15mireabulletin-792Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИINFORMATION SYSTEMS. COMPUTER SCIENCES. ISSUES OF INFORMATION SECURITYФормирование клавиатурного почерка при аутентификации на мобильных устройствахGeneration of keyboard handwriting during user authentication on mobile deviceshttps://orcid.org/0000-0003-3366-3233ИвановаС. М.IvanovaS. M.

Иванова Светлана Михайловна, к.т.н., доцент, кафедра КБ-14 «Цифровые технологии обработки данных» Института кибербезопасности и цифровых технологий  Scopus Author ID 36935727700 

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Svetlana M. Ivanova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Digital Data Processing Technologies, Institute for Cybersecurity and Digital Technologies Scopus Author ID 36935727700 

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

ivanova_s@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2776-5364ИльиченковаЗ. В.IlyichenkovaZ. V.

Ильиченкова Зоя Викторовна, к.т.н., доцент, кафедра КБ-14 «Цифровые технологии обработки данных» Института кибербезопасности и цифровых технологий Scopus Author ID 6505467030 

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Zoya V. Ilyichenkova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Digital Data Processing Technologies, Institute for Cybersecurity and Digital Technologies Scopus Author ID 6505467030 

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

ilichenkova@mirea.ruМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation202313122023116715Copyright © Иванова С.М., Ильиченкова З.В., 20232023Иванова С.М., Ильиченкова З.В.Ivanova S.M., Ilyichenkova Z.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/792Цели

Цели. В статье рассматривается новый способ формирования клавиатурного почерка при использовании сенсорной клавиатуры для аутентификации в существующих на данный момент мобильных системах.

Методы

Методы. В силу недостаточной надежности отдельно взятой парольной аутентификации предлагается использовать ее комбинацию с характеристиками, которые соответствуют почерку на мобильных устройствах. В статье продемонстрирована возможность использования индивидуальных характеристик пользователя при формировании клавиатурного почерка на устройствах с сенсорной клавиатурой. Показано, что тип используемой клавиатуры влияет на характеристики клавиатурного почерка, поэтому данный аспект можно использовать для повышения надежности парольной аутентификации. Предлагается дополнить процесс аутентификации в информационной среде данными о характере воздействия на сенсорную клавиатуру. Интерес представляет использование встроенной функции 3D Touch, которая доступна при работе на мобильных устройствах и технике, оснащенной сенсорной клавиатурой. В статье продемонстрировано, что использования только одного параметра недостаточно для точной аутентификации. Предложен способ определения допустимого диапазона погрешности, в который должны укладываться как сила нажатия, так и промежуточный интервал при проведении аутентификации. Для этого используется функция Лапласа, позволяющая сформировать интервал каждой характеристики в зависимости от требуемой вероятности распознавания пользователя.

Результаты

Результаты. Показано, что силы нажатия и промежуточного интервала достаточно для получения необходимых характеристик, позволяющих сформировать уточненный портрет пользователя по его клавиатурному почерку. Приведены экспериментальные статистические данные отдельно среднего выборки для трех различных пользователей согласно силе нажатия, а также результаты аутентификации при использовании одновременно среднеквадратичных отклонений силы нажатий и интервалов между ними при использовании сенсорной клавиатуры для платформы iOSXcode.

Выводы

Выводы. Сделан вывод о возможности применения способа аутентификации пользователей по клавиатурному почерку, сформированному на основе одновременно силы нажатий на символы клавиатуры и интервалов между нажатиями. Использование значений среднего выборки и среднеквадратичных отклонений позволяет проводить аутентификацию согласно требуемой вероятности распознавания. 

Objectives

Objectives. This article discusses a new way of generating keyboard handwriting using a touch keyboard for authentication in currently existing mobile systems.

Methods

Methods. Due to the insufficient reliability of single password authentication, the proposal is to use it in combination with characteristics which correspond to handwriting on mobile devices. This article demonstrates the possibility of using individual user characteristics in the formulation of keyboard handwriting on devices with touch keyboards. The type of keyboard used affects the characteristics of keyboard handwriting, so this aspect can be used to improve password authentication reliability. The authentication process in the information environment can be supplemented with data on the nature of the impact on a touch keyboard. The use of the built-in 3D Touch function is also of interest. This is available when working on mobile devices and appliances equipped with a touch keyboard. The paper demonstrates that the use of one parameter only is insufficient for accurate authentication. The study proposes a method of determining an acceptable error range for both the touch force and the intermediate interval during authentication. For this purpose, the Laplace function which formulates the interval of each characteristic depending on the required probability of user recognition is used.

Results

Results. Touch force and the intermediate interval are sufficient to obtain the necessary characteristics, in order to formulate a refined user portrait depending on the user’s keyboard handwriting. Experimental statistics are given separately for an average sample of three different users depending on touch force. They also provide the results of authentication when using both standard deviations of pressing and the intervals when using the touch keyboard for the iOSXcode platform.

Conclusions

Conclusions. The conclusion relates to the possibility of user authentication by keyboard handwriting, formulated on the basis of both the touch force on the keyboard symbols and intervals between pressing. Using the values of the sample mean and standard deviations allows authentication according to the required recognition probability.

аутентификациямобильное устройствоклавиатурный почерксила нажатиявременной интервал между нажатиямиauthenticationmobile deviceskeyboard handwritingtouch forcetime interval between character clicksReferencesIlyichenkova Z.V., Ivanova S.M. Identification of Dynamic Object Parameters. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2003;502(2–3):535–536. http://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)00493-5Ilyichenkova Z.V., Ivanova S.M. Identification of Dynamic Object Parameters. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2003;502(2–3):535–536. http://doi.org/10.1016/S0168-9002(03)00493-5Кхант К.З., Сосенушкин С.Е. Модель анализа больших данных для внедрения умных университетов. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2021;8: 72–75. http://doi.org/10.37882/2223-2966.2021.08.17Khant K.Z., Sosenushkin S. Big data analysis model for the implementation of smart universities. Sovremennaya nauka: aktual’nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Modern Science: Actual Problems of Theory and Practice. Series of “Natural and Technical Sciences.” 2021;8: 72–75 (in Russ.). http://doi.org/10.37882/2223-2966.2021.08.17Ilyichenkova Z.V., Ivanova S.M. Cluster keyboard handwriting. Procedia Computer Science. 2021;186: 395–402. https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.04.162Ilyichenkova Z.V., Ivanova S.M. Cluster keyboard handwriting. Procedia Computer Science. 2021;186: 395–402. https://doi.org/10.1016/j.procs.2021.04.162Горбухов Н.Н., Магомедов Ш.Г. Сравнение конструкторов мобильных приложений. В сб.: ХРОНИКИ ЦИФРОВЫХ ТРАНСФОРМАЦИЙ: материалы межкафедрального круглого стола. Выпуск 4. Волгоград. 2022. С. 44–49.Gorbukhov N.N., Magomedov Sh.G. Comparison of mobile app builders. In: KhRONIKI TsIFROVYKh TRANSFORMATsII: Materialy mezhkafedral’nogo kruglogo stola (CHRONICLES OF DIGITAL TRANSFORMATIONS. Materials of the Inter-Cathedral Round Table). V. 4. Volgograd. 2022. P. 44–49 (in Russ.).Никольский С.Н. Задача автоматизации и эволюционное моделирование. Школа Науки. 2022;1(50):3–7. https://doi.org/10.5281/zenodo.5914537Nikolsky S.N. The task of automation and evolutionary modeling. Shkola Nauki = School of Science. 2022;1(50):3–7 (in Russ.). https://doi.org/10.5281/zenodo.5914537Antonova I.I., Antonova A.A., Shmeleva A.N., Novikov A.A., Nazarenko M.A. System Analysis of Transport-Information Infrastructure Transformation in Modern Cities. In: 2020 International Conference Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies (IT&QM&IS). Yaroslavl, Russia. 2020. P. 154–156. http://dx.doi.org/10.1109/ITQMIS51053.2020.9322902Antonova I.I., Antonova A.A., Shmeleva A.N., Novikov A.A., Nazarenko M.A. System Analysis of Transport-Information Infrastructure Transformation in Modern Cities. In: 2020 International Conference Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies (IT&QM&IS). Yaroslavl, Russia. 2020. P. 154–156. http://dx.doi.org/10.1109/ITQMIS51053.2020.9322902Ермакова А.Ю., Лось А.Б. Об оценке рисков при анализе эффективности алгоритмов защиты информации. Математическое и компьютерное моделирование в экономике, страховании и управлении рисками. 2022;7:64–70. URL: https://www.sgu.ru/sites/default/files/textdocsfiles/2022/12/21/013.pdfErmakova A.Y., Los A.B. On risk assessment when analyzing the effectiveness of information protection algorithms. Matematicheskoe i komp’yuternoe modelirovanie v ekonomike, strakhovanii i upravlenii riskami = Mathematical and Computer Modeling in Economics, Insurance and Risk Management. 2022;7: 64–70 (in Russ.). Available from URL: https://www.sgu.ru/sites/default/files/textdocsfiles/2022/12/21/013.pdfKuronen T., Eerola T., Lensu L., Kälviäinen H., Häkkinen J. 3D hand movement measurement framework for studying human-computer interaction. In: Arseniev D., Overmeyer L. Kälviäine H., Katalini B. (Eds.). Cyber-Physical Systems and Control (CPS&C 2019). Lecture Notes in Networks and Systems. V. 95. Springer, Cham.; 2019. P. 513–524. http://doi.org/10.1007/978-3-030-34983-7_50Kuronen T., Eerola T., Lensu L., Kälviäinen H., Häkkinen J. 3D hand movement measurement framework for studying human-computer interaction. In: Arseniev D., Overmeyer L., Kälviäine H., Katalini B. (Eds.). Cyber-Physical Systems and Control (CPS&C 2019). Lecture Notes in Networks and Systems. V. 95. Springer, Cham.; 2019. P. 513–524. http://doi.org/10.1007/978-3-030-34983-7_50Kuronen T., Eerola T., Lensu L., Kälviäinen H. Two-Camera Synchronization and Trajectory Reconstruction for a Touch Screen Usability Experiment. In: Blanc-Talon J., Helbert D., Philips W., Popescu D., Scheunders P. (Eds.). Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems. ACIVS 2018. Lecture Notes in Computer Science. V. 11182. Springer, Cham.; 2018. P. 125–136. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01449-0_11Kuronen T., Eerola T., Lensu L., Kälviäinen H. Two-Camera Synchronization and Trajectory Reconstruction for a Touch Screen Usability Experiment. In: Blanc-Talon J., Helbert D., Philips W., Popescu D., Scheunders P. (Eds.). Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems (ACIVS 2018). Lecture Notes in Computer Science. V. 11182. Springer, Cham.; 2018. P. 125–136. https://doi.org/10.1007/978-3-030-01449-0_11Stroganov D.V., Sakun B.V., Yartsev M.I. General Principles of Assessment of Staff Skills Building Specialties. Int. J. Adv. Studies. 2016;6(4):63–76. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2016-4-63-76Stroganov D.V., Sakun B.V., Yartsev M.I. General Principles of Assessment of Staff Skills Building Specialties. Int. J. Adv. Studies. 2016;6(4):63–76. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2016-4-63-76Volkov A.I., Semin V.G., Semin V.V. Fuzzy sets in the problems of assessing the quality of mobile applications. In: 2021 International Conference on Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies (IT&QM&IS). Yaroslavl, Russia. 2021. P. 355–358. https://doi.org/10.1109/ITQMIS53292.2021.9642873Volkov A.I., Semin V.G., Semin V.V. Fuzzy sets in the problems of assessing the quality of mobile applications. In: 2021 International Conference on Quality Management, Transport and Information Security, Information Technologies (IT&QM&IS). Yaroslavl, Russia. 2021. P. 355–358. https://doi.org/10.1109/ITQMIS53292.2021.9642873Иванова С.М., Ильиченкова З.В., Антонова А.А. Анализ клавиатурного почерка в обучающих системах. Вестник компьютерных и информационных технологий. 2020;17;6(192):22–30. https://doi.org/10.14489/vkit.2020.06.pp.022-030Ivanova S.M., Ilyichenkova Z.V., Antonova A.A. Keyboard handwriting analysis in the learning systems. Vestnik komp’yuternykh i informatsionnykh tekhnologii = Herald of Computer and Information Echnologies. 2020;17;6(192):22–30 (in Russ.). https://doi.org/10.14489/vkit.2020.06.pp.022-030Алешникова Е.А., Чадина Ю.А. Аксиологизация работы с текстом на уроках русского языка в старшей школе. Русский язык в школе. 2019;80(1):46–49. https://doi.org/10.30515/0131-6141-2019-80-1-46-49Aleshnikova E.A., Chadina Yu.A. The Axiological Approach in Teaching High School Students Reading Comprehension at Russian Language Lessons. Russkii yazyk v shkole = Russian Language at School. 2019;80(1):46–49 (in Russ.). https://doi.org/10.30515/0131-6141-2019-80-1-46-49Саркисова И.О., Лаверычев М.А. Анализ влияния расположения NFC меток на приоритет чтения. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2022;8: 119–124. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49623257Sarkisova I.O., Laverychev M.A. Analysis of the influence of the location of NFC tags on the occurrence of collisions. Sovremennaya nauka: aktual’nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Estestvennye i tekhnicheskie nauki = Modern Science: Actual Problems of Theory and Practice. Series of “Natural and Technical Sciences.” 2022;8:119–124 (in Russ.). Available from URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49623257Pronin C.B., Maksimychev O.I., Ostroukh A.V., Volosova A.V., Matukhina E.N. Creating quantum circuits for training perceptron neural networks on the principles of Grover’s algorithm. In: 2022 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. Moscow, Russia. 2022. 5 p. https://doi.org/10.1109/IEEECONF53456.2022.9744279Pronin C.B., Maksimychev O.I., Ostroukh A.V., Volosova A.V., Matukhina E.N. Creating quantum circuits for training perceptron neural networks on the principles of Grover’s algorithm. In: 2022 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. Moscow, Russia. 2022. 5 p. https://doi.org/10.1109/IEEECONF53456.2022.9744279Иванова С.М., Ильиченкова З.В., Антонова А.А. Проверка подлинности пользователя при работе в обучающих системах. Информационные технологии. 2020;26(11): 648–654. https://doi.org/10.17587/it.26.648-654Ivanova S.M., Ilyichenkova Z.V., Antonova A.A. User Authentication in Training Systems. Informacionnye tekhnologii = Information Technologies. 2020;26(11): 648–654 (in Russ.). https://doi.org/10.17587/it.26.648-654Матюхин Б.Н., Матюхина Е.Н., Чистякова М.А., Морозов Е.А. Математические модели объектов диагноза. Промышленные АСУ и контроллеры. 2021;5:29–32. https://doi.org/10.25791/asu.5.2021.1280Matyukhin B.N., Matyukhina E.N., Chistyakova M.A., Morozov E.A. Mathematical models of objects of diagnosis. Promyshlennye ASU i kontrollery = Industrial Automatic Control Systems and Controllers. 2021;5: 29–32 (in Russ.). https://doi.org/10.25791/asu.5.2021.1280Каримов М.Т., Никонов В.В. Сравнение производительности моделей сверточных нейронных сетей на графическом процессоре. Информационные и телекоммуникационные технологии. 2021;52:42–48.Karimov M.T., Nikonov V.V. Performance comparison of convolutional neural network models on a GPU. Informatsionnye i telekommunikatsionnye tekhnologii = Information and Telecommunication Technologies. 2021;52:42–48 (in Russ.).Савиных В.П., Господинов С.Г., Кудж С.А., Цветков В.Я., Дешко И.П. Семантика визуальных моделей в космических исследованиях. Russian Technological Journal. 2022;10;2(46):51–58. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2022-10-2-51-58Savinykh V.P., Gospodinov S.G., Kudzh S.A., TsvetkovV.Ya., Deshko I.P. Semantics of visual models in space research. Russ. Technol. J. 2022;10;2(46):51–58 (in Russ.). https://doi.org/10.32362/2500-316X-2022-10-2-51-58Чекушин А.В., Котилевец И.Д., Иванова И.А., Чистякова М.А. Обработка аппаратных прерываний на примере микроконтроллера ATMEGA16. Промышленные АСУ и контроллеры. 2022;1:33–39. http://doi.org/10.25791/asu.1.2022.1341Chekushin A.V., Kotilevets I.D., Ivanova I.A., Chistyakova M.A. Handling hardware interrupts using the ATmega16 microcontroller as an example. Promyshlennye ASU i kontrollery = Industrial Automatic Control Systems and Controllers. 2022;1:33–39 (in Russ.). https://doi.org/10.25791/asu.1.2022.1341

The authors declare that there are no conflicts of interest present.