新型“基于虚拟场景方向”的密码技术兼顾易记性、登录效率与安全性

研究人员近日展示了一种专为虚拟现实（VR）环境设计的新型密码认证技术。该技术允许用户通过选择方向而非输入数字来设置密码。与传统六位数字密码相比，该方法在提供相同数量密码组合的同时，更便于用户记忆。

“密码是身份认证过程中广泛使用的一种方式，能够为用户提供隐私保护和安全保障，”该研究论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）博士后研究员 Yuxuan Huang（黄宇轩） 表示，“然而，人们经常会忘记密码，或者选择那些容易记住但安全性较低的密码。”

“沉浸式 VR 环境为密码输入提供了另一种可能：用户可以利用方向或与环境的交互来代替传统的数字和字母输入，”Huang 说道，“这种方式能够帮助用户借助所处的环境线索来记忆密码。我们的目标是利用这一特点，开发一种既容易记忆，又能提供高效登录体验的身份认证方法。”

这项新型认证技术被称为自适应基于方向的认证（Adaptive Direction-Based Authentication，ADBA）。该方法依次将用户置于六个不同的虚拟环境中。在每个环境中，用户需要从十个不同的方向中选择一个，每个方向都对应一个数字。

登录时，用户进入虚拟环境后，可以选择在六个环境中依次选择方向——这种方式更容易记忆；也可以直接输入六位数字密码——这种方式速度更快。

“这项方法最有意思的地方在于，同一个密码可以通过两种方式使用，”该论文的合著者、北卡罗来纳州立大学计算机科学系助理教授 Qiao Jin（金乔）表示，“用户通过在六个 360° 场景中选择特定位置来创建密码，因此很容易记住。但每个位置实际上都在后台随机映射到一个数字，因此用户无法选择像 123456 这样安全性较低的密码。而且，当用户熟练掌握密码后，就可以忽略场景，直接输入数字。因此，ADBA 不再要求用户在易记性和速度之间做出取舍，而是优先保证密码易于记忆，并允许用户随着熟练程度的提高逐步提升登录速度。”

为了评估这项新型认证技术，研究人员招募了 66 名年龄在 18 至 74 岁之间的参与者，并将他们分为三组，每组采用不同的身份认证方式。其中一组使用 ADBA 创建密码；一组创建传统的六位数字密码；另一组则使用系统随机分配的六位数字密码。

研究分为“低频率”登录阶段和“高频率”登录阶段。在低频率阶段，参与者需要在 12 至 16 天内输入密码两次，两次登录间隔为 6 至 8 天。在高频率阶段，参与者需要在 4 至 8 天内输入密码四次，每次登录间隔为 1 至 2 天。

“这项研究的一个突出特点是，我们让参与者远程完成实验，而不是要求他们来到实验室，”Huang 表示。他是北卡罗来纳州立大学 Jin 教授领导的 Extended Horizon Lab 的成员。“我们希望参与者能够在更贴近日常生活的环境中与这项技术进行交互。这种生态效度对于用户体验研究非常重要。”

研究的一项重要发现是，在密码记忆表现方面，ADBA 组的参与者优于其他两组。

“此外，ADBA 组的参与者也普遍认为这种密码更容易记忆，”Huang 表示，“因此，无论是客观测量结果还是主观评价，都表明 ADBA 具有更好的易记性。”

从操作效率来看，ADBA 的密码输入过程比纯数字密码认证方式耗时更长。然而，参与者却认为 ADBA 的整体认证效率更高。这是因为其他两组的参与者更容易忘记密码，或者需要多次尝试才能成功登录。

“ADBA 的输入时间大约是 PIN 码的五倍。尽管参与者随时都可以切换到更快的数字输入方式，但没有人这样做，”Jin 表示，“ADBA 组的参与者在登录时一致选择了方向输入方式。实际上，他们认为这种方式效率更高，因为他们从未忘记密码——没有登录失败，也不需要费力回忆密码。

“我们的研究结果还凸显了在认证过程中谨慎选择虚拟环境的重要性，”Huang 表示，“环境需要包含足够丰富且具有辨识度的视觉细节，以帮助用户记住相应的方向；但与此同时，不同方向的记忆点的丰富程度不能相差太多，以免他人能够轻易推测出用户会选择哪个方向。

“我们对这项技术的应用前景感到非常振奋。它有望让 VR 技术中的安全身份认证变得更加易用，”Huang 表示。

题为 《情境还是数字？平衡虚拟现实身份认证中的易记性与效率》（Context or Digits? Balancing Memorability and Efficiency in Virtual Reality Authentication） 的论文将在第 32 届 ACM 虚拟现实软件与技术研讨会（ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology，VRST）上发表。该会议将于 11 月 16 日至 18 日在日本仙台举行。

该论文的其他合著者还包括来自明尼苏达大学的 Tongyu Nie、Victoria Interrante 和 Evan Suma Rosenberg。