虚拟现实中可用的身份验证：类型对比与体验分析

### 虚拟现实中可用的身份验证：类型对比与体验分析 在虚拟现实（VR）技术不断发展的今天，用户身份验证的方式和效果成为了影响用户体验的关键因素。本文将深入探讨VR中不同身份验证类型的特点、优缺点，以及它们对用户体验的影响。 #### 1. VR交互与身份验证概述 UI设计师一直在努力突破VR交互的限制。例如，点击操作可以模拟现实世界的交互，而基于指针的交互（如激光束）在VR中也很受欢迎。不过，不同的交互方式在不同场景下各有优劣。 目前，像HTC Vive和Oculus Quest等设备提供了高端的可用性和便携性，但在某些情况下，它们缺乏无缝交互。比如，身份验证过程有时需要第二个设备或摘下头戴设备，这就破坏了用户的沉浸感。 #### 2. VR身份验证类型 VR身份验证方法主要分为以下几类： - **传统身份验证方法**：主要基于“你知道的信息”原则，如个人识别码（PINs）、图案或密码。这些方法在2D设备中广泛使用且被接受，具有时间效率高的特点。然而，在VR中，它们容易受到观察攻击。为了增强PIN的安全性，有人提出在屏幕中加入压敏层，或者使用3D密码。不过，近期研究表明，PIN在VR中仍然适用，因为其输入速度快，可通过点击或指针轻松输入。 - **行为生物特征身份验证**：利用人类的行为模式，如身体动作、头部动作或手势。这种方法能有效阻止猜测和肩窥攻击，但存在可观察性的问题，不适合大多数公共场合。此外，头戴式显示器（HMD）会影响参与者的视野，且这些生物特征需要较高的认知负荷，用户友好性较低。因此，有人建议将其与其他安全措施结合使用。 - **基于知识的生物特征身份验证**：是一种混合身份验证方法，结合了基于知识和生物特征身份验证的优势。通过验证用户知道的信息和其生物特征来提供更高的安全性和准确性。不过，它也存在记忆性的问题。 下面是各类身份验证方法的优缺点对比表格： | 身份验证类型 | 优点 | 缺点 | | --- | --- | --- | | 传统身份验证 | - 成熟<br>- 易于转移 | - 非免提操作<br>- 交互中断 | | 行为生物特征身份验证 | - 隐式交互<br>- 持续验证<br>- 不可观察 | - 稳定性低<br>- 依赖认知模式<br>- 在公共场合暴露用户 | | 基于知识的生物特征身份验证 | - 增加额外安全层<br>- 隐式交互<br>- 公共场合保护 | - 记忆性问题 | #### 3. VR身份验证的可用性问题 沉浸式技术的关键在于能够无缝融入我们的生活，因此连续身份验证是VR使用的可行解决方案。由于VR头戴设备会遮挡用户的视线，降低他们对周围环境的感知，所以隐式和流畅的身份验证过程至关重要。研究发现，过于严格的安全措施会影响可用性，过于复杂的密码虽然能在短期内提高安全性，但会降低用户友好性。 在设计身份验证机制时，需要在安全性和可用性之间找到平衡，目标是在保护用户的同时不让他们感到负担。 #### 4. 研究设计与实施 本研究采用了受试者间设计，将参与者分为两组，并根据他们的VR经验进一步划分。使用两种不同的方法获取用户身份验证数据，并根据系统可用性量表（SUS）询问用户关于可用性的问题。一组使用四位数PIN，另一组使用基于手势的身份验证。 - **参与者招募**：通过社交媒体广告和公共场所的海报招募了40名大学研究生，他们来自不同的专业领域，平均年龄为29.02岁，标准差为6.78，其中67.5%为男性。 - **数据收集**：在研究开始前，向参与者介绍研究协议和数据收集方法，并获得他们的同意。提供简短的培训和教程，让参与者熟悉身份验证方法。参与者被分配四位数PIN或四字母手势进行主实验，手势需要先进行注册。记录登录时间，并在研究后通过SUS问卷收集用户对身份验证系统的可用性评价。 - **试点测试**：发现戴眼镜的参与者在使用HMD时存在困难，因此限制招募不戴矫正眼镜的参与者。此外，根据部分参与者的偏好，将指针颜色改为浅蓝色（指向按钮时）和淡白色（指向其他地方时）。 - **数据分析**：使用Wilcoxon Rank Sum Test分析身份验证类型对系统可用性的影响，使用