Область застосування: біометрія. Біометричні системи - надійний захист інформації

Анотація.

У статті наведено основні біометричні параметри. Розглянуто методи ідентифікації, які знайшли широке застосування у Росії. Біометрична ідентифікація здатна вирішити завдання об'єднання всіх паролів користувача до одного і застосовувати його повсюдно. Процес отримання властивостей відбитка пальців починається з оцінки якості зображення: обчислюється орієнтація борозенок, яка в кожному пікселі відображає напрямок борозенки. Розпізнавання осіб - це найприйнятніший суспільством метод біометричної ідентифікації. Ідентифікація особистості по райдужній оболонці ока складається з отримання зображення, на якому локалізується райдужна оболонка і складається її код. Як дві основні характеристики будь-якої біометричної системи можна використовувати помилки першого і другого роду. Ідентифікація на основі малюнка райдужної оболонки ока є одним із найнадійніших біометричних методів. Безконтактний спосіб отримання даних говорить про простоту використання і можливе впровадження в різні області.

10.7256/2306-4196.2013.2.8300

Дата направлення до редакції:

24-05-2013

Keywords:

Біометричні ідентифікації, iris, face recognition, fingerprints, особисті identification, biometrics, algoritm, database, biometric methods, password

Вступ

Людина в сучасному суспільстві все більшою мірою потребують забезпечення особистої безпеки і безпеки дій, які вони роблять. Для кожного з нас необхідним атрибутом повсякденного життя стає надійна авторизація: повсюдне застосування банківських карток, сервісів електронної пошти, здійснення різних операцій та користування послугами – все це потребує ідентифікації особистості. Вже сьогодні ми змушені вводити десятки паролів, мати при собі токен або інший маркер, що ідентифікує. У такій ситуації гостро постає питання: «А чи можна звести всі паролі до одного і застосовувати його повсюдно, не побоюючись крадіжки чи підміни?»

Біометричні параметри

Біометрична ідентифікація здатна вирішити це завдання. Розпізнавання людини за біометричними даними - це автоматизований метод ідентифікації на основі фізіологічних (є фізичними характеристиками і вимірюються у певні моменти часу) та поведінкових (є послідовністю дій і протікають протягом деякого періоду часу) рис. У таблиці 1 перераховані основні їх.

Таблиця 1

Біометричні параметри

Докладніше зупинимося на трьох, поширених у Росії.

Відбитки пальців

Відбитки пальців (рис. 1 а) є дрібними борозенками на внутрішній поверхні долоні і ступні людини. Судова експертиза ґрунтується на припущенні, що не існує двох однакових відбитків пальців, що належать різним людям.

Для порівняння відбитків експерти використовують безліч деталей папілярних візерунків, що мають такі риси: кінець борозенки, роздвоєння борозенки, незалежна борозенка, озеро, відгалуження, перехрест та інші. Автоматичні способи порівняння працюють подібним чином. Процес отримання властивостей відбитка починається з оцінки якості зображення: обчислюється орієнтація борозенок, яка в кожному пікселі відображає напрям борозенки. Потім відбувається сегментація борозенок та локалізації деталей з подальшим розпізнаванням.

Геометрія обличчя

Завдання розпізнавання облич йде рука об руку з людиною з незапам'ятних часів. Паспорт, з фотографією, став повсюдним і головним документом, що засвідчує особу людини. Це найприйнятніший суспільством метод біометричної ідентифікації. Простота фіксування цієї біометричної ознаки дозволила скласти великі бази даних: фотографії у правоохоронних органах, відеозаписи камер спостереження, соціальні мережі тощо.

Джерелом отримання зображення можуть бути: оцифрування документів; камери спостереження; тривимірні зображення; знімки в інфрачервоному діапазоні.

На отриманому зображенні локалізується особа (рис. 1 б), потім застосовується один із двох методів: зовнішній вигляд обличчя та геометрія обличчя. Переважним є метод, що ґрунтується на аналізі геометрії особи, історія розпізнавання якої налічує тридцятирічну історію.

Райдужна оболонка ока

Райдужна оболонка - кольорова частина ока між склерою та зіницею. Є, як і відбитки пальців фенотиповою особливістю людини і розвивається протягом перших місяців вагітності.

Ідею ідентифікації особистості по райдужній оболонці ока було запропоновано офтальмологами ще 1936 року. Пізніше ідея знайшла своє відображення в деяких фільмах. Наприклад, у 1984 році було знято фільм про Джеймса Бонда «Ніколи не кажи ніколи». І лише 1994 року з'явився перший автоматизований алгоритм розпізнавання райдужної оболонки ока, розроблений математиком Джоном Даугманом. Алгоритм був запатентований і досі є основою систем розпізнавання райдужної оболонки.

Пристрій із захоплення зображення ока, яке буде зручним для користувача та непомітним, є однією з проблем. Адже при цьому воно має зчитувати малюнок райдужної оболонки, незалежно від умов освітлення. Є кілька підходів. Перший базується на пошуку обличчя і очей, потім інша камера зі збільшувальним об'єктивом отримує високоякісне зображення райдужної оболонки. Другий – вимагає, щоб око людини знаходилося всередині певної області спостережень однієї камери.

На отриманому зображенні локалізується райдужна оболонка і складається код (рис. 1 в). Даугман використовував двовимірний фільтр Габора. Додатково створюється маска, де зображення зашумлене (області накладання вій і повік), що накладається на вихідний код райдужної оболонки. Для ідентифікації обчислюється відстань Хеммінга (різниця в бітах між двома шаблонами райдужних оболонок), яка для однакових райдужних оболонок буде найменшою.

Рисунок 1. Приклади біометричних параметрів

Статистичні характеристики

Як дві основні характеристики будь-якої біометричної системи можна використовувати помилки першого і другого роду. В області біометрії найбільш усталені поняття - FAR (False Acceptance Rate) та FRR (False Rejection Rate). FAR характеризує можливість помилкового збігу біометричних характеристик двох людей. FRR – ймовірність відмови доступу людині, яка має допуск.

У таблиці 2 наведено середні показники для різних біометричних систем

Таблиця 2

Характеристики біометричних систем

Слід зазначити, що дані показники варіюються в залежності від біометричних баз даних, що використовуються, і застосовуваних алгоритмів, проте їх якісне співвідношення залишається приблизно одним. Аналізуючи ці дані, можна дійти висновку, що ідентифікація на основі малюнка райдужної оболонки ока є одним із найнадійніших біометричних методів. Безконтактний спосіб отримання даних говорить про простоту використання та можливе впровадження в різні області.

Біометрична ідентифікація - це пред'явлення користувачем свого унікального біометричного параметра і порівняння його з усією базою наявних даних. Для отримання такого роду персональних даних використовуються.

Біометричні системи контролю доступу зручні для користувачів тим, що носії інформації знаходяться завжди при них, не можуть бути втрачені або вкрадені. вважається надійнішим, т.к. не можуть бути передані третім особам, скопійовані.

Технології біометричної ідентифікації

Методи біометричної ідентифікації:

1. Статичні, засновані на фізіологічних ознаках людини, присутніх із нею протягом усього життя:

• Ідентифікація;
• Ідентифікація;
• Ідентифікація;
• Ідентифікація з геометрії руки;
• Ідентифікація за термограмою особи;
• Ідентифікація по ДНК.
• Ідентифікація
• Ідентифікація

Динамічні беруть за основу поведінкові властивості людей, зокрема підсвідомі рухи у процесі повторення будь-якого повсякденного впливу: почерк, голос, хода.

• Ідентифікація;
• Ідентифікація за рукописним почерком;
• Ідентифікація за клавіатурним почерком
• та інші.

Одним із пріоритетних видів поведінкової біометрії – манера друкувати на клавіатурі. При її визначенні фіксується швидкість друку, тиск на кнопки, тривалість натискання на кнопку, проміжки часу між натисканнями.

Окремим біометричним чинником може бути манера використання миші. Крім цього, поведінкова біометрія охоплює велику кількість факторів, не пов'язаних з комп'ютером, - хода, особливості того, як людина піднімається сходами.

Існують також комбіновані системи ідентифікації, що використовують декілька біометричних характеристик, що дозволяє задовольнити найсуворіші вимоги до надійності та безпеки систем контролю доступу.

Критерії біометричної ідентифікації

Для визначення ефективності СКУД на основі біометричної ідентифікації використовують такі показники:

• - Коефіцієнт помилкового пропуску;
• FMR - ймовірність, що система неправильно порівнює вхідний зразок з невідповідним шаблоном бази даних;
• - Коефіцієнт помилкової відмови;
• FNMR - ймовірність того, що система помилиться у визначенні збігів між вхідним зразком та відповідним шаблоном з бази даних;
• Графік ROC – візуалізація компромісу між характеристиками FAR та FRR;
• Коефіцієнт відмови в реєстрації (FTE або FER) – коефіцієнт безуспішних спроб створити шаблон із вхідних даних (при низькій якості останніх);
• Коефіцієнт помилкового утримання (FTC) - можливість, що автоматизована система неспроможна визначити біометричні вхідні дані, що вони представлені коректно;
• Місткість шаблону - максимальна кількість наборів даних, які можуть зберігатися в системі.

У Росії її використання біометричних даних регулюються Статтею 11 Федерального закону «Про персональні дані» від 27.07.2006 р.

Порівняльний аналіз основних методів біометричної ідентифікації

Порівняння методів біометричної аутентифікації з використанням математичної статистики (FAR та FRR)

Головними для оцінки будь-якої біометричної системи є два параметри:

FAR (False Acceptance Rate)- Коефіцієнт помилкового пропуску, тобто. відсоток виникнення ситуацій, коли система дозволяє доступ до користувача, незареєстрованого в системі.

FRR (False Rejection Rate)- Коефіцієнт помилкової відмови, тобто. відмова у доступі справжньому користувачеві системи.

Обидві характеристики одержують розрахунковим шляхом на основі методів математичної статистики. Чим нижчі ці показники, тим точніше розпізнавання об'єкта.

Для найпопулярніших на сьогоднішній день методів біометричної ідентифікації середні значення FAR та FRR виглядають так:

Але для побудови ефективної системи контролю доступу недостатньо відмінних показників FAR та FRR. Наприклад, складно уявити СКУД на основі аналізу ДНК, хоча за такого методу аутентифікації зазначені коефіцієнти прагнуть нуля. Натомість зростає час ідентифікації, зростає вплив людського чинника, невиправдано зростає вартість системи.

Таким чином, для якісного аналізу біометричної системи контролю доступу необхідно використовувати інші дані, отримати які, часом, можливо тільки досвідченим шляхом.

Насамперед, до таких даних потрібно віднести можливість підробки біометричних даних для ідентифікації в системі та способи підвищення рівня безпеки.

По-друге, стабільність біометричних факторів: їхня незмінність з часом та незалежність від умов навколишнього середовища.

Як логічне наслідок - швидкість аутентифікації, можливість швидкого безконтактного зняття біометричних даних для ідентифікації.

І, звичайно, вартість реалізації біометричної СКУД на основі аналізованого методу аутентифікації та доступність складових.

Порівняння біометричних методів стійкості до фальсифікації даних

Фальсифікація біометричних данихце в будь-якому випадку досить складний процес, який часто вимагає спеціальної підготовки та технічного супроводу. Але якщо підробити відбиток пальця можна і в домашніх умовах, то про успішну фальсифікацію райдужної оболонки поки не відомо. А для систем біометричної автентифікації сітківкою ока створити підробку просто неможливо.

Порівняння біометричних методів наскільки можна суворої аутентифікації

Підвищення рівня безпеки біометричної системиКонтроль доступу, як правило, досягається програмно-апаратними методами. Наприклад, технології «живого пальця» для відбитків, аналіз мимовільних тремтіння – для очей. Для збільшення рівня безпеки біометричний метод може бути однією із складових багатофакторної системи автентифікації.

Включення до програмно-апаратного комплексу додаткових засобів захисту зазвичай досить відчутно збільшує його вартість. Проте, для деяких методів можлива сувора автентифікація на основі стандартних складових: використання декількох шаблонів для ідентифікації користувача (наприклад, відбитки кількох пальців).

Порівняння методів аутентифікації щодо незмінності біометричних характеристик

Незмінність біометричної характеристики з часомпоняття також умовне: всі біометричні параметри можуть змінитися внаслідок медичної операції чи травми. Але якщо звичайний побутовий поріз, який може утруднити верифікацію користувача по відбитку пальця, - ситуація звичайна, то операція, що змінює малюнок райдужної оболонки ока - рідкість.

Порівняння за чутливістю до зовнішніх факторів

Вплив параметрів довкілля на ефективність роботи СКУДзалежить від алгоритмів та технологій роботи, реалізованих виробником обладнання, і може значно відрізнятись навіть у рамках одного біометричного методу. Яскравим прикладом подібних відмінностей можуть стати зчитувачі відбитків пальців, які загалом досить чутливі до впливу зовнішніх факторів.

Якщо порівнювати інші методи біометричної ідентифікації – найчутливішим виявиться розпізнавання облич 2D: тут критичним може стати наявність окулярів, капелюха, нової зачіски або бороди, що відросла.

Системи, що використовують метод аутентифікації сітківки, вимагають досить жорсткого положення ока щодо сканера, нерухомості користувача і фокусування самого ока.

Методи ідентифікації користувача за малюнком вен та райдужною оболонкою ока порівняно стабільні в роботі, якщо не намагатися використовувати їх в екстремальних умовах роботи (наприклад, безконтактна автентифікація на великій відстані під час «грибного» дощу).

Найменш чутлива до впливу зовнішніх факторів тривимірна ідентифікація по обличчю. Єдиним параметром, який може вплинути на роботу подібної до СКУД, є надмірна освітленість.

Порівняння за швидкістю аутентифікації

Швидкість автентифікаціїзалежить від часу захоплення даних, розмірів шаблону та обсягу ресурсів, відведених на його обробку, та основних програмних алгоритмів, що застосовуються для реалізації конкретного біометричного методу.

Порівняння по можливості безконтактної автентифікації

Безконтактна автентифікаціядає масу переваг використання біометричних методів у системах фізичної безпеки на об'єктах з високими санітарно-гігієнічними вимогами (медицина, харчова промисловість, науково-дослідні інститути та лабораторії). Крім того, можливість ідентифікації віддаленого об'єкта прискорює процедуру перевірки, що є актуальним для великих СКУД з високою потоковістю. А також безконтактна ідентифікація може використовуватись правоохоронними органами у службових цілях. Саме тому, але ще не досягли стійких результатів. Особливо ефективні методи, що дозволяють захоплювати біометричні характеристики об'єкта на великій відстані та під час руху. З поширенням відеоспостереження реалізація такого принципу роботи стає дедалі легшою.

Порівняння біометричних методів психологічного комфорту користувача

Психологічний комфорт користувачів– також є досить актуальним показником при виборі системи безпеки. Якщо у випадку з двомірним розпізнаванням облич або райдужною оболонкою – воно відбувається непомітно, то сканування сітківки ока – досить неприємний процес. А ідентифікація по відбитку пальця, хоч і не приносить неприємних відчуттів, може викликати негативні асоціації з методами криміналістичної експертизи.

Порівняння за вартістю реалізації біометричних методів у СКУД

Вартість систем контролю та обліку доступузалежно від використовуваних методів біометричної ідентифікації вкрай різниться між собою. Втім, різниця може бути відчутною і всередині одного методу, залежно від призначення системи (функціональності), технологій виробництва, способів, що підвищують захист від несанкціонованого доступу тощо.

Порівняння доступності методів біометричної ідентифікації у Росії

Ідентифікація як послуга (Identification-as-a-service)

Ідентифікація як Послуга на ринку біометричних технологій поняття досить нове, але важливе масу очевидних переваг: простота використання, економія часу, безпека, зручність, універсальність і масштабованість – як і інші системи, що базуються на Хмарному зберіганні та обробці даних.

Насамперед, Identification-as-a-service представляє інтерес для великих проектів з широким спектром завдань з безпеки, зокрема, для державних та місцевих органів, дозволяючи створити інноваційні автоматизовані системи біометричної ідентифікації, які забезпечують ідентифікацію в режимі реального часу підозрюваних та злочинців.

Хмарна ідентифікація як технологія майбутнього

Розвиток біометричної ідентифікації йде паралельно до розвитку Хмарних сервісів. Сучасні технологічні рішення спрямовані на інтеграцію різних сегментів у комплексні рішення, що задовольняють усім потребам клієнта, причому, не лише у забезпеченні фізичної безпеки. Так що об'єднання Cloud-сервісів та біометрії у складі СКУД – крок, який повністю відповідає духу часу та звернений у перспективу.

Які перспективи поєднання біометричних технологій з хмарними сервісами?

Це питання редакція сайт адресувала найбільшому російському системному інтегратору компанії «Техносерв»:

"Почнемо з того, що інтелектуальні комплексні системи безпеки, які ми демонструємо – і є, власне, один із варіантів хмари. А варіант із фільму: людина один раз пройшла повз камеру і вона вже занесена системи… Це буде. Згодом, зі збільшенням обчислювальних потужностей, але буде.

Зараз на одну ідентифікацію в потоці, з гарантованою якістю, - потрібно як мінімум вісім комп'ютерних ядер: це щоб оцифрувати зображення і швидко порівняти його з базою даних. Сьогодні це технічно можливо, але неможливо комерційно – така висока вартість просто не відповідає. Однак, з підвищенням потужностей ми прийдемо до того, що єдину базу біоідентифікації все-таки створять,"- відповідає Олександр Абрамов, директор департаменту мультимедіа та ситуаційних центрів компанії "Техносерв".

Ідентифікація як Послуга Morpho Cloud

Про прийняття Хмарних сервісів як зручне та безпечне рішення, говорить перше розгортання автоматизованої системи біометричної ідентифікації для державних правоохоронних органів у комерційному хмарному середовищі, що завершилося у вересні 2016 голу: MorphoTrak, дочірня компанія Safran Identity & Security, та Департамент поліції хмарі MorphoCloud. Поліцейські вже відзначили значне збільшення швидкості обробки, а також можливість розпізнавання відбитків значно гіршої якості.

Служба, розроблена MorphoTrak) базується на Microsoft Azure Governmentі включає кілька біометричних механізмів ідентифікації: дактилоскопічна біометрія, біометрія обличчя і райдужної оболонки ока. Крім того, можливе розпізнавання татуювань, голосу, послуги (VSaaS).

Кібербезпека системи частково гарантується розміщенням на урядовому сервері кримінального правосуддя Criminal Justice Information Services (CJIS), а частково сукупним досвідом роботи в галузі безпеки компаній Morpho та Microsoft.

"Ми розробили наше рішення, щоб допомогти правоохоронним органам домогтися економії часу та підвищення ефективності. Безпека, звичайно, є ключовим елементом. Ми хотіли, щоб хмарне рішення відповідало б жорсткій безпековій політиці уряду CJIS і знайшли Microsoft ідеальним партнером, щоб забезпечити жорсткий контроль над кримінальними. та національними даними з безпеки, в рамках територіально-розподіленого середовища центрів обробки даних."- каже Франк Баррет, директор Cloud Services у MorphoTrak, LLC.

В результаті Morpho Cloud є визначним прикладом аутсорсингового керування ідентифікацією, яка може забезпечити ефективність та економічність покращень у системах безпеки правоохоронних органів. Ідентифікація як сервіс надає переваги, недоступні більшості установ. Наприклад, георозподілене аварійне відновлення даних, як правило, не доцільне з точки зору високої вартості проекту, і підвищення рівня безпеки таким чином можливе лише завдяки масштабу Microsoft Azure та Morpho Cloud.

Біометрична автентифікація на мобільних пристроях

Аутентифікація по відбитку пальця на мобільних пристроях

Дослідження Biometrics Research Group, Inc. присвячено аналізу та прогнозу розвитку ринку біометричної аутентифікації в мобільних пристроях. Дослідження спонсороване провідними виробниками ринку біометрії Cognitec, VoicePIN та Applied Recognition.

Ринок мобільної біометрії у цифрах

За даними дослідження, обсяг сегмента мобільної біометрії оцінюється в 9 млрд. дол. до 2018 р. і $ 45 млрд до 2020 року по всьому світу. При цьому використання біометричних характеристик для аутентифікації буде застосовуватися не тільки для розблокування мобільних пристроїв, а також для багатоакторної аутентифікації та миттєвого підтвердження електронних платежів.

Розвиток сегменту ринку мобільної біометрії пов'язане з активним використанням смартфонів із встановленими сенсорами. Зазначається, що до кінця 2015 року мобільні пристрої з біометрією будуть використовувати не менше 650 млн осіб. Число користувачів мобільних з біометричними датчиками згідно з прогнозами, зростатиме на 20.1% на рік і до 2020 року становитиме не менше 2 млрд. осіб.

Матеріал спецпроекту "Без ключа"

Спецпроект "Без ключа" являє собою акумулятор інформації про СКУД, конвергентний доступ та персоналізацію карт

Вступ

1.Класифікація та основні характеристики біометричних засобів ідентифікації особистості

2. Особливості реалізації статичних методів біометричного контролю

2.1 Ідентифікація з малюнку папілярних ліній

2.2 Ідентифікація по райдужній оболонці очей

2.3 Ідентифікація по капілярах сітківки очей

2.4 Ідентифікація з геометрії та теплового зображення обличчя

2.5 Ідентифікація та геометрії кисті руки

3. Особливості реалізації динамічних методів біометричного контролю

3.1 Ідентифікація по почерку та динаміці підпису

3.3 Ідентифікація щодо ритму роботи на клавіатурі

4. Біометричні технології майбутнього

Висновок

Література

Вступ

Тема курсової роботи "Біометричні засоби іденфікації особистості".

Для ідентифікації особистості сучасні електронні системи контролю та управління доступом (СКУД) використовують пристрої декількох типів. Найбільш поширеними є:

Кодонабірні пристрої ПІН-коду (кнопкові клавіатури);

Зчитувачі безконтактних смарт-карток (інтерфейс Віганда);

Зчитувачі проксіміті-карток;

Зчитувачі ключа тач-меморі;

Зчитувачі штрих-кодів;

Біометричні зчитувачі.

В даний час найширшого поширення набули всілякі зчитувачі карт (проксіміті, Віганда, з магнітною смугою тощо). Вони мають свої незаперечні переваги та зручності у використанні, проте при цьому в автоматизованому пункті доступу контролюється «прохід картки, а не людини». У той же час, картка може бути втрачена або вкрадена зловмисниками. Все це знижує можливість використання СКУД, заснованих виключно на зчитувачах карток, у додатках із високими вимогами до рівня безпеки. Незрівнянно більш високий рівень безпеки забезпечують усілякі біометричні пристрої контролю доступу, які використовують як ідентифікуючу ознаку біометричні параметри людини (відбиток пальця, геометрія руки, малюнок сітківки ока тощо), які однозначно надають доступ лише певній людині - носію коду ( ). Але на сьогоднішній день подібні пристрої все ще залишаються досить дорогими і складними, тому знаходять своє застосування тільки в особливо важливих пунктах доступу. Зчитувачі штрих-кодів в даний час практично не встановлюються, оскільки підробити перепустку надзвичайно просто на принтері або на копіювальному апараті.

Мета роботирозглянути принципи роботи та використання біометричних засобів іденфікації особистості.

1. Класифікація та основні характеристики біометричних засобів ідентифікації особистості

Переваги біометричних ідентифікаторів на основі унікальних біологічних, фізіологічних особливостей людини, що однозначно засвідчують особу, призвели до інтенсивного розвитку відповідних засобів. У біометричних ідентифікаторах використовуються статичні методи, засновані на фізіологічних характеристиках людини, тобто на унікальних характеристиках, даних йому від народження (малюнки папілярних ліній пальців, райдужної оболонки очей, капілярів сітківки очей, теплове зображення обличчя, геометрія руки, ДНК); динамічні методи (почерк та динаміка підпису, голос та особливості мови, ритм роботи на клавіатурі). Передбачається використовувати такі унікальні статичні методи, як ідентифікація підноггового шару шкіри, за обсягом зазначених для сканування пальців, формі вуха, запаху тіла, і динамічні методи -ідентифікація по руху губ при відтворенні кодового слова, по динаміці повороту ключа в дверному замку і т.д. д. Класифікація сучасних біометричних засобів ідентифікації показано на рис. 1.

Біометричні ідентифікатори добре працюють лише тоді, коли оператор може перевірити дві речі: по-перше, що біометричні дані отримані від конкретної особи саме під час перевірки, а по-друге, що ці дані збігаються із зразком, що зберігається у картотеці. Біометричні характеристики є унікальними ідентифікаторами, але питання їх надійного зберігання та захисту від перехоплення, як і раніше, залишається відкритим.

Біометричні ідентифікатори забезпечують дуже високі показники: ймовірність несанкціонованого доступу – 0,1 – 0,0001 %, ймовірність помилкового затримання – частки відсотків, час ідентифікації – одиниці секунд, але мають вищу вартість порівняно із засобами атрибутної ідентифікації. Якісні результати порівняння різних біометричних технологій за точністю ідентифікації та витрат вказані на рис. 2. Відомі розробки СКУД, засновані на зчитуванні та порівнянні змін сітки вен на зап'ястя, зразків запаху, перетворених у цифровий вигляд, аналізі, що носить унікальний характер акустичного відгуку середнього вуха людини при опроміненні його специфічними акустичними імпульсами і т.д.

Мал. 1. Класифікація сучасних біометричних засобів ідентифікації

Тенденція значного покращення характеристик біометричних ідентифікаторів та зниження їх вартості призведе до широкого застосування біометричних ідентифікаторів у різних системах контролю та керування доступом. В даний час структура цього ринку представляє

Будь-яка біометрична технологія застосовується поетапно:

Сканування об'єкта;

Вилучення індивідуальної інформації;

Формування шаблону;

Порівняння поточного шаблону з базою даних.

Методика біометричної аутентифікації ось у чому. Користувач, звертаючись із запитом до СКУД на доступ, насамперед ідентифікує себе за допомогою ідентифікаційної картки, пластикового ключа або особистого ідентифікаційного номера. Система по пред'явленому користувачем ідентифікатор знаходить у своїй пам'яті особистий файл (еталон) користувача, в якому разом з номером зберігаються дані його біометрії, попередньо зафіксовані під час процедури реєстрації користувача. Після цього користувач пред'являє системі зчитування обумовлений носій біометричних параметрів. Зіставивши отримані та зареєстровані дані, система приймає рішення про надання чи заборону доступу.

Таким чином, поряд із вимірювачами біометричних характеристик СКУД мають бути обладнані відповідними зчитувачами ідентифікаційних карток або пластикових ключів (або цифровою клавіатурою).

Основні біометричні засоби захисту інформації, що надаються сьогодні російським ринком забезпечення безпеки, наведено у табл. 1, технічні характеристики деяких біометричних систем представлені у табл. 2.

Таблиця 1. Сучасні біометричні засоби захисту інформації

Говорячи про точність автоматичної аутентифікації, прийнято виділяти два типи помилок. Помилки 1-го роду («перепустка мети»)- надання доступу незаконному користувачеві. Причина виникнення помилок у тому, що з вимірах біометричних характеристик існує певний розкид значень. У біометрії зовсім неймовірно, щоб зразки та знову отримані характеристики давали повний збіг. Це справедливо для всіх біометричних характеристик, включаючи відбитки пальців, сканування сітківки ока або упізнання підпису. Наприклад, пальці руки не завжди можуть бути поміщені в одне й те саме положення, під тим самим кутом або з тим самим тиском. І так щоразу під час перевірки.

Вступ

Перший варіант цієї статті з'явився ще 2005 року. За минулі 3 роки у світі біометричних технологійвідбулися суттєві зміни, пов'язані з тим, що почалося широкомасштабне впровадження біометричних систем. Тепер ми стикаємося з біометрієюбезпосередньо - наприклад, при отриманні закордонного паспорта.

Змінилася і ситуація зі стандартизацією, яка була однією з основних проблем кілька років тому: зусиллями вітчизняних фахівців підготовлено основні стандарти в галузі біометрії, частина з них вже діє, хоча робота поки що і не до кінця завершена. Російські фахівці беруть участь у процесі міжнародної стандартизації.

З іншого боку, суттєво розвинулися самі біометричні технології, причому ми можемо констатувати, що відставання Росії у технологічному плані також залишається у минулому. Вітчизняні компанії зараз пропонують конкурентоспроможні на світовому рівні рішення.

Передісторія біометрії

Біометричні методирозпізнавання застосовуються людством протягом усієї його історії. Справді, найчастіше ми дізнаємося знайомих людей саме з їхньою допомогою – обличчям, голосом чи ходою.

Починаючи з ХІХ століття, біометричні технології, в першу чергу дактилоскопічні, застосовуються в криміналістиці, а з кінця минулого століття, у зв'язку з розвитком техніки, виникла можливість формалізувати алгоритми розпізнавання людини за її зовнішнім виглядом або особливостями поведінки та застосовувати для цього автоматизовані системи.

Біометричні технологіїНині переживають період бурхливого розвитку. Багато в чому це зростання пов'язане з рішеннями урядів провідних держав щодо їх застосування у паспортно-візових документах, що направило до цієї галузі великі фінансові та матеріальні ресурси. Існує і величезний інтерес суспільства до цих технологій.

Слово « біометрія» часто зустрічається нам у різних новинах на телебаченні, в газетах та на радіо. На жаль, люди, які використовують це поняття, не завжди точно уявляють, про що говорять. У цій статті зроблено спробу роз'яснити ази біометричних технологій, Розповісти про те, як вони працюють, де можуть і де не можуть застосовуватися.

Визначення

Спочатку кілька визначень:

Під біометрикоюрозуміють область науки, що вивчає методи вимірювання фізичних характеристик та поведінкових рис людини для наступної ідентифікаціїта аутентифікації особистості.

Біометричною характеристикою людини(БХЧ) називається його виміряна фізична характеристика або персональна риса поведінки, в процесі порівняння якої з аналогічною раніше зареєстрованою реалізується процедура ідентифікації. Основними джерелами біометричної характеристики людиниє відбитки пальців, райдужна оболонка та сітківка очей, голос, обличчя, манера роботи на клавіатурі комп'ютера, підпис, хода та ін.

Методи та технічні засоби ідентифікаціїта аутентифікації особи на основі біометричної характеристики людиниотримали назву біометричних технологій(БТ).

Види біометричних технологій

Для біометричної ідентифікаціїможна застосовувати різні характеристики та риси людини (рис. 1). Укрупнено біометричні характеристики людиниподіляють на статичні, пов'язані з його фізичними характеристиками, наприклад, відбитком пальця або формою вуха, та динамічні (або поведінкові), пов'язані з особливостями виконання людиною будь-яких дій, наприклад, хода.

Найбільш розвиненими на даний момент технологіями є розпізнавання за відбитком пальця, райдужною оболонкою ока та двовимірним (плоском, як на фотографії) зображенням обличчя. Причому дактилоскопічна ідентифікаціяВ даний момент за застосовністю та доступністю з фінансової точки зору перевершує всі інші технології в кілька разів.

Як працюють біометричні технології

Біометріявирішує питання верифікаціїі ідентифікації. У першому випадку завдання у тому, щоб переконатися, що отримана біометрична характеристика відповідає раніше взятої. Верифікація(або порівняння 1 до 1) використовується для перевірки того, що суб'єкт є саме тим, за кого себе видає. Рішення приймається виходячи з ступеня схожості характеристик.

Ідентифікація(або порівняння 1 до N) вирішує питання пошуку для одержуваної біометричної характеристики, що найбільше підходить з раніше взятих. У найпростішому випадку це послідовне здійснення порівнянь отриманої характеристики з усіма наявними. При цьому як результат буде обрано найбільш схожу раніше взяту характеристику ( ідентифікаціявиконана) або не буде взагалі ніякого результату, якщо ступінь схожості виявився меншим за заданий для всіх порівнянь.

Розглянемо як працюють біометричні технологіїна прикладі розпізнавання відбитка пальця. Для розпізнавання необхідно одержати (за допомогою спеціальних ридерів) зображення папілярного візерунка одного або кількох пальців. Далі це зображення обробляється, і в процесі обробки знаходяться його характерні риси, такі як розгалуження ліній, закінчення лінії або перетин ліній. Для кожної особливості, крім її типу, запам'ятовуються відносне розташування та інші параметри, наприклад, для точки закінчення напрямок лінії. Сукупність даних особливостей та їх характеристик утворює шаблон біометричноїХарактеристики.

При ідентифікаціїабо верифікаціївикористовується порівняння одержуваного шаблону з раніше отриманими. За певного рівня відповідності робиться висновок про ідентичність шаблонів і, відповідно, відбувається верифікаціяабо ідентифікаціяпальця.

Аналогічно відбувається розпізнавання й інших біометричних характеристик людини. Природно, у своїй використовуються інші особливості показників, наприклад, особи – це розташування і відносні розміри носа, вилиць тощо. Причому у зв'язку з тим, що фотографії можуть бути різного розміру, для їх порівняння необхідне масштабування, для якого як «масштабний коефіцієнт» застосовується відстань між зіницями очей.
Оцінка ефективності біометричних технологій, крім вартісних показників та зручності використання, ґрунтується на використанні двох ймовірнісних параметрів – помилка помилкової відмови (FRR – False Reject Rate) та помилка помилкового пропуску (FAR – False Accept Rate). Помилка помилкової відмови виникає у випадку, якщо система не впізнала біометричнийознака, що відповідає наявному у ній шаблону, а помилка помилкового пропуску – у разі, якщо система неправильно зіставила пред'явлену їй ознаку з не відповідним йому насправді шаблоном. Як відомо, помилка помилкового пропуску більш небезпечна з точки безпеки, А помилка помилкової відмови призводить до зменшення зручності користування системою, яка іноді не розпізнає людину з першого разу.

Ці дві ймовірності взаємопов'язані, спроба зменшення однієї призводить до збільшення другої, тому практично залежно від вимог до системі вибирається певний компроміс. Типові значення даних ймовірностей для дактилоскопічних систем становлять 0,1 1% для FRR і 10-3 10-7% для FAR.

Проблеми біометричних технологій

Не все райдужно в області біометричних технологій. Вкажемо кілька з існуючих на даний момент проблем, зазначивши, що вони все ж таки поступово вирішуються:

Дорожнеча. Ця проблема актуальна для нових біометричних технологійяк, втім, і для всіх нових технологій взагалі. Для дактилоскопічних систем вважатимуться її майже вирішеною.

Неуніверсальність. Ця проблема пов'язані з тим, деякі характеристики погано виражені в окремих людей. Відомо, що приблизно у 2% людей папілярні візерунки знаходяться в такому стані, що важко піддаються автоматичному розпізнаванню. Ця проблема виникає і при спробі застосування біометричних технологійдля людей, які мають фізичні недоліки (ампутації рук чи пальців, шрами на обличчі, проблеми з очима тощо). У цьому випадку (на відміну від помилок першого та другого роду – FAR та FRR) говорять про так звану «помилку третього роду» – відмову системи приймати біометричнухарактеристику. Шляхом вирішення цієї проблеми є комплексність підходу, який використовує відразу кілька біометричниххарактеристик, що дозволяє на порядок знизити кількість людей, біометрична ідентифікаціяяких неможливе. Іншим шляхом вирішення цієї проблеми є використання біометричної ідентифікаціїспільно з іншими методами (наприклад, з автентифікацією смарт-картою).

Щодо комплексного застосування кількох біометричних технологійслід сказати ще кілька слів. Крім вирішення проблеми помилки третього роду, таке застосування дозволяє суттєво покращити і характеристики, пов'язані з хибною відмовою та хибним допуском. Саме тому цей напрямок мультибіометричною ідентифікацієює одним з найбільш перспективних в області біометрії .

Чутливість до обману. Проблема, найбільш виражена для традиційних технологій (палець, обличчя), що пов'язане з їхньою давньою появою. Існують і успішно застосовуються різні методи боротьби з цією проблемою, засновані на різних фізичних характеристиках муляжів та живих тканин. Наприклад, для відбитків пальців може застосовуватися методика вимірювання пульсу чи електропровідності.
Відсутність стандартів. Порівняно з 2005 роком, коли з'явився перший варіант цієї статті, становище суттєво покращилося. Прийняті або знаходяться на виході стандарти щодо даних відбитка пальця, двовимірного зображення обличчя, біометричногопрограмного інтерфейсу, тестування біометричних технологійта обміну біометричнимиданими.