Биометрические методы защиты.

Идентификация по отпечатку пальца Один из простейших и хорошо известных биометрических методов идентификации личности — распознавание отпечатков пальцев. Именно он оказался наиболее практичным в отношении реализации и восприятия его людьми и именно он используется уже длительное время. Отпечатки пальцев у всех людей совершенно разные. Все люди имеют, присущие только им одним, определенные отпечатки пальцев. И даже отпечатки пальцев всех предшествующих поколений людей также отличны от всех последующих. Правоохранительные органы во всем мире используют идентификацию по отпечаткам пальцев уже более ста лет, причем до нынешнего дня не выявлено ни одного случая совпадения отпечатков пальцев у разных людей, включая даже однояйцевых близнецов. В силу этого именно отпечатки пальцев руки одного человека считаются специфической, присущей только этому человеку «личной карточкой», и именно в таком качестве это свойство применяется во всем мире. Но такая особенность пальцев руки человека была обнаружена лишь к концу девятнадцатого столетия В России дактилоскопия как метод регистрации преступников стала использоваться с 1907 года. Данный метод идентификации широко распространен в криминалистике, что является причиной настороженного отношения к нему части населения. А вот в США, например, дактилоскопия проводится у всего населения и не вызывает предубеждения, характерного для жителей других стран.

. В устройствах для сканирования отпечатков пальцев используется несколько подходов, в том числе оптические, микросхемные и ультразвуковые технологии. Преимуществом ультразвукового сканирования является возможность определить требуемые характеристики на грязных пальцах и даже через тонкие резиновые перчатки. Кроме того, все устройства считывания различаются по виду, как, например, внешние сканеры для рабочих станций, ноутбуков и портативных компьютеров. Встроенные сканеры отпечатков пальцев для этих типов систем также начинают появляться, как и сканеры отпечатков для сотовых телефонов. Преимущества доступа по отпечатку пальца — это простота использования, удобство и надежность. Весь процесс идентификации занимает мало времени и не требует усилий от тех, кто использует данную систему доступа. В любой такой системе клиенту сначала предлагают приложить свой палец (любой) к окошку распознающего устройства. На первом этапе информация, полученная от изображения пальца, используется для формирования так называемого шаблона. Эта операция занимает 10—15 с. Потом система предлагает человеку предъявить палец еще несколько раз, чтобы проверить пригодность занесенной в память информации. Процесс регистрации занимает несколько минут. Основным элементом устройства является сканер, считывающий папиллярный узор, который затем обрабатывается с помощью специального алгоритма, и полученный код сравнивается с шаблоном, хранящимся в памяти. Существует два основных алгоритма сравнения: по характерным точкам и рельефу всей поверхности пальца. Первый алгоритм выявляет характерные участки и запоминает их взаиморасположение. Во втором случае анализируется вся «картина» в целом Метод распознавания отпечатков пальцев относится к числу одних из самых надежных и безопасных биометрических способов идентификации. Но далеко не всегда необходима высшая степень безопасности (разве что при использовании правоохранительными органами или на сверхсекретных объектах), а порой и не всегда желательна, поэтому в коммерческих системах предусмотрена возможность регулировать порог идентификации и, следовательно, изменять степень безопасности системы.

Идентификация по кисти руки При идентификации по кисти руки используются такие ее параметры, как геометрия, объемное изображение, рисунок кровеносных сосудов и т. п. Метод распознавания геометрии кисти руки основан на анализе трехмерного изображения кисти руки и получил развитие в связи с тем, что математическая модель идентификации по данному параметру требует достаточно малого объема информации — всего 9 байт, что позволяет хранить большой объем записей, и следовательно, быстро осуществлять поиск. Однако форма кисти руки также является параметром, который достаточно сильно подвержен изменениям во времени, а кроме того, требует сканеров большого размера, что ведет к удорожанию системы. В настоящее время, метод идентификации пользователей по геометрии руки используется многими организациями и компаниями. В некоторых случаях работать с отпечатком руки гораздо удобнее, чем с отпечатком пальца. Преимущества идентификации по геометрии ладони сравнимы с достоинствами идентификации по отпечатку пальца в вопросе надежности, хотя устройство для считывания отпечатков ладоней занимает больше места.

Эти сканеры целесообразно применять в таких случаях ограничения доступа, когда из-за грязи или травм сканирование пальцев может быть проблематичным. Сканеры этой группы были установлены, например, в Олимпийской деревне в Атланте в 1996 году. И зарекомендовали себя очень хорошо. Широкому распространению таких систем препятствует несколько факторов: высокая цена самого считывателя; невысокая пропускная способность — ладонь нужно правильно расположить в считывающем устройстве; отсутствие технологий защиты от фальсификации; вместо кисти руки в считыватель можно засунуть ее муляж... В отличие от дактилоскопических считывателей, они не предъявляют повышенных требований к влажности, температуре, цвету, загрязненности и другим параметрам.

Еще один вариант применения в качестве идентификатора кисть руки — это использование рисунка кровеносных сосудов на обратной стороне ладо ни. Такой узор уникален, его можно считывать на расстоянии и сложно воспроизвести искусственно. Эта передовая технология распознавания лежит в основе устройства BK-300S. Особенность прибора заключается в том, что оно сканирует не поверхность пальца, а устройство внутренних органов человека (структуру сети кровеносных сосудов руки) с помощью специального инфракрасного датчика. В этом случае деформация поверхности, сухость, влажность или загрязненность рук никак не влияют на результаты рас- познавания. После сканирования система распознавания обрабатывает полученное изображение. Устройство BK-300S может работать как самостоятельно, так и в сети под управлением ВК-сервера. ВК-сервер поддерживает не только устройства серии ВК, но и множество других охранных устройств.

Идентификация по лицу Система распознавания по лицу — наиболее древний и распространенный способ идентификации. Именно такой процедуре подвергается каждый, кто пересекает границу. При этом пограничник сверяет фото на паспорте с лицом владельца паспорта и принимает решение, его это паспорт или нет. Примерно такую же процедуру выполняет компьютер, но с той лишь разницей, что фото уже находится в его памяти. Привлекательность данного метода основана на том, что он наиболее близок к тому, как мы идентифицируем друг друга. Развитие данного направления обусловлено быстрым ростом мультимедийных видеотехнологий, благодаря которым можно увидеть все больше видеокамер, установленных дома и на рабочих местах. Существенный импульс это направление получило с повсеместным распространением технологии видеоконференций Internet/intranet. Ориентация на стандартные видеокамеры персональных компьютеров делает этот класс биометрических систем сравнительно дешевым. Тем не менее, идентификация человека по геометрии лица представляет собой достаточно сложную (с математической точки зрения) задачу. Хотя лицо человека—уникальный параметр, но достаточно динамичный; человек может улыбаться, отпускать бороду и усы, надевать очки—все это добавляет трудности в процедуре идентификации и требует достаточно мощной и дорогой аппаратуры, что соответственно влияет на степень распространенности данного метода. Алгоритм функционирования системы опознавания достаточно прост. Изображение лица считывается обычной видеокамерой и анализируется. Программное обеспечение сравнивает введенный портрет с хранящимся в памяти эталоном. Некоторые системы дополнительно архивируют вводимые изображения для возможного в будущем разбора конфликтных ситуаций. Весьма важно также то, что биометрические системы этого класса потенциально способны выполнять непрерывную идентификацию (аутентификацию) пользователя компьютера в течение всего сеанса его работы. Большинство алгоритмов позволяет компенсировать наличие очков, шляпы и бороды у исследуемого индивида. Было бы наивно предполагать, что с помощью подобных систем можно получить очень точный результат. Несмотря на это, в некоторых странах они довольно успешно используются для верификации кассиров и пользователей депозитных сейфов. Основными проблемами, с которыми сталкиваются разработчики данного класса биометрических систем, являются изменение освещенности, вариации положения головы пользователя, выделение информативной части портрета (гашение фона). С этими проблемами удается справиться, автоматически выделяя на лице особые точки и затем измеряя расстояния между ними. На лице выделяют контуры глаз, бровей, носа, подбородка. Расстояния между характерными точками этих контуров образуют весьма компактный эталон конкретного лица, легко поддающийся масштабированию. Задача оконтуривания характерных деталей лица легко может быть решена для плоских двухмерных изображений с фронтальной подсветкой, но такие биометрические системы можно обмануть плоскими изображениями лица-оригинала. Для двухмерных систем изготовление муляжа-фотографии — это не сложная техническая задача. Существенные технические трудности при изготовлении муляжа возникают при использовании трехмерных биометрических систем, способных по перепадам яркости отраженного света восстанавливать трехмерное изображение лица.

Более надежной разновидностью описываемого метода является идентификация по «тепловому портрету» лица или тела человека в инфракрасном диапазоне. Этот метод, в отличие от обычного, оптического, не зависит от изменений лица человека (например, появления бороды), так как тепловая картина лица меняется крайне редко. Данная технология основана на том, что термограмма лица человека (тепловая картинка, созданная излучением тепла кровеносными сосудами лица) уникальна для каждого человека и, следовательно, может быть использована в качестве биокода для систем контроля допуска

Идентификация по глазу человека В некоторых системах идентификации в качестве ключа используется глаз человека. Существует две разновидности этих систем, использующие разные идентификаторы. В первом случае в качестве «носителя» идентификационного кода применяется рисунок капилляров (кровеносных сосудов) на сетчатке (дне) глаза, а во втором — узор радужной оболочки глаза.

Сетчатка расположена глубоко внутри глаза, но это не останавливает современные технологии. Более того, именно благодаря этому свойству, сетчатка — один из наиболее стабильных физиологических признаков организма. Сканирование сетчатки происходит с использованием инфракрасного света низкой интенсивности, направленного через зрачок к кровеносным сосудам на задней стенке глаза. Для этих целей используется лазерный луч мягкого излучения. Вены и артерии, снабжающие глаз кровью, хорошо видны при подсветке глазного дна внешним источником света. Еще в 1935 году Саймон и Голдштейн доказали уникальность дерева кровеносных сосудов глазного дна для каждого конкретного индивидуума. Сканеры для сетчатки глаза получили большое распространение в сверхсекретных системах контроля доступа, так как у них один из самых низких процентов отказа доступа зарегистрированных пользователей. Кроме того, в системах предусмотрена защита от муляжа. В настоящее время широкому распространению этого метода препятствует ряд причин:

- высокая стоимость считывателя;

- невысокая пропускная способность;

- психологический фактор.

Невысокая пропускная способность связана с тем, что пользователь должен в течение нескольких секунд смотреть в окуляр на зеленую точку. С психологической точки зрения, многие отказываются смотреть в окуляр, когда им в глаз светит лазерный луч, несмотря на заверения медиков о безвредности процедуры. И тем не менее, эти системы совершенствуются и находят свое применение. В США, например, разработана новая система проверки пассажиров, основанная на сканировании сетчатки глаза. Специалисты утверждают, что теперь для проверки не нужно доставать из кармана бумажник с документами, достаточно лишь пройти перед камерой. Исследования сетчатки основываются на анализе более 500 характеристик. После сканирования код будет сохраняться в базе данных вместе с другой информацией о пассажире, и в последующем идентификация личности будет занимать всего несколько секунд.

Идентификация по голос у. В современном мире все больше проявляется интерес к речевым технологиям, в частности, к идентификации личности по голосу. Это объясняется, с одной стороны, появлением высокопроизводительных вычислительных систем на базе персональных компьютеров и аппаратных средств, позволяющих производить ввод сигнала в компьютер, а, с другой стороны, высокой потребностью систем аутентификации в разных областях жизнедеятельности человека.

Привлекательность данного метода — удобство в применении. Метод проверки голоса имеет два положительных отличия от остальных биометрических методов. Во- первых, это идеальный способ для телекоммуникационных приложений. Во-вторых, большинство современных компьютеров уже имеют необходимое аппаратное обеспечение. Основная проблема, связанная с этим биометрическим подходом, — точность идентификации. Однако это не является серьезной проблемой с того момента, как устройства идентификации личности по голосу различают характеристики человеческой речи. Голос формируется из комбинации физиологических и поведенческих факторов. Идентификация по голосу удобный, но в тоже время не такой надежный, как другие биометрические методы. Например, человек с простудой или ларингитом может испытывать трудности при использовании данных систем. Существует также возможность воспроизведения звукозаписи с магнитофона. Технология распознавания голоса — вероятно, наиболее практичное решение для большинства сетевых приложений, во всяком случае, на данный момент. Системы распознавания голоса анализируют характеристики оцифрованной речи, в том числе ее тон, высоту и ритм. Несмотря на остающиеся технические вопросы, в частности, на снижение надежности распознавания при наличии шумов, это весьма экономичное решение, так как микрофоны и звуковые карты уже давно получили прописку в сети. Подпись. Подпись — это традиционный способ подтверждения документов, банковских операций. Подпись является таким же уникальным атрибутом человека, как и другие его биохарактеристики. Человеческий почерк непостоянен, поэтому распознавание подписи вызывает сомнение как средство автоматической идентификации личности в больших открытых системах. В общем, считается, что существование крайне нестабильных и легко имитируемых подписей — одна из основных причин снижения производительности системы, распознающей подпись человека. Но, с другой стороны, подпись — это привычный для нас метод идентификации, и он, в отличие от отпечатка пальца, не ассоциируется у нас с криминальной сферой. При анализе подписи принимается во внимание:

сила нажима;

динамичность и напряженность движения;

вытянутость, наклон и степень связанности букв;

направление строки;

расположение и содержательность текста;

способ держания орудия письма;

равномерность и соразмерность букв и слов;

ритм и выразительность письма.

Клавиатурный почерк Например, способ идентификации может быть таким: на экране, на несколько секунд, появляются вертикальные или горизонтальные линии. Их размер и количество случайны. Пользователь набирает соответствующие, на его взгляд, цифры. Таким образом, выясняются: характеристики клавиатурного почерка, оценивается, насколько указанные длина и число линий близки к действительности, внимание и точность подсчета (насколько длина одной линии правильно сопоставлена с соседней). И, наконец, результаты сравниваются с эталоном. В этом методе не так важны ошибки в определении размеров, главное — чтобы они повторялись и при настройке, и при идентификации. С точки зрения использования скрытого мониторинга компьютерных систем безопасности представляет интерес классификация психофизических параметров пользователя, к которым относятся: клавиатурный почерк, подпись мышью, реакция на события, происходящие на экране.

Дата добавления: 2015-08-21