Биометрические идентификаторы

В левой части табл. 2.1 приведен список шести биометрических параметров, наи­более часто используемых сегодня в автоматических аутентификационных сис­темах. В это книге они рассматриваются с точки зрения технологии их сравне­ния и достижимых уровней ошибок. Эти биометрические параметры считаются наиболее совершенными, и ожидается, что в скором времени они будут широко применяться. В правой части таблицы находятся биометрические идентификато­ры, которые в этой книге рассматриваются менее подробно.

Сетчатку глаза часто путают с радужной оболочкой и иногда называют «глаз­ным биометрическим параметром». На самом деле для получения биометрических образцов радужной оболочки и сетчатки требуются абсолютно разные методы.

Физиологические	Поведенческие
ДНК	Походка
Форма ушей	Клавиатурный почерк
Запах
Сетчатка глаза
Кожйое отражение
Термограмма

Физиологические	Поведенческие
Лицо	Подпись
Отпечатки пальцев	Голос
Геометрия руки
Радужная оболочка

Таблица 2.1. Шесть наиболее часто используемых биометрических пара­метров (слева). Некоторые другие биометрические параметры, которые используются реже или пока сравнительно мало иссле­дованы (справа)

Для того чтобы пройти аутентификацию по сетчатке глаза, пользователю необ­ходимо совершить массу действий, так как требуется провести сканирование глаз­ного дна. Получить изображение радужной оболочки менее сложно. Хотя сетчатка как биометрический параметр исследована лучше, она считается «параметром с ограниченной сферой применения» из-за трудности процесса получения образца. Тот факт, что изображение сетчатки можно получить только в специальных усло­виях, ставит под сомнение возможность ее широкого использования.

Большинство последних работ, исследующих биометрические параметры, проводились в рамках программы «Идентификация человека на расстоянии», которая поощряет разработку технологий автоматической биометрической иден­тификации, то есть обнаружения и опознания людей на большом расстоянии. В планы 2004 года входили разработка и демонстрация системы идентификации человека, которая работала бы на расстоянии 150 метров (500 футов).

Биометрические подсистемы

Любую биометрическую аутентификационную систему можно представить как систему распознавания образов (рис. 2.3). Такая система состоит из биометричес­ких считывателей или сенсоров; устройства выделения признаков, обеспечиваю­щего извлечение полезных характеристик из поступающих сигналов, и мэтчеров для сопоставления двух наборов биометрических свойств.

Аутентификационная система состоит из двух подсистем: одна предназначена для регистрации, а другая — для аутентификации (рис. 2.3). Во время регистрации биометрические параметры объекта фиксируются, значимая информация соби­рается экстрактором свойств и сохраняется в базе данных. При помощи некоего идентификационного номера (уникальная комбинация цифр) машинная репре­зентация биометрического параметра связывается с другими данными, например с именем человека. Эта часть информации может быть помещена на каком-либо предмете, например на банковской карте.

Задача аутентификационного модуля на рис. 2.3 — распознать объект на более поздней стадии и идентифицировать одного человека среди многих других либо верифицировать личность, определив совпадение ее биометрических параметров с заданными.

1. Для идентификации система получает биометрический образец от объекта, выделяет из него значимую информацию и ищет в базе данных совпадаю­щие с ним записи.

Рисунок 2.3 - Строение типичной аутентификационной системы: регистрационная под­система, аутентификационная подсистема и база данных

2. Для верификации объект представляет какой-либо идентификатор (иден­тификационный номер, банковскую карту) и биометрические параметры. Система считывает биометрические показатели, выделяет определенные параметры, сравнивает их с параметрами, зарегистрированными в базе дан­ных под номером данного пользователя. После этого система определяет, действительно ли пользователь является тем, кем он себя заявляет, или нет. Презентация уникального идентификатора на рис. 2.3 показана пунктир­ной стрелкой.

В некоторых ситуациях одна и та же система выступает и как идентификаци­онная, и как верификационная с общей базой данных.

2.2.3 Качество работы системы и вопросы разработки

Разработка биометрических распознающих систем осуществляется на основе тех же принципов, что и разработка систем распознавания образов. Решения для распо­знавания образов имеют последовательную модульную архитектуру (рис. 2.4).

Основные требования, предъявляемые к биометрическим системам и систе­мам распознавания образов, следующие.

Точность. Всегда ли верификационная система принимает правильное решение, когда зарегистрированные объекты представляют свои биометрические идентификаторы и правильно указывают свою личность? Что, если зло­умышленник будет выдавать себя за зарегистрированного пользователя? Сможет ли система правильно распознать злоумышленника? Эти вопросы относятся и к идентификационной системе. Точность работы биометричес­кой системы не может быть измерена, ее можно подсчитать только прибли­зительно. Вероятность ошибки включает в себя возможность разрешения доступа злоумышленнику (коэффициент ложного доступа, или КЛД) и воз­можность отказа в доступе подлинному пользователю (коэффициент лож­ного отказа доступа, или КЛОД). Эти коэффициенты часто подсчитывают­ся для той части совокупности пользователей, к которой не применяются сценарии обработки исключительных случаев.

Рис. 2.4. Основные блоки биометрической аутентификационной системы: зату­шеванные ячейки — это автоматизированные процессы, белые ячейки — процессы, выполняемые вручную

Скорость вычисления.Скорость принятия решения является очень важным па­раметром биометрической системы. Также необходимо знать, является ли система масштабируемой, то есть способна ли поддерживать как неболь­шие, так и крупные базы данных пользователей.

Обработка исключительных случаев.Любая биометрическая система нуждается в процедуре обработки исключительных случаев, в которую входит процесс сопоставления образцов вручную, как это показано на рис. 2.4 в белых ячейках. Объект может просто не воспользоваться биометрической аутен­тификационной системой или попасть в ту часть популяции, для которой биометрические параметры не могут быть зарегистрированы, или у него может быть «плохой биометрический день». Данные случаи называются: невозможность использования (НИ), невозможность регистрации (HP) и невозможность получения (НП). Невозможность получения определяет­ся через контур обратной связи в последовательной схеме работы системы (рис. 2.4).

Важным фактором для биометрической аутентификации является число исключительных случаев, которое сложно определить заранее. Поэтому при разработке системы должна быть учтена приемлемая величина исклю­чительных случаев и предусмотрена процедура их обработки.

Стоимость системы.Включает в себя стоимость всех компонентов аутентифика­ционной системы, а также стоимость обработки одной операции, расходы на техническое обслуживание системы, затраты на обучение пользователей и персонала. Также должна быть заранее рассчитана стоимость обработки исключительных случаев.

При разработке идентификационной системы необходимо не только учесть показатели скорости, точности и цены, но и ответить на вопросы:

1. Как максимально снизить частоту исключительных случаев?

2. Как измерять биометрические параметры?

3. Какой набор признаков является неизменным и доступен для автоматичес­кого сопоставления?

4. Как из вводимой информации извлечь внутреннюю репрезентацию?

5. Как определить показатели для сопоставления двух образцов, которые вы­разили бы сходство между ними?

6. Как выполнить сопоставление?

7. Разработчики также должны решить следующие проблемы, касающиеся эф­фективности работы системы:

8. Как организовать входящие образцы (репрезентации) в базу данных?

9. Какие методы применить для эффективного поиска в базе данных?

При создании биометрической системы нужно стремиться удовлетворить все перечисленные требования.

Существует еще как минимум два требования, которые не могут быть выпол­нены на 100 % из-за чувствительности биометрических данных:

Безопасность.В связи с тем что решение, выданное биометрической системой, используется для подтверждения/опровержения личности человека и/или его нахождения возле сенсора, возникает ряд вопросов о целостности всей биометрической системы. При каких условиях система подвергается опас­ности? Что можно сделать, если система/личность уже была скомпромети­рована? Как можно защитить систему от атак?

Конфиденциальность.Анонимность — одна из самых больших ценностей в любом свободном обществе. Многие защитники свободы личности считают, что технологии биометрической автоматической идентификации дегуманизи­руют общество. Они опасаются, что биометрия может использоваться то­талитарными режимами как инструмент контроля над обществом, потому что она позволяет связывать между собой отдельные (псевдо) личности, ис­пользуя их отличительные характеристики, и таким образом нарушает пра­во анонимности. Все технологии обеспечения безопасности, в том числе биометрия, должны гарантировать соблюдение конфиденциальности.

Требования к биометрической системе

Биометрическая аутентификационная система должна удовлетворять требова­ниям, которые часто несовместимы друг с другом. Она должна гарантировать безопасность, которая предполагает высокую точность аутентификации, и одно­временно быть удобной для пользователей. Требования к точности аутентифика­ционной системы обычно выражаются с помощью количественных параметров, таких, как уровень ошибок, который, конечно, должен быть как можно более низ­ким. Но есть еще и качественные требования: уровень безопасности, удобство и конфиденциальность, которые также должны быть удовлетворены.

Рисунок 2.5 - Разработка биометрической аутентификационной системы представляет собой сложную задачу, состоящую из множества частей

Информация о количестве ошибок, характерном для различных биометричес­ких параметров, часто запутана или вообще отсутствует. На данный момент име­ются только плохо систематизированные, неполные и зачастую противоречивые данные. При разработке биометрических систем возникает множество трудных вопросов. Какие биометрические параметры являются самыми подходящими для данного приложения? Как объяснить то, что разные биометрические параметры дают разное количество ошибок? Могут ли возникнуть новые проблемы с безо­пасностью в процессе использования биометрических параметров? Этот список можно продолжить. Все перечисленные аспекты биометрической аутентифика­ции можно представить как сложный пазл (рис. 2.5). Кроме того, биометрия окру­жена множеством мифов, некоторые из которых представлены в разделе.

Цель данной книги — дать объективное представление о современном состо­янии биометрии в различных ее аспектах (насколько это возможно), а также рас­смотреть проблемы, возникающие при построении биометрической аутентифи­кационной системы. В первую очередь необходимо подробнее остановиться на различных биометрических функциях.