Біометричні системи захисту: опис, характеристики, практичне застосування
Сучасна наука не стоїть на місці. Все частіше і частіше потрібна якісна захист для пристроїв, щоб той, хто випадково ними заволодів, не зміг в повній мірі скористатися інформацією. Крім цього, методи охорони інформації від несанкціонованого доступу
Содержание
Крім введення паролів в цифровому вигляді, застосовуються і більш індивідуалізовані біометричні системи захисту.
Що це таке?
Раніше така система застосовувалася тільки в обмежених випадках, для захисту найбільш важливих стратегічних об`єктів.
Потім, після 11 вересня 2011 року, прийшли до висновку, що такий спосіб захисту інформації і доступу може бути застосований не тільки в цих областях, але і в інших сферах.
Таким чином, прийоми ідентифікації людини стали незамінними в ряду методів боротьби з шахрайством і тероризмом, а також в таких областях, як:
- біометричні системи доступу до технологій зв`язку, мережевим і комп`ютерних базах;
- бази даних;
- контроль доступу до сховищ інформації та ін.
У кожної людини є набір характеристик, які не змінюються з часом, або такі, які можуть модифікуватися, але при цьому належати тільки конкретній особі. У зв`язку з цим можна виділити наступні параметри біометричних систем, які використовуються в цих технологіях:
- динамічні - особливості почерку, голосу і т. п .;
- статичні - відбитки пальців, фотографування вушних раковин, сканування сітківки ока та інші.
Технології біометрії в перспективі замінять звичайні методи аутентифікації людини за паспортом, так як вбудовані чіпи, карти і тому подібні нововведення наукових технологій будуть впроваджуватися не тільки в даний документ, а й в інші.
Невеликий відступ щодо способів розпізнавання особистості:
- ідентифікація - один до многім- зразок порівнюється з усіма наявними за певними параметрами.
- аутентифікація - один до одному-зразок порівнюється з раніше отриманим матеріалом. При цьому особа може бути відомо, отримані дані людини порівнюються з наявними в базі зразком параметра цієї особи;
Як працюють біометричні системи захисту
Для того щоб створити базу під певну людину, необхідно вважати його біологічні індивідуальні параметри спеціальним пристроєм.
Система запам`ятовує отриманий зразок біометричної характеристики (процес запису). При цьому, можливо, буде потрібно зробити кілька зразків для складання більш точного контрольного значення параметра. Інформація, яка отримана системою, перетворюється в математичний код.
Крім створення зразка, система може запросити провести додаткові дії для того, щоб об`єднати особистий ідентифікатор (ПІН-код або смарт-карту) і біометричний зразок. Надалі, коли відбувається сканування на предмет відповідності, система порівнює отримані дані, порівнюючи математичний код з уже записаними. Якщо вони збігаються, що це означає, що аутентифікація пройшла успішно.
можливі помилки
Система може видавати помилки, на відміну від розпізнавання по паролів або електронним ключам. В цьому випадку розрізняють наступні види видачі невірної інформації:
- помилка 1 роду: коефіцієнт помилкового доступу (FAR) - одна особа може бути прийнято за інше;
- помилка 2 роду: коефіцієнт помилкового відмови в доступі (FRR) - людина не розпізнається в системі.
Для того щоб виключити, наприклад, помилки даного рівня, необхідно перетин показників FAR і FRR. Однак це неможливо, так як для цього потрібно було б проводити ідентифікацію людини за ДНК.
Відбитки пальців
На даний момент найбільш відомий метод біометрії. При отриманні паспорта сучасні громадяни Росії в обов`язковому порядку проходять процедуру зняття відбитків пальців для внесення їх до особової картки.
Даний метод заснований на неповторності папілярного візерунка пальців і використовується вже досить тривалий час, починаючи з криміналістики (дактилоскопія). Скануючи пальці, система переводить зразок в своєрідний код, який потім порівнюється з існуючим ідентифікатором.
Як правило, алгоритми обробки інформації використовують індивідуальне розташування певних точок, які містять відбитки пальців - розгалуження, закінчення лінії візерунка і т. Д. Час, який займає переклад зображення в код і видача результату, зазвичай становить близько 1 секунди.
Устаткування, в тому числі і програмне забезпечення для нього, виробляються на даний момент в комплексі і коштують відносно недорого.
Виникнення помилок при скануванні пальців руки (або обох рук) виникають досить часто в тому випадку, якщо:
- Присутній невластива вологість або сухість пальців.
- Руки оброблені хімічними елементами, які ускладнюють ідентифікацію.
- Є мікротріщини або подряпини.
- Є великий і безперервний потік інформації. Наприклад, це можливо на підприємстві, де доступ до робочого місця здійснюється за допомогою дактилоскопії. Так як потік людей значний, система може давати збій.
Найбільш відомі компанії, які займаються системами розпізнавання відбитків пальців: Bayometric Inc., SecuGen. У Росії над цим працюють: "Сонда", BioLink, "смартлоки" та ін.
Очна райдужна оболонка
Малюнок оболонки формується на 36 тижні внутрішньоутробного розвитку, встановлюється до двох місяців і не змінюється протягом життя. Біометричні системи ідентифікації по райдужній оболонці є не тільки найбільш точними серед інших в цьому ряду, а й одними з найдорожчих.
Перевага способу полягає в тому, що сканування, тобто захоплення зображення, може відбуватися як на відстані 10 см, так і на 10-метровому видаленні.
При фіксації зображення дані про розташування певних точок на райдужці ока передаються в обчислювач, який потім видає інформацію про можливості допуску. Швидкість обробки відомостей про райдужці людини становить близько 500 мс.
На даний момент ця система розпізнавання на біометричний ринку займає не більше 9% від загального числа таких способів ідентифікації. У той же час частка ринку, яку займають технології з використанням відбитка пальця, становить понад 50%.
Сканери, що дозволяють захоплювати і обробляти райдужку очі, мають досить складну конструкцію і ПО, а тому на такі пристрої встановлена висока ціна. Крім цього, монополістом у виробництві систем розпізнавання райдужної оболонки ока людини з самого початку була компанія Iridian. Потім на ринок стали заходити і інші великі компанії, які вже займалися виробництвом компонентів різних пристроїв.
Таким чином, на даний момент в Росії існують такі компанії, які формують системи розпізнавання людини по райдужці ока: AOptix, SRI International. Однак дані фірми не надають показників за кількістю помилок 1 і 2 роду, тому не факт, що що система не захищена від підробок.
геометрія особи
Існують біометричні системи безпеки, пов`язані з розпізнаванням по обличчю в 2D і 3D-режимах. Взагалі вважається, що риси обличчя кожної людини унікальні і не змінюються протягом життя. Незмінними залишаються такі характеристики, як відстані між певними точками, форма і т. Д.
2D-режим є статичним способом ідентифікації. При фіксації зображення необхідно, що людина не рухався. Мають також значення фон, наявність вусів, бороди, яскраве світло і інші чинники, які заважають системі розпізнати обличчя. Це означає, що при будь-яких неточностей виданий результат буде невірним.
На даний момент цей метод не особливо популярний через свою низьку точність і застосовується тільки в мультимодальной (перехресної) біометрії, що представляє собою сукупність способів розпізнавання людини по обличчю і голосу одночасно. Біометричні системи захисту можуть включати в себе і інші модулі - по ДНК, відбитками пальців і інші. Крім цього, перехресний спосіб не вимагає контакту з людиною, якого необхідно ідентифікувати, що дозволяє розпізнавати людей по фотографії і голосу, записаних на технічні пристрої.
3D-метод має зовсім інші входять параметри, тому не можна його порівнювати з 2D-технологією. При записуванні способу використовується особа в динаміці. Система, фіксуючи кожне зображення, створює 3D-модель, з якої потім порівнюються отримані дані.
У цьому випадку використовується спеціальна сітка, яка проектується на обличчя людини. Біометричні системи захисту, роблячи кілька кадрів в секунду, обробляють зображення входять в них програмним забезпеченням. На першому етапі створення образу ПО відкидає невідповідні зображення, де погано видно обличчя або присутні вторинні предмети.
Потім програма визначає і ігнорує зайві предмети (окуляри, зачіска і ін.). Антропометричні особливості особи виділяються і запам`ятовуються, генеруючи унікальний код, який заноситься в спеціальний сховище даних. Час захоплення зображення становить близько 2 секунд.
Однак, незважаючи на перевагу методу 3D перед 2D-способом, будь-які істотні перешкоди на обличчі або зміна міміки погіршують статистичну надійність даної технології.
На сьогоднішній день біометричні технології розпізнавання по обличчю застосовуються поряд з найвідомішими вищеописаними методами, складаючи приблизно 20% всього ринку біометричних технологій.
Компанії, які займаються розробкою і впровадженням технології ідентифікації по обличчю: Geometrix, Inc., Bioscrypt, Cognitec Systems GmbH. У Росії над цим питанням працюють такі фірми: Artec Group, Vocord (2D-метод) та інші, менш великі виробники.
Відня долоні
Років 10-15 тому прийшла нова технологія біометричної ідентифікації - розпізнавання по венах руки. Це стало можливим завдяки тому, що гемоглобін, що знаходиться в крові, інтенсивно поглинає інфрачервоне випромінювання.
Спеціальна камера ІК фотографує долоню, в результаті чого на знімку з`являється сітка вен. Дане зображення обробляється ПО, і видається результат.
Розташування вен на руці можна порівняти з особливостями райдужної оболонки ока - їх лінії і структура не змінюються з часом. Достовірність даного методу теж можна співвіднести з результатами, отриманими при ідентифікації за допомогою райдужної оболонки.
Контактувати для захоплення зображення зчитувальних пристроїв не потрібно, однак використання цього справжнього методу вимагає дотримання деяких умов, при яких результат буде найбільш точним: неможливо отримати його, якщо, наприклад, сфотографувати руку на вулиці. Також під час сканування можна засвічувати камеру. Кінцевий результат буде неточним, якщо є вікові захворювання.
Поширення методу на ринку складає всього близько 5%, однак до нього проявляється великий інтерес з боку великих компаній, які вже розробляли біометричні технології: TDSi, Veid Pte. Ltd., Hitachi VeinID.
Сітківка ока
Сканування малюнка капілярів на поверхні сітківки вважається найбільш достовірним методом ідентифікації. Він поєднує в собі найкращі характеристики біометричних технологій розпізнавання людини по райдужці очей і венах руки.
Єдиний момент, коли метод може дати неточні результати - катаракта. В основному ж сітківка має незмінну структуру протягом усього життя.
Мінус цієї системи полягає в тому, що сканування сітківки ока проводиться тоді, коли людина не рухається. Складна по своєму застосуванню технологія передбачає тривалий час обробки результатів.
Зважаючи на високу вартість біометрична система не має достатнього поширення, однак дає найточніші результати з усіх запропонованих на ринку методів сканування людських особливостей.
руки
Раніше популярний спосіб ідентифікації по геометрії рук стає менш вживаним, так як дає найбільш низькі результати в порівнянні з іншими методиками. При скануванні фотографуються пальці, визначаються їх довжина, співвідношення між вузлами і інші індивідуальні параметри.
форма вух
Фахівці говорять про те, що всі існуючі методи ідентифікації не так точні, як розпізнавання людини за формою вуха. Однак є спосіб визначення особи по ДНК, але в цьому випадку відбувається тісний контакт з людьми, тому його вважають неетичним.
Дослідник Марк Ніксон з Великобританії заявляє, що методи даного рівня - біометричні системи нового покоління, вони дають найточніші результати. На відміну від сітківки, райдужки або пальців, на яких можуть з великою часткою ймовірності з`явитися сторонні параметри, що утрудняють ідентифікацію, на вухах такого не буває. Сформований в дитинстві, вухо тільки росте, не змінюючись за своїми основними точкам.
Метод ідентифікації людини по органу слуху винахідник назвав «променеве перетворення зображення». Дана технологія передбачає захоплення зображення променями різного кольору, що потім переводиться в математичний код.
Однак, за словами вченого, у його методу існують і негативні сторони. Наприклад, отримання чіткого зображення можуть перешкодити волосся, які закривають вуха, помилково обраний ракурс і інші неточності.
Технологія сканування вуха не замінить собою такий відомий і звичний спосіб ідентифікації, як відбитки пальців, однак може використовуватися поряд з ним.
Вважають, що це збільшить надійність розпізнавання людей. Особливо важливою є сукупність різних методів (мультимодальная) в затриманні злочинців, вважає вчений. В результаті дослідів і досліджень сподіваються створити ПО, яке буде використовуватися в суді для однозначної ідентифікації винних осіб по зображенню.
голос людини
Ідентифікація особистості може бути проведена як на місці, так і віддаленим способом, за допомогою технології розпізнавання голосу.
При розмові, наприклад, по телефону, система порівнює цей параметр з наявними в базі і знаходить схожі зразки в процентному відношенні. Повний збіг означає, що особа встановлена, тобто відбулася ідентифікація по голосу.
Для того щоб отримати доступ до будь-чого традиційним способом, необхідно відповісти на певні питання, що забезпечують безпеку. Це цифровий код, дівоче прізвище матері та інші текстові паролі.
Сучасні дослідження в даній області показують, що цією інформацією досить легко заволодіти, тому можуть застосовуватися такі способи ідентифікації, як голосова біометрія. При цьому перевірці підлягає не знання кодів, а особистість людини.
Для цього клієнту потрібно вимовити якусь кодову фразу або почати розмовляти. Система розпізнає голос що дзвонить і перевіряє його приналежність цієї людини - чи є він тим, за кого себе видає.
Біометричні системи захисту інформації даного типу не вимагають дорогого обладнання, в цьому полягає їхня перевага. Крім цього, для проведення сканування голосу системою не потрібно мати спеціальних знань, так як пристрій самостійно видає результат по типу "істина - брехня".
Однак голос може змінюватися або з віком, або через хворобу, тому метод надійний лише тоді, коли з цим параметром все в порядку. На точність результатів можуть впливати, крім цього, сторонні шуми.
за почерком
Ідентифікація людини за способом написання букв має місце практично в будь-якій сфері життя, де необхідно ставити підпис. Це відбувається, наприклад, в банку, коли фахівець звіряє зразок, сформований при відкритті рахунку, з підписами, проставленими при черговому відвідуванні.
Точність цього способу невисока, так як ідентифікація відбувається не за допомогою математичного коду, як в попередніх, а простим порівнянням. Тут високий рівень суб`єктивного сприйняття. Крім цього, почерк з віком сильно змінюється, що найчастіше ускладнює розпізнавання.
Краще в цьому випадку використовувати автоматичні системи, які дозволять визначити не тільки видимі збіги, але і інші відмітні риси написання слів, такі як нахил, відстань між точками і інші характерні особливості.
