[1] Biometriset todennusjärjestelmät ovat todennusjärjestelmiä , jotka käyttävät biometrisiä tietojaan ihmisten henkilöllisyyden tarkistamiseen
Biometrinen todennus on prosessi, jossa todistetaan ja varmennetaan käyttäjän ilmoittaman nimen aitous esittämällä käyttäjälle hänen biometrinen kuvansa ja muuntamalla tämä kuva ennalta määritellyn todennusprotokollan mukaisesti .
Näitä järjestelmiä ei pidä sekoittaa biometrisiin tunnistusjärjestelmiin , jotka ovat esimerkiksi kuljettajan kasvojen tunnistusjärjestelmiä ja biometrisiä työajan seurantatyökaluja [ 2] . Biometriset todennusjärjestelmät toimivat pikemminkin aktiivisesti kuin passiivisesti, ja niihin liittyy lähes aina valtuutus . Vaikka nämä järjestelmät eivät ole identtisiä valtuutusjärjestelmien kanssa, niitä käytetään usein yhdistelmänä (esimerkiksi sormenjäljellä varustetuissa ovien lukoissa).
Erilaiset valvotut pääsyjärjestelmät voidaan jakaa kolmeen ryhmään sen mukaan, mitä henkilö aikoo esittää järjestelmälle:
Biometriset pääsyjärjestelmät ovat erittäin käyttäjäystävällisiä. Toisin kuin salasanat ja tallennusvälineet , jotka voidaan kadottaa, varastaa, kopioida, biometriset pääsyjärjestelmät perustuvat aina mukanaan oleviin ihmisparametreihin, eikä niiden turvallisuuden ongelmaa esiinny. Niiden menettäminen on lähes mahdotonta. Tunnisteen siirtäminen kolmansille osapuolille on myös mahdotonta. . Voit kuitenkin poistaa parametrit väkisin. Elokuvissa ja animaatioissa on toistuvasti osoitettu, että silmät ja kädet voidaan amputoida (tai käyttää panttivankina). Voit myös tehdä kopioita, mukaan lukien parametrien salaa lukeminen. Monilla menetelmillä on kuitenkin suoja kuolleelta elimeltä tai kopiolta. Esimerkiksi monissa iirisskannereissa on infrapunaskanneri, joka havaitsee, onko silmä/asetelma lämmin vai ei (voit ohittaa silmien lämmittämisen tai käyttää kuviollisia linssejä). Lyhytaikaisen välähdyksen ja pupillien motorisen reaktion skannauksen mahdollisuutta tutkitaan parhaillaan, mutta menetelmässä on mahdollisia ongelmia silmälääkkeiden käytössä ja huumemyrkytyksessä [3] . Sormenjälkitunnistimet voivat yhdistää kapasitiivisen ja ultraääniskannauksen (suojaa mustesuihkutulostimella tulostetulta kopiolta johtavalla musteella) skannauksen (voidaan huijata 3D-tulostimella ja johtavalla materiaalilla). Luotettavin menetelmä tässä on verkkokalvon skannaus, mallin tekeminen on erittäin vaikeaa, mutta kuoleman jälkeen verkkokalvon verisuonet lakkaavat pumppaamasta verta, ja skanneri pystyy määrittämään tämän. Panttivangin täysin väkivaltainen käyttö voidaan mahdollisesti määrittää analysoimalla videon käyttäytymistä esimerkiksi hermoverkkojen avulla.
Tällä hetkellä laajasti käytössä on suuri määrä biometrisiä todennusmenetelmiä , jotka on jaettu kahteen luokkaan.
Biometristen parametrien kriteerit. Niiden on täytettävä seuraavat kohdat [4] :
Sormenjälkitunnistus on yleisin biometrinen käyttäjän todennustekniikka. Menetelmässä hyödynnetään ihmisten sormien papillaaristen kuvioiden ainutlaatuisuutta. Skannerin avulla saatu sormenjälki muunnetaan digitaaliseksi koodiksi ja sitä verrataan sitten aiemmin syötettyihin standardeihin. Sormenjälkitunnistuksen käytön etuja ovat helppokäyttöisyys, mukavuus ja luotettavuus. Tämän tekniikan monipuolisuus mahdollistaa sen käytön millä tahansa alueella ja minkä tahansa ja monenlaisten tehtävien ratkaisemiseen, joissa tarvitaan luotettavaa ja melko tarkkaa käyttäjän tunnistamista.
Sormenjälkiä koskevien tietojen hankkimiseen käytetään erityisiä skannereita. Sormenjälkien selkeän elektronisen esityksen saamiseksi käytetään melko spesifisiä menetelmiä, koska sormenjälki on liian pieni ja hyvin määriteltyjä papillaarikuvioita on erittäin vaikea saada.
Yleisesti käytetään kolmea päätyyppiä sormenjälkitunnistimia: kapasitiivinen, rullaava ja optinen. Yleisimmät ja laajimmin käytetyt ovat optiset skannerit, mutta niillä on yksi vakava haittapuoli. Optiset skannerit eivät kestä nukkeja ja kuolleita sormia, mikä tarkoittaa, että ne eivät ole yhtä tehokkaita kuin muut skannerit. Lisäksi joissakin lähteissä sormenjälkitunnistimet on jaettu kolmeen luokkaan niiden fyysisten periaatteiden mukaan: optinen, pii, ultraääni [5] .
Iris-tunnistusTämä biometrinen identiteetin todennustekniikka käyttää ihmissilmän iiriksen merkkien ja piirteiden ainutlaatuisuutta . Iris on ohut liikkuva silmän pallea selkärankaisilla , jonka keskellä on reikä ( pupilli ); sijaitsee sarveiskalvon takana , silmän etu- ja takakammion välissä, linssin edessä . Iris muodostuu jo ennen ihmisen syntymää, eikä se muutu koko elämän ajan. Iiriksen tekstuuri muistuttaa verkkoa, jossa on suuri määrä ympäröiviä ympyröitä ja kuvioita, jotka voidaan mitata tietokoneella, iiriksen kuvio on erittäin monimutkainen, joten voit valita noin 200 pistettä, jotka tarjoavat korkean todennusasteen luotettavuus. Vertailun vuoksi parhaat sormenjälkien tunnistusjärjestelmät käyttävät 60-70 pistettä.
Iris-tunnistustekniikka kehitettiin poistamaan infrapuna- tai kirkasta valoa käyttävien verkkokalvon skannausten häiritsevä vaikutus. Tutkijat suorittivat myös useita tutkimuksia, jotka osoittivat, että ihmisen verkkokalvo voi muuttua ajan myötä, kun taas silmän iiris pysyy muuttumattomana. Ja mikä tärkeintä, on mahdotonta löytää kahta täysin identtistä iiriskuviota, jopa kaksosilla. Yksittäisen iiriksen tallennuksen saamiseksi mustavalkoinen kamera tekee 30 nauhoitusta sekunnissa. Hienovarainen valo valaisee iiriksen, ja tämän ansiosta videokamera voi tarkentaa iirikseen. Yksi tietueista digitoidaan ja tallennetaan rekisteröityneiden käyttäjien tietokantaan. Koko toimenpide kestää muutaman sekunnin, ja se voidaan täysin tietokoneistaa puheohjauksella ja automaattitarkennuksella. Kamera voidaan asentaa 10 cm - 1 metrin etäisyydelle skannauslaitteistosta riippuen. Termi "skannaus" voi olla harhaanjohtava, koska kuvan hankintaprosessi ei ole skannausta, vaan yksinkertaisesti valokuvaamista. Tuloksena oleva iiriskuva muunnetaan sitten yksinkertaistettuun muotoon, tallennetaan ja tallennetaan myöhempää vertailua varten. Silmälasit ja piilolinssit, edes värilliset, eivät vaikuta todennuksen laatuun [6] .
Kustannukset ovat aina olleet suurin este teknologian käyttöönotolle, mutta nyt iiristunnistusjärjestelmät ovat tulossa edullisemmiksi eri yrityksille. Tekniikan kannattajat sanovat, että iiriksen tunnistamisesta tulee hyvin pian yleinen tunnistustekniikka eri aloilla.
Verkkokalvon todennusVerkkokalvon tunnistamismenetelmä otettiin käyttöön 1950-luvun puolivälissä. Silloin todettiin silmänpohjan verisuonten kuvion ainutlaatuisuus (edes kaksosilla nämä kuviot eivät täsmää). Verkkokalvon skannauksessa käytetään matalan intensiteetin infrapunasäteilyä , joka suuntautuu pupillin läpi silmän takaosassa oleviin verisuoniin. Vastaanotetusta signaalista valitaan useita satoja erikoispisteitä, joista tiedot tallennetaan malliin.
Tällaisten järjestelmien haittoja ovat ensinnäkin psykologinen tekijä: jokainen ihminen ei ole tyytyväinen katsoessaan käsittämättömään pimeään reikään, jossa jotain paistaa silmiin. Lisäksi tällaiset järjestelmät vaativat terävän kuvan ja ovat yleensä herkkiä verkkokalvon vääristymiselle. Siksi on tarkasteltava erittäin huolellisesti, ja tiettyjen sairauksien (esimerkiksi kaihi ) esiintyminen voi estää tämän menetelmän käytön. Verkkokalvoskannereita on käytetty laajalti huippusalaisten kohteiden löytämiseen, koska ne tarjoavat yhden tyypin I virheen (rekisteröidyn käyttäjän pääsyn estäminen) pienimmistä todennäköisyyksistä ja lähes nolla prosentin tyypin II virheistä [7] .
Hand Geometry AuthenticationTämä biometrinen menetelmä käyttää käden muotoa henkilön tunnistamiseen . Koska käden muodon yksittäiset parametrit eivät ole ainutlaatuisia, on käytettävä useita ominaisuuksia. Käden parametrit, kuten sormen käyrät, niiden pituus ja paksuus, käden takaosan leveys ja paksuus, nivelten välinen etäisyys ja luun rakenne skannataan. Myös käden geometria sisältää pieniä yksityiskohtia (esimerkiksi ryppyjä iholla). Vaikka nivelten ja luiden rakenne on suhteellisen vakio, käden kudosturvotus tai mustelmat voivat vääristää alkuperäistä rakennetta. Teknologiaongelma: Jopa ottamatta huomioon amputaatiomahdollisuutta, " niveltulehdukseksi " kutsuttu sairaus voi häiritä suuresti skannerien käyttöä.
Skannerin avulla, joka koostuu kamerasta ja valaistusdiodeista (kättä skannattaessa diodit kytkeytyvät vuorotellen päälle, jolloin saadaan erilaisia käden projektioita) rakentuu kädestä kolmiulotteinen kuva. . Käsigeometrisen todennuksen luotettavuus on verrattavissa sormenjälkitunnistukseen.
Käsigeometriset todennusjärjestelmät ovat yleisiä, mikä on todiste niiden käyttäjäystävällisyydestä. Tämä vaihtoehto on houkutteleva useista syistä. Näytteenottomenettely on melko yksinkertainen eikä aseta kuvalle korkeita vaatimuksia. Tuloksena olevan mallin koko on hyvin pieni, muutama tavu. Lämpötila , kosteus tai saastuminen eivät vaikuta todennusprosessiin . Standardiin verrattaessa tehdyt laskelmat ovat hyvin yksinkertaisia ja helposti automatisoitavissa .
Käden geometriaan perustuvia tunnistusjärjestelmiä alettiin käyttää maailmassa 70-luvun alussa [8] .
Facial Geometry AuthenticationHenkilön biometrinen tunnistaminen kasvojen geometrian avulla on melko yleinen tunnistamis- ja todennusmenetelmä . Tekninen toteutus on monimutkainen matemaattinen ongelma. Ratkaisevaa tämän suunnan kehittämisessä on tullut multimediateknologioiden laaja käyttö , jolla näkee riittävän määrän videokameroita asemilla, lentokentillä, aukioilla, kaduilla, teillä ja muilla ruuhkaisilla paikoilla. Ihmiskasvojen 3D-mallin rakentamiseksi valitaan silmien, kulmakarvojen, huulten, nenän ja muiden kasvojen eri elementtien ääriviivat, lasketaan niiden välinen etäisyys ja rakennetaan sen avulla 3D-malli. Tiettyä henkilöä vastaavan ainutlaatuisen mallin määrittämiseen tarvitaan 12–40 ominaista elementtiä. Mallin tulee ottaa huomioon monet kuvan muunnelmat kasvojen käännön, kallistuksen, valaistuksen ja ilmeen muutosten yhteydessä. Tällaisten vaihtoehtojen valikoima vaihtelee tämän menetelmän käyttötarkoituksen mukaan (tunnistus, todennus, etähaku suurilta alueilta jne.). Jotkut algoritmit mahdollistavat sen, että henkilöllä on silmälasit, hattu, viikset ja parta [8] .
Kasvojen lämpömittarin todennusMenetelmä perustuu tutkimuksiin, jotka ovat osoittaneet, että kasvojen lämpömittari on jokaiselle yksilöllinen. Termogrammi saadaan infrapunakameroiden avulla . Toisin kuin kasvojen geometriatunnistus, tämä menetelmä erottaa kaksoset. Erikoisnaamioiden käyttö, plastiikkakirurgia, ihmiskehon ikääntyminen, kehon lämpötila, kasvojen ihon jäähtyminen pakkasella eivät vaikuta lämpömittarin tarkkuuteen. Todennuksen heikon laadun vuoksi menetelmää ei tällä hetkellä käytetä laajalti [9] .
Biometriselle puhetodennusmenetelmälle on ominaista helppokäyttöisyys. Tämä menetelmä ei vaadi kalliita laitteita, mikrofoni ja äänikortti riittää . Tällä hetkellä tämä tekniikka kehittyy nopeasti, koska tätä todennusmenetelmää käytetään laajalti nykyaikaisissa yrityskeskuksissa . On olemassa useita tapoja rakentaa malli äänellä. Yleensä nämä ovat erilaisia äänen taajuuden ja tilastollisten ominaisuuksien yhdistelmiä. Parametreja, kuten modulaatio , intonaatio , sävelkorkeus jne. voidaan harkita.
Puheentunnistusmenetelmän tärkein ja määrittelevä haittapuoli on menetelmän alhainen tarkkuus. Järjestelmä ei ehkä tunnista esimerkiksi flunssaista henkilöä. Tärkeä ongelma on yhden henkilön äänen ilmenemismuotojen monimuotoisuus: ääni voi muuttua terveydentilan, iän, mielialan jne. mukaan. Tämä monimuotoisuus aiheuttaa vakavia vaikeuksia eristää henkilön äänen ominaispiirteitä. Lisäksi kohinakomponentin huomioiminen on toinen tärkeä ja ratkaisematon ongelma puheen autentikoinnin käytännön käytössä. Koska toisen tyyppisten virheiden todennäköisyys tätä menetelmää käytettäessä on korkea (noin yksi prosentti), puhetodennusta käytetään valvomaan pääsyä keskisuuriin turvallisiin tiloihin, kuten tietokonelaboratorioihin, valmistusyritysten laboratorioihin jne. [7]
Käsinkirjoituksen todennusKäsinkirjoituksen biometrinen todennusmenetelmä perustuu ihmisen käden tiettyyn liikkeeseen asiakirjojen allekirjoittamisen aikana. Allekirjoituksen tallentamiseen käytetään erityisiä kyniä tai paineherkkiä pintoja . Tällainen henkilötodennus käyttää heidän allekirjoitustaan. Malli luodaan vaaditusta suojaustasosta riippuen. Allekirjoitustietoja voidaan käsitellä yleensä kahdella tavalla:
Yhdistetty (multimodaalinen) biometrinen todennusjärjestelmä käyttää erilaisia lisäyksiä useiden biometristen ominaisuuksien käyttämiseen, mikä mahdollistaa useiden biometristen tekniikoiden yhdistämisen todennusjärjestelmissä yhdeksi. Näin voit täyttää tiukimmatkin todennusjärjestelmän tehokkuusvaatimukset. Esimerkiksi sormenjälkitunnistus voidaan helposti yhdistää käsiskannaukseen. Tällainen rakenne voi käyttää kaikenlaista ihmisen biometristä tietoa ja sitä voidaan käyttää siellä, missä joutuu pakottamaan yhden biometrisen ominaisuuden rajoituksia. Yhdistetyt järjestelmät ovat luotettavampia ihmisen biometristen tietojen jäljittelemisen kannalta, koska on vaikeampaa väärentää useita ominaisuuksia kuin yksittäinen biometrinen ominaisuus.