Идентификация способы идентификации личности

Способы идентификации личности человека

Наступили времена, когда дактилоскопия, сканирование сетчатки глаза или особенности голоса из шпионских атрибутов перешли к обеспечению безопасности и комфорта в различных сферах современной жизни. Речь идет о биометрических технологиях.

Идентификация личности по биометрическим параметрам

Биометрией называется совокупность способов и устройств для идентификации человека, которые основаны на его уникальных физиологических или поведенческих характеристиках.

Этот вид идентификации может применяться для предотвращения запрещенного доступа в здания, к компьютерам, банкоматам, мобильным телефонам и так далее.

Биометрические свойства это:

• отпечатки пальцев;
• геометрия лица;
• радужная оболочка глаз;
• рисунок сетчатки;
• голос;
• почерк;
• печать на клавиатуре;
• узор вен на руках и др.

Преимущества биометрической идентификации

Биометрическая защита дает больший эффект по сравнению, например, с использованием паролей, смарт-карт, PIN-кодов, жетонов или технологии инфраструктуры открытых ключей. Это объясняется возможностью биометрии идентифицировать не устройство, но человека.

Обычные методы защиты чреваты потерей или кражей информации, которая становится открытой для незаконных пользователей. Исключительный биометрический идентификатор, например, отпечатки пальцев, является ключом, не подлежащим потере.

Классификация способов биометрии

По типу используемой информации биометрическая идентификация делится на:

• Статические способы, основанные на уникальных свойствах, данных человек от рождения и неотъемлемых от него. Физиологические показатели (геометрия ладони или папиллярный узор пальцев) являются неизменными для человека’
• Динамические способы, основанные на поведенческой (то есть динамической) характеристике личности. Эти особенности характерны для подсознательных движений при воспроизведении каких-либо действий (речи, подписи, динамики клавиатурного набора). Такие поведенческие характеристики испытывают влияние управляемых и не очень управляемых психических факторов. Из-за их переменчивости биометрические образцы должны обновляться при их использовании.

Далее будут рассмотрены способы биометрической идентификации, соответствующие видам перерабатываемой информации.

Способы идентификации личности по биометрическим параметрам

Дактилоскопия

Этот метод опознавания является самым распространенным. Он использует неповторимость папиллярных узоров пальцев для каждого человека. Специальным сканером получают изображение пальцевого отпечатка. Оно трансформируется в цифровой код и сопоставляется с шаблоном, введенным ранее.

Процесс идентификациидлитсяне больше нескольких секунд. Определенный недостаток, сдерживающий развитие этого метода, состоит в предубеждении некоторых людей, не желающих оставлять данные о своих отпечатках пальцев. Контраргумент разработчиков аппаратуры заключается в том, что информация о папиллярном узоре не хранится, а хранится только короткий идентификационный код, выстроенный по отпечатку пальца и не позволяющий воссоздать узор для сравнения. Преимуществом метода является простота в использовании, надежность и удобство.

Отождествление по форме руки

Этот статический метод основан на измерении формы кисти руки. Она также является уникальным биометрическим параметром человека. Специальное устройство позволяет получить трехмерный вид кисти. В результате получают измерения для создания уникального цифрового кода, идентифицирующего человека.

Форма кисти руки

Данный метод по своей технологии и точности сопоставим с методом отождествления по отпечатку пальца, хотя само устройство для реализации метода занимает много места. Чрезвычайно мала вероятность наличия двух идентичных кистей рук, имеющих одинаковую геометрию, хотя руки с возрастом меняются.

Сегодня идентификация по геометрии руки применяется в законодательных органах, больницах, международных аэропортах и т. д.

Аутентификация радужной оболочки

Основой этого метода является исключительность узора на радужной оболочке глаза. Для его выполнения нужна камера, чтобы получать изображение глаза с достаточным разрешением, и специальное программное обеспечение для выделения из полученного изображения рисунка на радужной оболочке. По нему и создается цифровой код, служащий для идентификации человека.

Радужная оболочка глаза

Достоинством сканеров является то, что от человека не требуют сосредотачиваться на цели, поскольку образец пятен радужной оболочки сосредоточен на поверхности глаза. Сканирование возможно на расстоянии меньше 1 м. Это удобно для использования, например, в банкоматах.

Идентификация по сетчатке глаза

Сетчатки сканируется с помощью низкоинтенсивного инфракрасного света, который направляется к кровеносным сосудам задней стенки глаза через зрачок. Сканеры сетчатки широко распространены в системах доступа на секретные объекты, поскольку у них почти не бывает неправильного разрешения доступа. Ошибки могут объясняться отклонением головы от эталонного положения и неправильной фокусировкой взгляда на источнике света.

Даже у близнецов различается капиллярный рисунок сетчатки. Вот почему этот способ может успешно использоваться для идентификации личности.

Недостатком таких систем можно отнести психологический фактор: не каждый человек может смотреть в темное отверстие, в котором в глаз что-то светит. Кроме того, эти системы чувствительны к неверной ориентации сетчатки, поэтому надо внимательно следить за положением глаза по отношению к отверстию.

Форма лица как объект для идентификации

Этот статический метод идентификации заключается в создании двух- или трехмерного образа лица человека. Камерой и специализированным программным обеспечением на изображении лица подчеркиваются контуры глаз, губ, бровей, носа и т. д. Затем вычисляют расстояния между этими элементами и прочие параметры. По этим сведениям создается образ, который для сравнения преобразуется в цифровую форму.

Этот способ относится к наиболее динамично развивающимся направлениям в индустрии биометрии. Его привлекательность основана на том, что не требуется специального дорогого оборудования. Достаточно персонального компьютера и видеокамеры. Кроме того, отсутствует физический контакт с устройствами. Не нужно прикасаться ни к чему, либо останавливаться, специально ожидая срабатывания системы.

Распознавание по рукописному почерку

Основой идентификации по почерку служит уникальность и стабильность этого фактора для каждого человека. Характеристики измеряются, переводятся в цифровой вид и подвергаются компьютерной обработке. То есть для сравнения выбирается не письмо как продукт, а сам процесс.

Распространены два метода обработки данных: обычное сравнение с образцом и динамическая верификация. Первый ненадежен, потому что подпись не всегда одинакова. Такой метод приводит к большому проценту ошибок. Динамическая верификация состоит в более сложных вычислениях. Этим методом в реальном времени регистрируются параметры самого процесса подписи: скорость движения руки на различных участках, силу давления и длительность разных этапов подписи. Это исключает подделку, так как невозможно в точности скопировать движения руки автора подписи.

Распознавание по клавиатурному почерку

Этот метод, в общем, аналогичен описанному выше, однако подпись в нем заменяется неким кодовым словом, а из оборудования нужна лишь обычная клавиатура. Основной идентификационной характеристикой является динамика клавиатурного набора кодового слова.

Согласно современным исследованиям, клавиатурный почерк обладает определенной стабильностью, благодаря чему можно однозначно идентифицировать личность. Исходными данными является время между нажатием клавиш и их удержания. Причем время между нажатием показывает темп работы, а удержания — стиль работы, то есть плавное нажатие либо резкий удар.

Вначале на этапе фильтрации удаляются данные о «служебных» клавишах – функциональных, управления курсором и т. д.

Потом выделяются следующие характеристики пользователя:

• число ошибок в процессе набора;
• время между нажатиями на клавиши;
• скорость набора.
• время на удержание клавиш;
• аритмичность при наборе.

Распознавание по голосу

Биометрический метод идентификации голоса удобен в применении. Причинами его внедрения являются широкое распространение телефонных сетей и встраивание микрофонов в компьютеры. Недостатками можно считать факторы, оказывающие влияние на распознавание: помехи в микрофонах, окружающие шумы, ошибки в процессе произнесения, разное эмоциональное состояние человека при идентификации и т. п.

Главное в построении устройств аутентификации по голосу – выбор параметров, лучше всего описывающих индивидуальность голоса. Эти параметры сигнала называются признаками индивидуальности. Такие признаки, кроме данных об особенностях голоса, должны иметь и другие свойств. Например, они должны легко измеряться, и мало зависеть от шумов и помех. Кроме того, они должны обладать стабильностью во времени и сопротивляться имитации.

Разработаны системы с применением метода комбинированного анализа голоса с мимикой. Оказывается, мимика говорящего отличает только его и будет иной у произносящего те же слова другого человека.

Термографическое наблюдение лицевых артерий и вен

Идентификация человека по лицу сильно упрощаются, если перейти в инфракрасный диапазон световых волн. Термография идентифицируемого лица выявляет уникальность расположения на лице артерий, снабжающих кожу кровью. Вопроса подсветки для этих биометрических устройств не существует, поскольку они воспринимают лишь температурные перепады лица и свет им не нужен. Эффективность распознавания не зависит от перегрева или переохлаждения лица, естественного старения личности, пластических операций, так как они не изменяют внутреннее положение сосудов.

Способом лицевой термографии можно различать близнецов, лицевые кровеносные сосуды которых сильно различаются.

В этом способе идентификации используется специализированная видеокамера инфракрасного дальнего диапазона.

Идентификация по венам руки

На биометрическом рынке присутствуют устройства, которые построены на анализе индивидуального расположения вен на руках. Во внимание принимается рисунок вен, расположенных на тыльной стороне кисти сжатой в кулак руки. Наблюдение за рисунком вен осуществляет телевизионная камера при инфракрасной подсветке. При вводе изображения производится его бинаризация, выделяющая вены. Подобное оборудование производит единственная английская фирма Vinchek.

Венозная система руки

Перспективы биометрии

Доминирующим способом идентификации личности по-прежнему остается распознавание отпечатков пальцев. Для этого существуют две главные причины:

• во многих странах начался переход на паспорта с биометрическими данными;
• разработка обновленных моделей сканеров пальцевых отпечатков для применения в маленьких устройствах (сотовые телефоны, карманные ПК, ноутбуки).

Существенное расширение можно ожидать в секторе идентификации по подписи в связи с широким внедрением цифровой электронной подписи. Распознавание голоса тоже может набрать обороты благодаря реализации крупных проектов в строительстве интеллектуальных зданий.

Основные прогнозы сводятся к тому, что внедрение биометрических устройств безопасности в скором будущем приобретет лавинный характер. Борьба с глобальным терроризмом потребует практического использования любых достижений в этой сфере. Благодаря интенсивному развитию мультимедийных и цифровых технологий и дальнейшее их удешевление позволят разработать и внедрить принципиально новые системы идентификации.

Определенные биометрические технологии сейчас проходят стадию разработки и некоторые из них признаны перспективными:

1. термограмма лица в инфракрасном диапазоне;
2. характеристики ДНК;
3. спектроскопия кожи пальцев;
4. отпечатки ладоней;
5. форма ушной раковины;
6. параметры походки человека;
7. индивидуальные запахи человека;
8. уровень солености кожи.

Эти способы биометрической идентификации на сегодняшний день можно считать сформировавшимися. Возможно, скоро они перейдут от научных исследований к коммерческим технологиям.

Источник

Комплексный подход при идентификации личности

В криптографии алгоритм шифрования считается алгоритмом низкой стойкости (вне зависимости от реализации), если его секрет основан на тайне построения алгоритма или тайне постоянных таблиц шифрования, то есть на информации, которой владеет один человек или несколько. Данное утверждение было проверено многовековой историей.

Виды биометрической идентификации личности

В наши дни необыкновенно востребованной оказалась биометрическая идентификация личности. Выделяют следующие биометрические системы:

• биометрия по голосу;
• биометрия по чертам лица (характерные точки на лице человека);
• биометрия по папиллярному рисунку пальца человека;
• биометрия по строению вен пальца или ладони;
• биометрия по строению радужной оболочки глаза;
• биометрия по сетчатке глаза;
• биометрия по ДНК;
• биометрия по почерку;
• биометрия по особенностям набора текста на клавиатуре ПК;
• биометрия по термограмме лица;
• биометрия по форме ушной раковины;
• биометрия по походке;
• биометрия по отражению ИК-потока от кожи;
• биометрия по движению губ;
• биометрия по запаху тела;
• биометрия по кардиограмме;
• биометрия по геометрии кисти руки.

Очевидно, что приведенный список неполный, но основные системы в нем указаны.

Мировой рынок систем контроля доступа на базе дактилоскопических считывателей достиг 2,51 млрд долларов в 2014 г. Ожидается, что в 2022 г. эта цифра вырастет более чем в 1,5 раза – до 4,41 млрд долларов. Основной драйвер роста – криминогенные и террористические угрозы. Спрос на дактилоскопические СКУД демонстрируют сегменты: коммерческие предприятия и здания, потребительская электроника, военная и гражданская оборона, государственные структуры, здравоохранение, банки и финансы. Коммерческий сектор доминирует в структуре продаж с долей более 30%. Продажи дактилоскопических СКУД в госсекторе будут ежегодно расти на 6,5% в период с 2015 по 2022 гг.

Идентификация по отпечаткам пальцев
Наибольшее распространение получила биометрия по папиллярному рисунку пальца человека. В Скотланд-Ярде ее используют с 1894 г. (рис. 1).

Вероятность того, что у двух людей окажутся совершенно одинаковые отпечатки пальцев, равна 1 к 64х109. Казалось бы, что найдена наиболее успешная технология идентификации человека. Однако при автоматическом анализе результаты гораздо скромнее. Машина, в отличие от человека, не обладает интеллектом и работает по жестко заданному алгоритму, поэтому необходима формализация параметров. Отпечатки пальцев классифицируют не менее чем по 15 признакам (рис. 2).

Далее надо задать диапазоны допусков параметра, погрешность на деформацию рисунка папиллярных узоров, поэтому надежность данного алгоритма значительно ниже потенциальных возможностей метода.

Говоря о надежности современных коммерческих систем распознавания личности по отпечаткам пальцев, можно привести следующие среднестатистические характеристики: FAR – 0,001%, FRR – около 0,01% (при проведении идентификации в идеальных лабораторных условиях).

• FAR (False Acceptance Rate) – вероятность несанкционированного допуска (ошибка первого рода): выраженное в процентах число допусков системой неавторизованных лиц;
• FRR (False Rejection Rate) – вероятность ложного задержания (ошибка второго рода): выраженное в процентах число отказов в допуске системой авторизованных лиц

У метода есть и важный недостаток. Порядка 1% пальцев не читаются с помощью стандартных считывателей папиллярных рисунков. Плохо распознаются отпечатки при сухой коже, а также у определенной категории людей со слабо выраженными папиллярными рисунками, в частности, у людей азиатского происхождения. Невозможность идентификации иногда связана с профессией человека: из-за работы на химическом производстве или сильного загрязнения рисунок пальцев становится нечетким.

Другая проблема заключается в простоте получения злоумышленником идентифицирующего признака, ведь люди оставляют свои отпечатки на любом предмете, к которому прикоснулись.

К достоинству данной технологии можно отнести ее низкую стоимость: в пределах от 100 до 1000 долларов.

Идентификация по чертам лица
Биометрия по геометрии лица (анализ характерных точек на лице человека) является второй по распространенности на рынке биометрических систем. Она представляет собой дистанционный контроль, поэтому может использоваться без учета желания идентифицируемого объекта, что делает ее привлекательной для антитеррористической деятельности. Впрочем, у террористов есть свои хитрости и уловки: они натягивают кепку на глаза, опускают взгляд, слегка отворачиваются от камеры, надевают темные очки и т.д., что значительно снижает вероятность правильной идентификации.

Данная технология не может различить близнецов, кроме того требуется видеоизображение с высоким разрешением и качественным освещением (хорошим соотношением сигнал/шум). Таким образом, данная технология работает только с заинтересованным пользователем и имеет ряд объективных ограничений по применению.

Идентификация по строению вен
Биометрия по строению вен пальца, ладони, руки имеет высокую степень технического совершенства и сложна с точки зрения обхода системы, так как трудно создать муляж биометрического признака (рис. 4).

Наивысшие показатели FAR и FRR имеет биометрия по радужной оболочке (рис. 5) и сетчатке глаза (рис. 6).

Данные биометрические характеристики практически невозможно подделать, а огромное количество идентификационных признаков позволяет получить исключительно высокие показатели системы.

Единственным, но очень весомым недостатком метода является высокая стоимость (около 5 тыс. долларов), что делает возможным его применение только на особо важных объектах.

Остальные биометрические технологии идентификации личности не нашли широкого применения из-за сложности реализации (например, биометрия по ДНК), из-за плохой повторяемости признака самим человеком (например, биометрия по походке, движению губ и т.д.) и недостаточной изученности (биометрия по кардиограмме).

Идентификация по теплограмме лица
Оригинальным методом является биометрия по термограмме лица человека, она получила распространение в связи с развитием и широким внедрением в нашу жизнь тепловизионных приборов (рис. 7).

Однако предполагается, что такая технология вряд ли найдет широкое применение. Сдерживающими факторами являются цена (стоимость тепловизора не менее 1,5 тыс. долларов) и повторяемость биометрического признака. Термограмм а человека может непредсказуемо измениться, даже если он просто выпьет чашку горячего чая. Аналогичные соображения можно высказать и про другие методы (например, биометрия по запаху тела).

Биометрические методы активно развиваются, и думается, что вскоре мы узнаем о новых способах биометрической идентификации.

Сочетание биометрических методов

Однозначных и идеальных технологий пока не существует. Где не справляется один, гораздо лучшие результаты покажут два или более метода, работающие совместно. В данном случае речь идет о бимодальной (би – два, модальность от лат. modus – способ) или многомодальной биометрии. На рис. 8 представлен считыватель, производящий анализ двух пальцев одновременно. В данных вариациях можно использовать биометрические признаки по принципу «два совпадения из двух» или «один из двух», то есть строить различные схемы анализа, используя логические сочетания «и», «или». В этом случае биометрический метод регистрации один – отпечаток пальца.

Гораздо лучшие результаты дает применение двух различных методов, например анализ отпечатка пальца и строение вен пальца или отпечатка пальца и формы руки (рис. 9).

Вещественные идентификаторы

Выделяют несколько типов вещественных идентификаторов:

• идентификаторы с перфорационным кодированием (рис. 10);
• идентификаторы со встроенными пассивными радиоэлементами или магнитами (рис. 11);
• идентификаторы с линейным и двухмерным штриховым кодированием (рис. 12, 13);
• идентификационные карты с магнитным кодированием (рис. 14);
• идентификационные карты с оптической памятью (рис. 15);
• идентификационные карты с голографической памятью (рис. 16);
• идентификационные Smart-карты (карты с искусственным интеллектом) (рис. 17);
• бесконтактные идентификаторы RFID (технология Ргохimity) (рис. 18);
• идентификационные карты Wiegand (рис. 19);
• электронные ключи Touch Memory (рис. 20).

Рис. 10. Идентификатор с перфорационным кодированием	Рис. 11. Идентификатор со встроенными пассивными радиоэлементами или магнитами
Рис. 12. Идентификатор с линейным штриховым кодированием	Рис. 13. Идентификатор с двухмерным штриховым кодированием
Рис. 14. Идентификационная карта с магнитным кодированием	Рис. 15. Идентификационная карта с оптической памятью
Рис. 16. Идентификационная карта с голографической памятью	Рис. 17. Идентификационная Smart-карта (карты с искусственным интеллектом)
Рис. 18. Бесконтактные идентификаторы RFID	Рис. 19. Идентификационная карта Wiegand
Рис. 20. Электронные ключи (Touch Memory)

Особенности исполнения
Нецифровые носители кода (идентификаторы) характеризуются низкой устойчивостью к влиянию внешних воздействий. Идентификационные карты с перфорационным и штриховым кодированием критичны к загрязнению области, содержащей индивидуальный код.

Идентификационные карты с оптической и голографической памятью обеспечивают корректное считывание при выполнении условия прозрачности защитного слоя поля данных.

Идентификаторы со встроенными пассивными радиоэлементами или магнитами подвержены изменению их технических параметров под действием времени или меняющихся условий внешней среды.

Корректность считывания идентификационных карт с магнитным кодированием находится в зависимости от скорости протягивания магнитной полосы вдоль считывающей магнитной головки.

Достоверность считывания
Наивысшей достоверностью считывания обладают системы, использующие методы, где в основу считывания положен цифровой обмен данными. К таким вещественным идентификаторам относятся:

• идентификационная карта Wiegand;
• электронные ключи iButton (Touch Memory);
• идентификационная Smart-карта;
• бесконтактные идентификаторы RFID.

Наименьшей имитостойкостью обладают системы, использующие следующие типы идентификаторов:

• идентификаторы с перфорационным кодированием;
• идентификаторы со встроенными пассивными радиоэлементами или магнитами;
• идентификаторы с линейным и двухмерным штриховым кодированием;
• идентификационные карты с магнитным кодированием;
• электронные ключи iButton (Touch Memory) типа DS1990A.

Наилучшую имитостойкость демонстрируют системы с такими типами идентификаторов:

• идентификационные карты с оптической памятью;
• идентификационная карта с голографической памятью;
• идентификационная карта Wiegand;
• электронные ключи iButton (Touch Memory), за исключением типа DS1990A (нет защиты от копирования данных);
• идентификационная Smart-карта.

Обобщенные параметры данных идентификатров приведены в таблице на стр. 70.

Надежность – стоимость – эффективность

Чтобы повысить надежность идентификации личности человека и получить желаемый критерий «стоимость/эффективность», в одной системе следует сочетать три идентификатора: вещественный, информационно-смысловой и биометрический.

Мультифакторная аутентификация подразумевает подтверждение личности на основе нескольких факторов. Такие факторы делят на три категории: «Что человек имеет», «Что человек знает», «Кем человек является». Соответственно выделяют вещественные идентификаторы, PIN, пароли, биологические признаки. К отдельному типу факторв причисляют одноразовые пароли (One Time Password, OTP), которые набирают популярность в Европе и США. Ожидается, что рынок решений на основе мультифакторной аутентификации достигнет 9,60 млрд в 2020 г. Темп ежегодного роста в период с 2015 по 2020 гг. составит 17,7%.

Производители, задающие тон развития рынка мультифакторной аутентификации: RSA Security (США), Vasco Data Security (США), Gemalto (Нидерланды), Safran (Франция), Fujitsu (Япония), CA Technologies (США), NEC Corporation (Япония), Cross Match Technologies (США), HID Global (США) и 3M (США).

Среди биометрических идентификаторов наиболее привлекательны системы, использующие не менее двух методов идентификации с включением биометрии по строению вен пальца и руки. Среди вещественных идентификаторов следует уделить внимание бесконтактным идентификаторам на базе RFID с обязательной защитой информации от копирования и несанкционированной перезаписи.

Источник