Биометрические технологии

         Технологии 

         Статистические  методы идентификации 

         Отпечатки пальцев

         Идентификация человека по отпечаткам пальцев — самый распространенный способ, использующийся биометрическими системами защиты информации. Впрочем, это не удивительно: дактилоскопию начали применять на практике уже в XIX веке. Сегодня же существует целых три технологии, так называемого, «снятия пальчиков». Первая из них наиболее очевидна. Это использование оптических сканеров. Принцип действия этих устройств практически идентичен принципам работы обычных сканеров. Основная роль отводится внутреннему источнику света, нескольким призмам и линзам. Главное достоинство оптических сканеров — это их дешевизна. Недостатков, к сожалению, больше. Во-первых, это весьма капризные приборы, требующие постоянного ухода. Пыль, грязь и царапины могут сыграть злую шутку с пользователями, которым система откажет в допуске. Кроме того, отпечаток, полученный с помощью оптического сканера, очень сильно зависит от состояния кожи. Жирная или, наоборот, сухая и уж тем более потрескавшаяся кожа может послужить причиной размытости изображения и невозможности идентификации личности.

         Вторая  технология основана на использовании не оптических, а электрических сканеров. Суть ее заключается в следующем. Пользователь прикладывает палец к специальной пластине, которая состоит из кремниевой подложки, содержащей 90 тысяч конденсаторных пластин с шагом считывания 500 тнд. При этом получается своеобразный конденсатор. Одна пластина — это поверхность сенсора, вторая — палец человека. А поскольку потенциал электрического поля внутри конденсатора зависит от расстояния между пластинами, то карта этого поля повторяет папиллярный рисунок пальца. Ну а дальше все просто. Электрическое поле измеряется, а полученные данные преобразуются в очень точное восьмибитовое растровое изображение.

         К достоинствам этой технологии можно отнести очень высокую точность получаемого отпечатка пальца, не зависящую от состояния кожи пользователя. Система прекрасно сработает даже в том случае, если палец человека испачкан. Кроме того, само устройство имеет маленькие размеры, что позволяет использовать его во многих местах. Но есть у электрического сканера и недостатки. Во-первых, изготовление сенсора, содержащего 90 тысяч конденсаторных пластин,— удовольствие довольно дорогое. Кроме того, кремниевый кристалл, лежащий в основе сканера, требует герметичной оболочки. А это накладывает дополнительные ограничения на условия применения системы, в частности на внешнюю среду, наличие вибрации и ударов. Ну и третий недостаток электрических сенсоров — это отказ от работы при наличии сильного электромагнитного излучения.

         Третья  технология идентификации человека по отпечаткам пальцев — TactileSense, разработанная компанией Who Vision Systems. В этих сканерах используется специальный полимерный материал, чувствительный к разности электрического поля между гребнями и впадинами кожи. То есть фактически принцип работы устройств такой же, как и у электрических сканеров. Вот только у них есть ряд преимуществ. Во-первых, стоимость производства полимерного сенсора в сотни раз меньше, чем цена кремниевого. Кроме того, отсутствие хрупкой основы обеспечивает высокую прочность как поверхности сканера, так и всего устройства. Ну и третье преимущество TactileSense — это миниатюрные размеры сенсора. Фактически для получения отпечатка нужна только пластинка площадью, равной площади подушечки пальца, и толщиной всего 0,075 мм. К этому нужно добавить небольшую электронную начинку. Получившийся результат настолько мал, что его можно без какого-либо ущерба встроить практически в любое компьютерное устройство.  

         Глаза

         У человеческого глаза есть две уникальные для каждого человека характеристики. Это сетчатка и радужная оболочка. Первую для построения биометрических систем обеспечения информационной безопасности используют уже давно. В этих системах сканер определяет либо рисунок кровеносных сосудов глазного дна, либо отражающие и поглощающие характеристики самой сетчатки. Обе эти технологии считаются самыми надежными среди биометрических. Сетчатку невозможно подделать, ее нельзя сфотографировать или снять откуда-нибудь, как отпечаток пальца. Правда, недостатков у систем, работающих с сетчаткой глаза, более чем достаточно. Во-первых, это высокая стоимость сканеров и их большие габариты. Во-вторых, долгое время анализа полученного изображения (не менее одной минуты). Третий недостаток — неприятная для человека процедура сканирования. Дело в том, что пользователь должен во время этого процесса смотреть в определенную точку. Причем сканирование осуществляется с помощью инфракрасного луча, из-за чего человек испытывает болезненные ощущения. Ну и последний недостаток использования сетчатки глаза в биометрии — значительное ухудшение качества снимка при некоторых заболеваниях, например при катаракте. А это значит, что люди с ухудшенным зрением не смогут воспользоваться этой технологией.

         Недостатки  идентификации человека по сетчатке глаза привели к тому, что эта технология плохо подходит для использования в системах защиты информации. Поэтому наибольшее распространение она получила в системах доступа на секретные научные и военные объекты.

         По-другому  обстоят дела с системами, использующими для идентификации радужную оболочку глаза. Для их работы нужны только специальное программное обеспечение и камера. Принцип работы таких систем очень прост. Камера снимает лицо человека. Программа из полученного изображения выделяет радужную оболочку. Затем по определенному алгоритму строится цифровой код, по которому и осуществляется идентификация. У такого решения немало достоинств. Во-первых, небольшая цена. Во-вторых, ослабленное зрение не препятствует сканированию и кодированию идентифицирующих параметров. Ну и, в-третьих, камера не доставляет никакого дискомфорта пользователям.  

         Лицо

         На сегодняшний день существует две биометрические технологии, использующие для идентификации человека его лицо. Первая довольно очевидна. Ее основу составляет специальное программное обеспечение, которое получает изображение с самой обычной веб-камеры и обрабатывает его. На лице выделяются отдельные объекты (брови, глаза, нос, губы), для каждого из которых вычисляются параметры, полностью его определяющие. При этом многие современные системы строят трехмерный образ лица человека. Это нужно для того, чтобы идентификация оказалась возможной, например, при наклоне головы и повороте под небольшим углом.

         Достоинство у подобных систем одно — это цена. Ведь для работы нужны только специальное программное обеспечение и веб-камера, которая уже стала привычным атрибутом многих компьютеров. Ну а теперь поговорим о недостатках идентификации человека по форме лица. Их гораздо больше. Самый главный минус — низкая точность. Человек во время идентификации может не так повернуть голову, или его лицо может иметь не то выражение, которое хранится в базе данных. Кроме того, система, скорее всего, откажет в доступе женщине, которая накрасилась не так, как обычно, например изменив форму бровей. Можно еще вспомнить и близнецов, форма лица которых практически идентична.

         Вторая  технология, основанная на идентификации человека по его лицу, использует термограмму. Используются  артерии человека, которых на лице довольно много, и которые выделяют тепло. Поэтому, сфотографировав пользователя с помощью специальной инфракрасной камеры, система получает своеобразную «карту» расположения артерий, которая и называется термограммой. У каждого человека она различна. Даже у однояйцовых близнецов артерии расположены по-разному. А поэтому надежность этого метода достаточно высока. К сожалению, он появился недавно и пока не получил большого распространения.  

         Ладонь

         Так же как и в предыдущем случае, существует два способа идентификации человека по ладони. В первом используется ее форма. Основой системы является специальное устройство. Оно состоит из камеры и нескольких подсвечивающих диодов. Главная задача этого устройства — построить трехмерный образ ладони, который потом сравнивается с эталонными данными. Надежность этого способа идентификации довольно велика. Вот только прибор, сканирующий ладонь,— устройство довольно хрупкое. А поэтому условия его использования сильно ограничены. Та же к недостатком можно отнести то, что какое-либо заболевание (например, артрит) может помешать работе сканера.

         Вторая  биометрическая технология, использующая ладонь человека, использует для идентификации термограмму. В общем, этот способ полностью идентичен определению пользователя по термограмме лица, так что его достоинства и недостатки точно такие же.  

         Динамические  методы идентификации 

         Голос

         Идентификация по голосу использует акустические особенности речи, которые различны и в какой-то мере уникальны. Эти акустические образцы отражают как анатомию (например, размер и форму горла и рта), а также приобретенные привычки (громкость голоса, манера разговора). Преобразование этих образцов в голосовые модели (также называемые отпечатками голоса) наделило данный способ идентификации названием «поведенческая биометрия». Биометрическая технология разбивает каждое произнесенное слово на несколько сегментов. Этот голосовой отпечаток хранится как некий математический код. Для успешной идентификации человека просят ответить на три вопроса, ответы на которые легко запомнить. Например: фамилия, имя, отчество; дата рождения. Некоторые современные системы создают модель голоса и могут сопоставлять ее с любой фразой, произнесенной человеком.

         Главными  достоинствами систем, идентифицирующих людей по голосу, являются низкая цена и удобство как для пользователей, так и для администраторов. И действительно, все, что нужно,— это специальное программное обеспечение и микрофон, подключенный к компьютеру. К недостаткам биометрических систем, использующих голос, в первую очередь следует отнести довольно низкую надежность. Дело в том, что, используя современные высококачественные устройства, можно записать и воспроизвести голос человека и нет никакой гарантии, что система распознает подделку. Кроме того, простуда может немного изменить голос пользователя, в результате чего ему будет отказано в доступе.  

         Подчерк

         Как правило, для этого вида идентификации  человека используется его подпись (иногда написание кодового слова). Цифровой код идентификации формируется в зависимости от необходимой степени защиты и наличия оборудования (графический планшет, экран карманного компьютера Palm и т. д.) либо по самой подписи (для идентификации используется просто степень совпадения двух картинок), либо по подписи и динамическим характеристикам написания. Этот способ использует анализ динамичности подписи для идентификации человека. Технология основана на измерении скорости, нажима и стороны наклона в момент подписи. Одно из возможных применений — сфера электронного бизнеса. Данные методы позволяют исключить субъективный фактор (например оператор банка при оформлении документов) и значительно снизить вероятность ошибок при принятии решения. Одним из факторов, которые определяет преимущество автоматических методов идентификации путем анализа почерка по сравнению с классическими методами верификации, является возможность использования динамических характеристик почерка. 

         Клавиатурный  подчерк

         Дело  в том, что каждый человек по-своему набирает текст на клавиатуре. Поэтому по определенным характеристикам можно идентифицировать пользователя с довольно высокой точностью. Плюсы подобных систем очевидны. Во-первых, не нужно никакое дополнительное оборудование. Во-вторых, идентификация очень удобна для пользователя: вроде бы он вводит обычный пароль, а на самом деле система точно определяет, имеет ли право сидящий за компьютером на доступ к информации. Главный недостаток использования клавиатурного почерка для идентификации личности — временное изменение этого самого почерка у пользователей под влиянием стрессовых ситуаций. Что, в свою очередь, может привести к отказу в доступе человеку, имеющему на это право.

         Параметры биометрических систем

         На  сегодняшний день все биометрические технологии являются вероятностными, ни одна из них не способна гарантировать  полное отсутствие ошибок FAR/FRR, и нередко данное обстоятельство служит основой для не слишком корректной критики биометрии.  Существуют два основных видов ошибок: FRR и FAR. FRR(False Rejection Rate) — процент ошибочных отказов, когда система отказывает в доступе авторизованному пользователю; FAR(False Acceptance Rate) — процент ошибочных допусков, когда доступ к системе ошибочно предоставляется неавторизованному пользователю. Необходимо знать оба параметра системы (FRR и FAR), особенно если они были получены в результате лабораторных тестов либо анализа результатов ежедневного использования. Кроме того, намереваясь приобрести ту или иную биометрическую систему, вы должны вначале выяснить ее уязвимые места: