С помощью специального устройства, состоящего из камеры и нескольких подсвечивающих диодов (включаясь по очереди, они дают разные проекции ладони), строится трехмерный образ кисти руки. С помощью инфракрасной камеры считывается рисунок вен на лицевой стороне ладони или кисти руки, полученная картинка обрабатывается и по схеме расположения вен формируется цифровая свертка. Современные сканирующие устройства не требуют непосредственного контакта ладони с поверхностью сканера. Соответственно, при их использовании не предъявляются жесткие требования к чистоте, влажности, температуре рук. Процедура сканирования занимает несколько секунд, удобна для пользователя, а сам метод не встречает негативной реакции со сторон общества.
В плане надежности идентификация по геометрии кисти сравнима с
идентификацией по отпечатку пальца, хотя устройство для считывания отпечатков
ладоней занимает больше места. Существенным недостатком является и высокая
стоимость устройств сканирования - около 300$, не выключая затрат на ПО.
2.1.3 Аутентификация по геометрии лица
Методы проверки подлинности с использование изображения лица стали стандартом де-факто ещё до широкого распространения компьютерных систем. Так практически все документы, удостоверяющие личность, содержат фотографию лица аутентифицируемого субъекта. Этот способ распознавания является наиболее естественным для человека и поэтому не встречает никакого сопротивления со стороны общества.
В плане технической реализации она представляет собой более сложную (с математической точки зрения) задачу, нежели распознавание отпечатков пальцев, и требует более дорогостоящей аппаратуры (цифровой видео- или фотокамеры и платы захвата видеоизображения). После получения изображения система анализирует параметры лица (например, расстояние между глазами и носом). У этого метода есть один существенный плюс: для хранения данных об одном образце идентификационного шаблона требуется совсем немного памяти. А все потому, что, как выяснилось, человеческое лицо можно "разобрать" на относительно небольшое количество участков, неизменных у всех людей. Например, для вычисления уникального шаблона, соответствующего конкретному человеку, требуется всего от 12 до 40 характерных участков.
При построении трехмерного образа лица человека на нем выделяются контуры бровей, глаз, носа, губ и т. д., вычисляется расстояние между ними и строится не просто образ, а еще и множество его вариантов на случаи поворота лица, наклона, изменения выражения. Число образов варьируется в зависимости от целей применения данного способа (для аутентификации, верификации, удаленного поиска на больших территориях и т. д.).
Наиболее распространенными устройствами, способные получить двумерное изображение лица пользователя являются веб-камеры. Использование недорогого оборудования негативно сказывается на надежности системы. Отрицательное влияние также оказывает изменяющееся освещение.
Современные алгоритмы способны компенсировать наличие очков, усов и бороды, а также дополнительных аксессуаров на лице исследуемого индивида даже на двухмерном изображении. Для этой цели обычно используется сканирование лица в инфракрасном диапазоне. Однако основной проблемой использования двумерных изображений является уязвимость к атакам с использованием муляжей. Для обмана таких систем достаточно использовать фотографию субъекта. Соответственно, можно сделать вывод о том, что широкое распространение может получить только подход с использованием двумерного изображения лица в качестве идентификатора.
Способ основан на исследованиях, которые показали, что термограмма лица
уникальна для каждого человека. Термограмма получается с помощью камер
инфракрасного диапазона. В отличие от аутентификации по геометрии лица, данный
метод различает близнецов. Использование специальных масок, проведение
пластических операций, старение организма человека, температура тела,
охлаждение кожи лица в морозную погоду не влияют на точность термограммы. Из-за
невысокого качества аутентификации, метод на данный момент не имеет широкого
распространения.
2.1.5
Аутентификация по радужке глаза
Радужная оболочка глаза является уникальной характеристикой человека. Её рисунок формируется на восьмом месяце внутриутробного развития, окончательно стабилизируется в возрасте около 2х лет и практически не изменяется в течение жизни, кроме как в результате сильных травм или резких патологий. Заметим также, что оболочки правого и левого глаза по рисунку существенно различаются. Данный метод в настоящее время является одним из наиболее точных.
Качество современных устройств получения изображения радужной оболочки в совокупности с разработанными алгоритмами позволяет достигать достаточной надежности для использования данного метода в режиме чистой идентификации. Однако стоимость устройств, позволяющих получить настолько качественные изображения, составляет несколько тысяч долларов США и ограничивает их применение организациями, в которых предъявляются очень высокие требования к безопасности. Также существуют реализации систем на базе простых и дешевых цифровых фотокамер с высоким разрешением, однако их надежность является более низкой.
Преимущество сканеров для радужной оболочки состоит в том, что они не требуют от пользователя сосредоточиться на цели, потому что образец пятен на радужной оболочке находится на поверхности глаза. Однако, такие системы также нельзя назвать идеальными. Несмотря на то, что снимок делается практически мгновенно, пользователю необходимо занять правильное положение по отношению к считывающему устройству таким образом, чтобы расстояние до глаза составляло определенную величину. Это значение может быть различным для разных устройств, но в общем случае составляет несколько десятков сантиметров.
Кроме того, как и любой другой физиологический
признак, изображение радужной оболочки не защищено от копирования и
воспроизведения злоумышленником. Достаточно качественное изображение радужной
оболочки возможно получить с помощью фотографии, а затем использовать в
системе, не предусматривающей физический контроль процедуры проверки.
2.1.6 Аутентификация по сетчатке глаза
Метод аутентификации по сетчатке глаза получил практическое применение сравнительно недавно - где-то в середине 50-х годов теперь уже прошлого века. Именно тогда было доказано, что даже у близнецов рисунок кровеносных сосудов сетчатки не совпадает. Для того чтобы зарегистрироваться в специальном устройстве, достаточно посмотреть в глазок камеры менее минуты. За это время система успевает подсветить сетчатку и получить обратно отраженный сигнал. Для сканирования сетчатки используется инфракрасное излучение низкой интенсивности, направленное через зрачок к кровеносным сосудам на задней стенке глаза. Из полученного сигнала выделяется несколько сотен первоначальных характерных точек, информация о которых усредняется и сохраняется в кодированном файле.
К недостаткам подобных систем следует в первую очередь
отнести психологический фактор: не всякому человеку приятно смотреть в
неведомое темное отверстие, где что-то светит в глаз. К тому же смотреть надо
очень аккуратно, так как подобные системы, как правило, чувствительны к
неправильной ориентации сетчатки. Сканеры для сетчатки глаза получили большое
распространение для доступа к сверхсекретным системам, поскольку гарантируют
один из самых низких процентов отказа в доступе для зарегистрированных
пользователей и почти нулевой процент ошибок.
2.2 Динамические методы
2.2.1 Аутентификация по голосу
Аутентификация человека по голосу также является одним из традиционных способов распознавания, применяемым повсеместно. Использование голоса является одним из наиболее удобных для пользователя методов. Произнесение требуемой фразы не требует непосредственного контакта пользователя с каким-либо элементом системы. Существует достаточно много способов построения кода идентификации по голосу; как правило, это различные сочетания частотных и статистических характеристик голоса. Здесь могут оцениваться такие параметры, как высота тона, модуляция, интонация и т. п. В отличие от распознавания внешности, данный метод не требует дорогостоящей аппаратуры - достаточно звуковой платы и микрофона. Встроенные устройства звукозаписи присутствуют практически во всех моделях ноутбуков и других цифровых устройств. Внешний микрофон для ПК имеет стоимость в несколько долларов США. В целом можно говорить о том, что по стоимости и удобству данный метод определенно можно назвать наиболее привлекательным.
Несмотря на данные преимущества, голосовые методы обладают невысокой надежностью. Негативно на ней сказываются ещё и то, что голос меняется с возрастом, а также при различных заболеваниях и нарушениях в организме.
Пользователю также необходимо знать парольную фразу,
что является существенным минусом, поскольку её можно подслушать во время
процедуры. Более того не существует особых преград для того, чтобы записать и в
дальнейшем использовать реальную голосовую запись для получения несанкционированного
доступа. Таким образом, можно говорить о том, что использование голоса возможно
в современных биометрических системах исключительно в роли идентификатора.
2.2.2 Аутентификация по рукописному почерку
Рукописная подпись - один из классических способов проверки личности, применяемый уже несколько столетий в юридической практике, банковском деле и торговле. Относительно долгая история использования подписи обеспечивает лояльность со стороны пользователей к этому биометрическому параметру.
Существует два подхода к использованию подписи:
. Статический, при котором сравнивается изображение подписей. Из-за того, что подпись не может быть всегда одинаковой, этот метод работает с большим процентом ошибок.
. Динамический, который требует намного более сложных вычислений и позволяет в реальном времени фиксировать параметры процесса подписи, такие, как скорость движения руки на разных участках, сила давления и длительность различных этапов подписи. Это дает гарантии того, что подпись не сможет подделать даже опытный графолог, поскольку никто не в состоянии в точности скопировать поведение руки владельца подписи.
Для получения информации о биометрических характеристиках подписи при динамическом подходе всеми современными системами используются графические планшеты (дигитайзеры). Стоимость такого устройства зависит от его характеристик и начинается приблизительно от 100$. Более дорогие дигитайзеры позволяют получать больше признаков.
Пользователь, используя дигитайзер и ручку, имитирует свою обычную подпись, а система считывает параметры движения и сверяет их с теми, что были заранее введены в базу данных. При совпадении образа подписи с эталоном система прикрепляет к подписываемому документу информацию об имени пользователя, адрес его электронной почты, должность, текущее время и дату, параметры подписи, включающие несколько десятков характеристик динамики движения (направление, скорость, ускорение) и другие. Эти данные шифруются, затем для них вычисляется контрольная сумма, и все это шифруется еще раз, образуя так называемую биометрическую метку. Для настройки системы вновь зарегистрированный пользователь выполняет процедуру подписания документа от пяти до десяти раз, что позволяет получить усредненные показатели и доверительный интервал. Впервые данную технологию использовала компания PenOp.
Идентификацию по подписи нельзя использовать повсюду -
в частности, этот метод проблематично применять для ограничения доступа в
помещения или для доступа в компьютерные сети. Однако в некоторых областях,
например, в банковской сфере, а также всюду, где происходит оформление важных
документов, проверка правильности подписи может стать самым эффективным, а
главное, необременительным и незаметным способом.
2.2.3 Аутентификация по клавиатурному почерку
Метод в целом аналогичен вышеописанному, но вместо
росписи в нем используется некое кодовое слово (если используется личный пароль
пользователя, такую аутентификацию называют двухфакторной), и не требуется
никакого специального оборудования, кроме стандартной клавиатуры. В качестве
основной характеристики, по которой строится свертка для идентификации,
выступает динамика набора кодового слова.
3.
Решения, использующие дактилоскопические методы
К настоящему времени компьютерные дактилоскопические системы достигли такого совершенства, что позволяют правильно идентифицировать человека по его отпечаткам пальцев более чем в 99% случаев. Конкурс, проведенный Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) министерства торговли США, выявил тройку призеров среди таких систем. Специалисты NIST провели всестороннее тестирование 34 представленных на рынке систем идентификации по отпечаткам пальцев, разработанных 18 различными компаниями. Финансировалось исследование министерством юстиции США в рамках программы интеграции систем идентификации по отпечаткам пальцев, используемых в ФБР и в министерстве внутренней безопасности США.
Для тестирования систем использовался набор из 48 105 комплектов отпечатков пальцев, принадлежащих 25 309 человекам. Наилучшие (и примерно одинаковые) результаты показали системы, выпускаемые японской компанией NEC, французской Sagem и американской Cogent.
Исследование показало, в частности, что процент ошибок для различных систем существенно зависит от того, сколько отпечатков пальцев берется у конкретного человека для идентификации. Рекордный результат составил 98,6% при идентификации по отпечатку одного пальца, 99,6% - по двум и 99,9% - по четырем и более пальцам.
На рынке появляются все новые и новые системы, основанные на таком методе идентификации. Так, компания SecuGen специализирующаяся на безопасности, предлагает оборудование и ПО, позволяющее применять дактилоскопическую идентификацию в сетях под управлением Windows. Пользователю достаточно приложить палец к сенсору, чтобы программа его опознала и определила уровень допуска. Сканирующий сенсор, используемый в системе, обходится разрешающей способностью в 500 dpi.
Выпускаются сегодня и клавиатуры, и мыши со встроенным сканером отпечатков пальцев (рис. 4). Так, корпорация Microsoft предлагает комплект Microsoft Optical Desktop with Fingerprint Reader (клавиатура плюс мышь со считывателем отпечатков пальцев). Клавиатура Optical Desktop with Fingerprint Feature USB имеет мультимедийные клавиши, пять программируемых кнопок и колесико Tilt Wheеl, которым можно прокручивать текст и по вертикали, и по горизонтали. Беспроводная мышь Wireless IntelliMouse Explorer поставляется вместе с отдельным USB-сканером Fingerprint Reader, отличается заметно увеличившимся временем работы и также оснащена колесиком Tilt Wheel.
В Casio Computer разработан прототип ЖК-дисплея со встроенным сканером отпечатков пальцев. Устройство, имеющее диагональ 1,2 дюйма, предназначено для мобильных телефонов. Сканеры отпечатков пальцев, как правило, выполняются на ПЗС-матрицах, которые захватывают изображение, или на базе массива конденсаторных датчиков, емкость которых изменяется в соответствии с характером рисунка.
В конструкции же дисплея Casio используется слой оптических датчиков на прозрачной подложке толщиной 0,7 мм, которая, в свою очередь, размещается поверх обычного ЖК-экрана.
Первой, кто решился встроить в мобильный телефон систему распознавания отпечатков пальцев, стала корейская компания Pantech. Она вышла на рынок с моделью GI100. До функций меню смогут добраться лишь зарегистрированные пользователи (оставившие в памяти телефона свои отпечатки). Прикоснувшись к сенсору, владелец может разблокировать клавиатуру и получить доступ ко всем разделам меню. Функция Secret Finger Dial реализует быстрый дозвон по 10 "секретным" телефонным номерам, причем каждому из них можно сопоставить отдельный отпечаток пальца левой или правой руки.
За последние годы телефоны со сканером отпечатков пальцев были выпущены компаниями Samsung (Samsung Galaxy S5) и Apple (iPhone 5s). Но системы сканирования оказались легко взломать с помощью муляжа изготовленного из простых подручных средств. Так немецкая команда биометрических хакеров Chaos Computer Club (CCC) продемонстрировала взлом данных смартфонов с помощью муляжа изготовленного из ПВХ-формочки.
На "биометрическом фронте" активно работают и отечественные компании. Одно из основных направлений деятельности компании "ЦентрИнвест Софт" - "биометрия для бизнеса" (bio2b).