Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Биометрия и информационная безопасность». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Мультимодальная, или комбинированная система биометрической аутентификации — это устройство, в котором объединены сразу несколько биометрических технологий. Комбинированные решения по праву считаются наиболее надежными в плане защиты информации с помощью биометрических показателей пользователя, ведь подделать сразу несколько показателей гораздо сложнее, нежели один признак, что является, практически, не под силу злоумышленникам. Максимально надежными считаются комбинации «радужная оболочка + палец» или «палец + рука».
Защита биометрических данных
Биометрическая система аутентификации, как и многие другие системы защиты, в любой момент может быть подвергнута нападению злоумышленников. Соответственно, начиная с 2011 года, международная стандартизация в области информационных технологий предусматривает мероприятия по защите биометрических данных — стандарт IS0/IEC 24745:2011. В российском законодательстве защиту биометрических данных регламентирует Федеральный закон «О персональных данных», с последними изменениями в 2011 году.
Наиболее распространенным направлением в области современных биометрических методов аутентификации является разработка стратегии защиты, хранящихся в базах данных биометрических шаблонов. Среди самых популярных киберпреступлений дня сегодняшнего во всем мире считается «кража личности». Утечка шаблонов из базы данных делает преступления более опасными, так как восстанавливать биометрические данные злоумышленнику проще за счет обратного инжиниринга шаблона. Поскольку биометрические характеристики неотъемлемы от своего носителя, похищенный шаблон нельзя заменить нескомпроментированным новым, в отличии от пароля. Опасность кражи шаблона еще заключается в том, что помимо доступа к защищенным данным, злоумышленник может заполучить секретную информацию о человеке, или организовать за ним тайную слежку.
Защита биометрических шаблонов базируется на трех основных требованиях:
- необратимость — данное требование ориентировано на сохранение шаблона таким образом, чтобы злоумышленнику было невозможно восстановить вычислительным путем биометрические характеристики из образца, или создать физические подделки биометрических черт;
- различимость — точность системы биометрической аутентификации не должна быть нарушена схемой защиты шаблона;
- отменяемость — возможность формирования нескольких защищенных шаблонов из одних биометрических данных. Данное свойство предоставляет биометрической системе возможность отзывать биометрические шаблоны и выдавать новые при компрометации данных, а также предотвращает сопоставление сведений между базами данных, сохраняя этим самым приватность данных пользователя.
Оптимизируя надежную защиту шаблона, главной задачей является нахождение приемлемого взаимопонимания между этими требованиями. Защита биометрических шаблонов строится на двух принципах: биометрические криптосистемы и трансформация биометрических черт. Последние изменения в законодательстве запрещают оператору биометрической системы самостоятельно, без присутствия человека, менять его персональные данные. Соответственно, приемлемыми становятся системы, хранящие биометрические данные в зашифрованном виде. Шифровать эти сведения можно двумя методами: с помощью обычного ключа и шифрование при помощи ключа биометрического — доступ к данным предоставляется исключительно в присутствии владельца биометрических показателей. В обычной криптографии ключ расшифровки и зашифрованный шаблон представляют собой две абсолютно разные единицы. Шаблон может считаться защищенным в том случае, если защищен ключ. В биометрическом ключе происходит одновременная инкапсуляция шаблона криптографического ключа. В процессе шифрования подобным способом, в биометрической системе хранится лишь частичная информация из шаблона. Ее называют защищенным эскизом — secure sketch. На основании защищенного эскиза и другого биометрического образца, схожего на представленный при регистрации, восстанавливается оригинальный шаблон.
ИТ-специалисты, занимающиеся исследованиями схем защиты биометрических шаблонов, обозначили два главных метода создания защищенного эскиза:
- нечеткое обязательство (fuzzy commitment);
- нечеткий сейф (fuzzy vault).
Первый метод годится для защиты биометрических шаблонов, имеющих вид двоичных строк определенной длины. А второй может быть полезным для защиты шаблонов, которые представляют собой наборы точек.
Внедрение криптографических и биометрических технологий положительное влияет на разработку инновационных решений для обеспечения информационной безопасности. Особенно перспективной является многофакторная биометрическая криптография, объединившая в себе технологии пороговой криптографии с разделением секрета, многофакторной биометрии и методы преобразования нечетких биометрических признаков в основные последовательности.
Невозможно сформировать однозначный вывод, какой из современных биометрических методов аутентификации, или комбинированных методов является наиболее эффективным для тех, или иных коммерческих из расчета соотношения цены и надежности. Определенно видно, что для множества коммерческих задач использовать сложные комбинированные системы не представляется логичным. Но, вовсе не рассматривать такие системы, тоже не верно. Комбинированную систему аутентификации можно задействовать с учетом требуемого в данный момент уровня безопасности с возможностью активации дополнительных методов в дальнейшем.
Аутентификация по венам ладони
Любой человек уникален. Неповторимо и расположение кровеносных сосудов в его ладонях. Каким образом прибор может «видеть» вены, расположенные под поверхностью кожи?
Источник постоянного инфракрасного излучения посылает к ладони волны длиной 760 нм, что соответствует инфракрасному спектру. Кожа и другие ткани не являются препятствием для таких лучей. И благодаря своим биологическим свойствам, излучение имеет разное отражение и поглощение различными тканями организма.
Восстановленный гемоглобин, который является составной частью крови, поглощает излучение больше, чем соседние ткани. Таким образом, в местах расположения венозного тока ИК лучи отражаются от ладони в меньшем количестве. Это отличие и фиксируется прибором.
Важно, что регистрируется именно движение кровяной жидкости, значит, прибор может отличить «живую» руку от «мертвой» и от макета или искусственной копии.
Преимущества аутентификации по венам:
- нет контакта с прибором, следовательно снижается риск распространения инфекций,
- нет влияния на результаты исследования состояния внешнего кожного покрова ладони и факторов окружающей среды, что гарантирует высокую точность,
- полностью исключается возможность «подделки» ладони.
Недостатки:
- некоторые источники освещения (например, галогеновые) могут мешать работе прибора.
Аутентификация по сетчатке глаза
Альтернативный способ использовать человеческий глаз для биометрической аутентификации – это сканирование сетчатки. Сканер светит в глазное яблоко и отображает структуру кровеносных сосудов, которые так же, как и оболочка, являются уникальными для каждого человека.
Преимущества аутентификации по сетчатке:
- высокий уровень статистической надежности,
- низкий процент в допуске объекта,
- подделка капиллярного рисунка сетчатки технически невозможна.
Недостатки:
- долгая обработка при использовании сложной системы,
- проблемы человека со здоровьем могут повлиять на результат.
Защищенность биометрического шаблона
Важнейший фактор минимизации рисков безопасности и нарушения приватности, связанных с биометрическими системами, — защита биометрических шаблонов, хранящихся в базе данных системы. Хотя эти риски можно до некоторой степени уменьшить за счет децентрализованного хранения шаблонов, например на смарткарте, которую носит с собой пользователь, подобные решения нецелесообразны в системах типа US-VISIT и Aadhaar, которым нужны средства дедупликации.
Сегодня существует немало методов защиты паролей (в их числе шифрование, хэширование и генерация ключей), однако базируются они на предположении, что пароли, которые пользователь вводит на этапе регистрации и аутентификации, идентичны.
Требования к защищенности шаблона
Основная трудность при разработке схем защиты биометрического шаблона состоит в том, чтобы достигнуть приемлемого компромисса между тремя требованиями.
Необратимость. Злоумышленнику должно быть затруднительно вычислительным путем восстановить биометрические черты из сохраненного шаблона либо создать физические подделки биометрического признака.
Различимость. Схема защиты шаблона не должна ухудшать точность аутентификации биометрической системой.
Отменяемость. Должна быть возможность из одних и тех же биометрических данных создать несколько защищенных шаблонов, которые нельзя будет связать с этими данными. Это свойство не только позволяет биометрической системе отзывать и выдавать новые биометрические шаблоны в случае компрометации базы данных, но и предотвращает перекрестное сопоставление между базами данных, за счет чего сохраняется приватность данных о пользователе.
Методы защиты шаблонов
Имеется два общих принципа защиты биометрических шаблонов: трансформация биометрических черт и биометрические криптосистемы.
Штрих — кодовая идентификация
Штрих-коды в основном используются производителями товаров для автоматизации товародвижения. В настоящее время штриховые коды EAN/UPC лежат в основе всемирной многоотраслевой коммуникационной системы, развитие которой обеспечивается двумя крупнейшими специализированными международными организациями -EAN International и AIM International. Наиболее широко распространен тринадцатиразрядный код EAN-13, разработанный в 1976г. для удовлетворения требований пищевой промышленности на базе кода UPC (Universal Product Code), введенного в США еще в 1973г.
К достоинствам применения штрих-кодовой идентификации относятся:
- максимальное снижение бумажного документооборота и количества ошибок при вводе информации;
- повышение скорости обслуживания клиентов;
- автоматизация основных технологических процессов товародвижения на всех этапах от производителя до конечного покупателя.
Основные недостаткам штрих-кодовой идентификации:
- данные идентификационной метки не могут дополняться — штриховой код записывается только один раз при его печати;
- небольшой объем данных (обычно не более 50 байт);
- данные на метку заносятся медленно — для получения штрихового кода обычно требуется напечатать его символ либо на упаковке, либо на бумажной этикетке, а наклеивание липкой этикетки часто выполняется вручную;
- данные на метке представлены в открытом виде и не защищают товары от подделок и краж;
- штрих-кодовые метки недолговечны, т.к. не защищены от пыли, сырости, грязи, механических воздействий.
Идентификация и аутентификация
Биометрия помогает идентифицировать человека, т. е. установить личность неизвестного гражданина путем сравнения его физиологических данных с известными данными, расположенными в базе или каталоге. Примером биометрической идентификации является опознание личности преступника по его отпечаткам пальцев путём их сравнения с существующими в криминалистической базе полиции отпечатками.
Главной целью биометрической идентификации являются:
- 100% точность определения личности;
- высокая скорость обработки большого массива информации.
Часто биометрическую идентификацию путают с аутентификацией – процедурой проверки подлинности введённого пароля, цифровой подписи или контрольных сумм файлов, которая используется в цифровых технологиях.
Примером биометрической аутентификации является доступ гражданина в контролируемую или строго охраняемую зону с помощью сканирования сетчатки определённого (левого или правого) глаза или сканирования отпечатка заранее определённого пальца руки, которые и являются паролем доступа.
Главной целью биометрической аутентификации является создание системы, которая:
- не ошибается в определении легитимного пользователя;
- не допускает вход в систему посторонних лиц.
Все существующие технологии идентификации и аутентификации основаны на проведении предварительных операций:
- Получение статического или динамического биометрического образца.
- Преобразование образца в математический код и создание на его основе математического шаблона.
- Создание базы данных полученных шаблонов.
- Сравнение представленных для идентификации или аутентификации образцов с шаблонами базы.
- Принятие решений о соответствии представленного образца определённому шаблону (совпадение или нет).
Результатом применения этих технологий становится:
- доступ или отказ в доступе к защищаемой системе;
- определение виновности проверяемого лица;
- пополнение базы данных, если не обнаружено соответствие образца шаблонам базы.
Вопрос 4. Уровень конкуренции среди производителей оборудования для биометрической идентификации в мире
Релевантность ответов на этот вопрос (низкий – 12,9 %, средний – 47,2%, высокий – 39,6%) оценить сложно. Во-первых, если это вопрос про конкуренцию на мировом рынке, то, к сожалению, в нашей стране мало производителей биометрического оборудования, тем более поставляющих свою продукцию на мировой рынок.
Если этот вопрос трактовать как конкуренцию мировых производителей оборудования в России, то в условиях незначительного производства собственного биометрического оборудования конкуренция зарубежных производителей на нашем рынке достаточно высокая, при этом конкуренция с отечественными производителями сравнительно небольшая. Существенное ограничение этой конкуренции произошло из-за принятия требований прохождения обязательной сертификации для многих отраслей, например для транспортной безопасности. Ряд зарубежных компаний такие сертификаты уже получили, например Hikvision, Huawei и Dahua.
Сравнительная оценка биометрических технологий
Все перечисленные технологии присутствуют на рынке в виде коммерческих продуктов. При их реализации производители применяют различные математические алгоритмы, а также используют дополнительные механизмы защиты от подмены.
Мы оценили доступные на рынке технологии биометрической аутентификации, в качестве критериев сравнения использовали безопасность технологии (т.е. надежность плюс устойчивость к фальсификации), удобство использования, а также ценовую доступность.
На наш взгляд, основными параметрами, характеризующими безопасность биометрической аутентификации, являются коэффициент ложного принятия (FAR — False Accept Rate), т.е. вероятность того, что система аутентифицирует чужого сотрудника, и коэффициент ложного отказа (FRR — False Reject Rate), т.е. вероятность того, что система не аутентифицирует своего сотрудника. Другая характеристика безопасности технологии — степень сложности фальсификации — отражает объем усилий и затрат, которые потребуются для компрометации системы, т.е. подмены реального биометрического признака человека. Сложность фальсификации зависит от сложности и стоимости специализированных технологий, применяемых для сбора биометрических данных и изготовления копии биометрического признака.
Удобство биометрической технологии зависит от чувствительности к изменениям внешней среды (для офиса наиболее актуальны освещенность и шум), а также от собственно биометрических параметров. Не последнюю роль играет контактность или бесконтактность. Скорость срабатывания (количество времени, необходимое для аутентификации) тоже влияет на удобство технологии, но, поскольку по этому параметру все рассматриваемые технологии сопоставимы, мы не будем его учитывать при сравнении.
Применение биометрической идентификации
Сегодня в бизнес-центрах и на других коммерческих предприятиях наиболее распространены методы биометрической идентификации, основанные на сканировании отпечатка пальцев. Это вариант, оптимальный по надежности, стоимости и скорости проверки. При необходимости собственник всегда может выбрать оборудование с повышенным уровнем безопасности: двойным режимом аутентификации, распознаванием нескольких отпечатков. Сегодня производители активно разрабатывают бесконтактные технологии.
Тенденции применения других способов биометрической идентификации:
- В узкоспециализированных сегментах и на секретных государственных объектах внедряют системы сканирования сетчатки глаза.
- Распознавание по радужной оболочке глаз активно используют во всем мире, но в России она не востребована из-за высокой стоимости технологии и отсутствия оборудования нашего производства.
- 2D-распознавание лица из-за низкой точности применяется только в социальных сетях, и в качестве одной из составляющих многофакторной идентификации.
Применение бесконтактной биометрической идентификации особенно актуально на объектах, где предъявляют строгие требования к поддержанию высоких санитарно-гигиенических условий:
- медицинские лаборатории и учреждения,
- пищевая промышленность,
- фармацевтическое производство,
- научно-исследовательские центры.
Схема работы биометрической системы аутентификации
При процессе регистрации в системе пользователь должен показать один или несколько раз биометрический признак, по которому происходит дальнейшая аутентификация. Эти признаки в системе регистрируются как контрольный образец пользователя. Этот образец обрабатывается системой для получения ЭИП (эталонный идентификатор пользователя). ЭИП — числовая последовательность, из которой нельзя восстановить первоначальный образец. При прохождении аутентификации пользователем, сравнивается эталонные ЭИП и ЭИП при прохождении аутентификации. Поскольку эти 2 параметра никогда не совпадут, существует параметр отвечающий за степень совпадения. На основе этой степени совпадения система решает о прохождении аутентификации.
Ошибочный отказ (FRR)- это отказ, когда система не подтверждает законного пользователя. Такие отказы бывают 1 на 100.
Ошибочное подтверждение (FAR) — подтверждение, когда система подтверждает аутентификацию незаконного пользователя. ТАкие ошибки бывают 1 на 10000.
Ранее такая система применялась только в ограниченных случаях, для защиты наиболее важных стратегических объектов.
Затем, после 11 сентября 2011 года, пришли к выводу, что такой и доступа может быть применен не только в этих областях, но и в других сферах.
Таким образом, приемы идентификации человека стали незаменимыми в ряду методов борьбы с мошенничеством и терроризмом, а также в таких областях, как:
Биометрические системы доступа к технологиям связи, сетевым и компьютерным базам;
Базы данных;
Контроль доступа в хранилища информации и др.
У каждого человека есть набор характеристик, которые не меняются со временем, или такие, которые могут модифицироваться, но при этом принадлежать только конкретному лицу. В связи с этим можно выделить следующие параметры биометрических систем, которые используются в этих технологиях:
Статические — отпечатки пальцев, фотографирование ушных раковин, сканирование сетчатки глаза и другие.
Технологии биометрики в перспективе заменят обычные методы аутентификации человека по паспорту, так как встроенные чипы, карты и тому подобные новшества научных технологий будут внедряться не только в данный документ, но и в другие.
Небольшое отступление по поводу способов распознавания личности:
— Идентификация — один ко многим; образец сравнивается со всеми имеющимися по определенным параметрам.
Специалисты говорят о том, что все существующие методы идентификации не настолько точны, как распознавание человека по Однако есть способ определения личности по ДНК, но в этом случае происходит тесный контакт с людьми, поэтому его считают неэтичным.
Исследователь Марк Никсон из Великобритании заявляет, что методы данного уровня — биометрические системы нового поколения, они дают самые точные результаты. В отличии от сетчатки, радужки или пальцев, на которых могут с большой долей вероятности появиться посторонние параметры, затрудняющие идентификацию, на ушах такого не бывает. Сформированное в детстве, ухо только растет, не изменяясь по своим основным точкам.
Метод идентификации человека по органу слуха изобретатель назвал «лучевое преобразование изображения». Данная технология предусматривает захват изображения лучами разного цвета, что затем переводится в математический код.
Однако, по словам ученого, у его метода существуют и отрицательные стороны. К примеру, получению четкого изображения могут помешать волосы, которые закрывают уши, ошибочно выбранный ракурс и другие неточности.
Технология сканирования уха не заменит собой такой известный и привычный способ идентификации, как отпечатки пальцев, однако может использоваться наряду с ним.
Как и у других продуктов, у биометрических алгоритмов есть свои инструменты измерения качества. Сегодня они устанавливаются NIST – американским «Национальным институтом Стандартов и Технологий». Это своего рода мировой «ГОСТ» для всех биометрических продуктов, использующих технологии верификации и идентификации.
Специалисты NIST ежегодно тестируют имеющиеся на глобальном рынке алгоритмы распознавания лиц, причем дата-сеты или проверки проходят на разных видах данных. Например, для отдельных тестов используют так называемые visa-photo – качественные снимки, на которых человек смотрит прямо в объектив. На других mugshots – фото приемлемой чёткости, где человек слегка отклоняет голову или wild-photo, сделанные в движении.