Биометрические технологии

                             Биометрические технологии.  
 
     Биометрия — это идентификация человека по уникальным, присущим только ему биологическим признакам. На сегодняшний день биометрические системы доступа являются самыми надежными. Они используются на различных секретных объектах, для защиты важной коммерческой информации и т. п. Но ситуацию, сложившуюся сегодня на рынке информационной безопасности, можно смело назвать преддверием бума биометрических технологий. Часто появляются новые сканеры, которые гораздо надежнее предыдущих. Кроме того, постоянно снижается цена на биометрические устройства, которые становятся доступными для простых домашних пользователей. Еще одним очень важным фактором увеличения популярности биометрической защиты является упрощение ее эксплуатации. Сегодня достаточно купить клавиатуру или мышь со встроенным сканером отпечатков пальцев и установить нужный драйвер. После этого пользователь может быть уверен, что никто не получит доступ к важной для него информации.  
     Итак, кажется, всем надо быть готовыми к массовому нашествию биометрических технологий: и специалистам в области информационной безопасности, и домашним пользователям. Давайте же попробуем разобраться, какие технологии существуют в этой области на сегодняшний день, рассмотрим их достоинства и недостатки.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
                             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 «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 TactileSense 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 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. Что это? Дело в том, что артерии человека, которых на лице довольно много, выделяют тепло. Поэтому, сфотографировав пользователя с помощью специальной инфракрасной камеры, система получает «карту» расположения артерий, которая и называется термограммой. У каждого человека она различна. Даже у однояйцевых 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.  
     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 характеристики  
     Динамические параметры — это поведенческие характеристики, то есть те, которые построены на особенностях, характерных для подсознательных движений в процессе воспроизведения какого-либо действия. В биометрических системах чаще всего используются голос, почерк и клавиатурный почерк.  
     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. Причем это касается ошибок как первого, так и второго рода. 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.  
     Личная подпись для идентификации человека используется уже много веков. Первые компьютерные системы, использующие этот параметр, просто сравнивали полученную картинку с эталоном. Но, к сожалению, этот способ идентификации очень ненадежен. При желании злоумышленник может натренироваться и легко подделать практически любую подпись. Поэтому современные системы не просто сравнивают две картинки, но и измеряют динамические характеристики написания (время нанесения подписи, динамику нажима на поверхность и т. п.). Естественно, что для этого нужно специальное оборудование. В большинстве случаев компьютер доукомплектовывается сенсорной поверхностью, похожей на графический планшет. Но все большую и большую популярность завоевывают специальные «ручки», способные измерять степень нажима во время «письма» и прочие параметры. Главное их достоинство перед сенсорными поверхностями — минимум занимаемого места, что существенно расширяет область применения биометрических систем этого класса.  
     Ну и последний, наиболее распространенный способ идентификации человека по динамическим характеристикам — клавиатурный почерк. 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.  
     Итак, мы рассмотрели самые распространенные способы идентификации человека по биологическим характеристикам. Правда, нужно отметить, что ситуация на рынке биометрических систем изменяется очень быстро. Постоянно появляются новые, более надежные, а зачастую и более дешевые технологии. Значит, можно надеяться, что биометрические системы скоро придут и в дома простых людей.