Введение
Метрики, связанные с человеческими характеристиками
Биометрия – это измерения тела и вычисления, связанные с человеческими характеристиками. Биометрическая аутентификация (или реалистичная аутентификация) используется в информатике как форма идентификации и контроля доступа. Она также применяется для идентификации людей в группах, находящихся под наблюдением. Биометрические идентификаторы – это отличительные, измеримые характеристики, используемые для идентификации и описания индивидуумов. Биометрические идентификаторы часто классифицируются как физиологические характеристики, связанные с особенностями строения тела. Примеры включают, но не ограничиваются ими: отпечатки пальцев, рисунок вен ладони, распознавание лица, ДНК, отпечаток ладони, геометрия руки, распознавание радужной оболочки глаза, сетчатки, запах, голос, форма ушей и походка. Поведенческие характеристики связаны с паттернами поведения человека, включая, но не ограничиваясь: движения мыши, ритм набора текста, походку, подпись, поведенческое профилирование и голос. Некоторые исследователи ввели термин "бихевиометрия" для обозначения последнего класса биометрических данных. Более традиционные средства контроля доступа включают системы идентификации на основе носителей, такие как водительские права или паспорт, и системы идентификации на основе знаний, такие как пароль или персональный идентификационный номер (ПИН-код). Поскольку биометрические идентификаторы уникальны для каждого человека, они более надежны при проверке личности, чем методы, основанные на носителях и знаниях; однако сбор биометрических данных вызывает опасения по поводу конфиденциальности и конечного использования этой информации.
Биометрическая функциональность
Для биометрической аутентификации можно использовать множество различных аспектов человеческой физиологии, химии или поведения. Выбор конкретной биометрической характеристики для использования в конкретном приложении предполагает взвешивание нескольких факторов. Джейн и др. (1999) выделили семь таких факторов, которые следует учитывать при оценке пригодности любой характеристики для использования в биометрической аутентификации. Биометрическая аутентификация основана на биометрическом распознавании, являющемся продвинутым методом идентификации биологических и поведенческих характеристик человека. Универсальность означает, что каждый пользователь системы должен обладать данной характеристикой. Уникальность подразумевает, что характеристика должна быть достаточно отличной у разных людей в рассматриваемой популяции, чтобы их можно было различить. Постоянство относится к тому, как характеристика изменяется со временем. В частности, характеристика с хорошим постоянством должна оставаться относительно неизменной во времени по отношению к конкретному алгоритму сопоставления. Измеримость (собираемость) связана с простотой получения или измерения характеристики. Кроме того, полученные данные должны быть в формате, позволяющем последующую обработку и извлечение соответствующих наборов признаков. Производительность относится к точности, скорости и надежности используемой технологии (см. раздел о производительности для получения более подробной информации). Приемлемость связана с тем, насколько хорошо люди в рассматриваемой популяции принимают технологию и готовы предоставить свои биометрические данные для захвата и оценки. Обход (уязвимость к подделке) относится к легкости, с которой характеристику можно имитировать с помощью артефакта или заменителя. Правильное использование биометрических данных сильно зависит от конкретного приложения. Некоторые биометрические характеристики будут лучше других в зависимости от требуемого уровня удобства и безопасности. Ни одна биометрическая характеристика не будет удовлетворять всем требованиям для каждого возможного приложения. Во-первых, в режиме верификации (или аутентификации) система выполняет попарное сравнение захваченной биометрической характеристики со специфическим шаблоном, хранящимся в биометрической базе данных, чтобы подтвердить личность пользователя. Верификация личности включает три этапа. На первом этапе генерируются и хранятся в базе данных моделей эталонные модели для всех пользователей. На втором этапе некоторые образцы сопоставляются с эталонными моделями для получения оценок соответствия для легитимных пользователей и злоумышленников и вычисления порога. Третий этап – это этап тестирования. В этом процессе может использоваться смарт-карта, имя пользователя или идентификационный номер (например, PIN-код) для указания, какой шаблон следует использовать для сравнения. Положительная идентификация является распространенным применением режима верификации, "где цель состоит в предотвращении использования одной и той же личности несколькими людьми". Однако, в зависимости от масштаба биометрической системы, исходные источники биометрических изображений могут сохраняться, например, карты PIV, используемые в Федеральном стандарте обработки информации для персональной идентификации (PIV) федеральных служащих и подрядчиков (FIPS 201). Во время этапа регистрации шаблон просто сохраняется где-либо (на карте или в базе данных, или и там, и там). Во время этапа сопоставления полученный шаблон передается модулю сопоставления, который сравнивает его с другими существующими шаблонами, оценивая расстояние между ними с использованием любого алгоритма (например, расстояние Хэмминга). Программа сопоставления проанализирует шаблон с входными данными. Затем результат будет выведен для конкретного использования или цели (например, для входа в охраняемую зону), хотя существует опасение, что использование биометрических данных может привести к расширению области применения. Выбор биометрических характеристик в любом практическом приложении зависит от характеристик измерений и требований пользователя. Например, системы распознавания радужной оболочки глаза могут быть скомпрометированы старением радужной оболочки, а электронное распознавание отпечатков пальцев может быть ухудшено изношенными или поврежденными отпечатками пальцев. В то время как унимодальные биометрические системы ограничены целостностью своего идентификатора, маловероятно, что несколько унимодальных систем будут страдать от одинаковых ограничений. Мультимодальные биометрические системы могут получать наборы данных из одного и того же признака (например, несколько изображений радужной оболочки глаза или сканирования одного и того же пальца) или из разных биометрических характеристик (например, сканирование отпечатков пальцев и распознавание голоса с использованием произнесенного пароля). Мультимодальные биометрические системы могут объединять эти унимодальные системы последовательно, одновременно, в комбинации или последовательно, что соответствует последовательным, параллельным, иерархическим и последовательным режимам интеграции соответственно. Объединение биометрической информации может происходить на разных этапах системы распознавания. В случае объединения на уровне признаков, сами данные или признаки, извлеченные из нескольких биометрических характеристик, объединяются. Объединение на уровне оценок сопоставления консолидирует оценки, генерируемые несколькими классификаторами, относящимися к различным модальностям. Наконец, в случае объединения на уровне решений окончательные результаты нескольких классификаторов объединяются с использованием таких методов, как голосование большинства. Считается, что объединение на уровне признаков более эффективно, чем другие уровни объединения, поскольку набор признаков содержит более богатую информацию о входных биометрических данных, чем оценка сопоставления или выходное решение классификатора. Поэтому ожидается, что объединение на уровне признаков обеспечит лучшие результаты распознавания. Атаки подмены заключаются в предоставлении поддельных биометрических характеристик биометрическим системам и являются серьезной угрозой, которая может подорвать их безопасность. Обычно считается, что мультимодальные биометрические системы более устойчивы к атакам подмены, но недавние исследования показали, что их можно обойти, подделав даже одну биометрическую характеристику.
Адаптируемые биометрические системы
Адаптивные биометрические системы предназначены для автоматического обновления шаблонов или моделей с учетом внутриклассовой изменчивости оперативных данных. Двойное преимущество этих систем заключается в решении проблемы ограниченного объема обучающих данных и отслеживании временных изменений входных данных посредством адаптации. В последнее время адаптивная биометрия привлекла значительное внимание научного сообщества. Ожидается, что это направление исследований получит дальнейшее развитие благодаря своим ключевым преимуществам. Во-первых, при использовании адаптивной биометрической системы больше не требуется собирать большое количество биометрических образцов в процессе регистрации. Во-вторых, больше не нужно повторно регистрироваться или переобучать систему с нуля для адаптации к изменяющимся условиям. Это значительно снижает стоимость обслуживания биометрической системы. Несмотря на эти преимущества, в этих системах остается ряд нерешенных вопросов. Для предотвращения ошибок классификации (ложного допуска) биометрическая система может использовать адаптацию на основе образцов посторонних. Однако постоянные исследовательские усилия направлены на решение открытых проблем в области адаптивной биометрии. Более подробную информацию об адаптивных биометрических системах можно найти в критическом обзоре, представленном Rattani et al.
Недавние достижения в области новой биометрики
В последнее время появились биометрические системы, основанные на сигналах мозга (электроэнцефалограмма) и сердца (электрокардиограмма). Примером может служить распознавание вен пальцев, использующее методы распознавания образов на основе изображений сосудистых узоров человека. Преимущество этой новой технологии заключается в её повышенной устойчивости к мошенничеству по сравнению с традиционными методами биометрии, такими как сканирование отпечатков пальцев. Однако, как правило, такие технологии более сложны в использовании и всё ещё имеют проблемы, такие как меньшая точность и нестабильность результатов с течением времени. В отношении портативности биометрических продуктов, всё больше производителей внедряют значительно миниатюризированные системы биометрической аутентификации (BAS), что позволяет существенно снизить затраты, особенно при масштабном внедрении.
Подписи оператора
Подпись оператора — это биометрический метод, при котором способ взаимодействия человека с устройством или сложной системой записывается в качестве шаблона для верификации.
Предлагаемое требование для некоторых общественных сетей
Джон Майкл (Майк) Макконнелл, бывший вице-адмирал ВМС США, бывший директор Национальной разведки США и старший вице-президент Booz Allen Hamilton, в своей ключевой речи на конференции Biometric Consortium 2009 года продвигал идею разработки будущей возможности, требующей биометрической аутентификации для доступа к определенным общедоступным сетям. В основе этого предложения лежит предположение, что лицо, прошедшее уникальную биометрическую аутентификацию на компьютере, действительно является тем, кто совершает потенциально злонамеренные действия с использованием этого компьютера. Однако, если управление компьютером было скомпрометировано, например, если компьютер входит в состав ботнета, контролируемого хакером, то знание личности пользователя терминала существенно не повышает безопасность сети и не оказывает помощи в правоохранительной деятельности.
Биометрические данные животных
Для идентификации отдельных животных могут быть использованы биометрические методы вместо меток или татуировок: полосы зебры, рисунок кровеносных сосудов в ушах грызунов, отпечатки морды, узоры на крыльях летучих мышей, распознавание лиц приматов и пятна коал – все это уже применялось.
Человеческое достоинство
Биометрия также рассматривается как важный инструмент развития государственной власти (в фукольдианских терминах, дисциплины и биовласти). Превращая человека в набор биометрических параметров, биометрия дегуманизирует личность, нарушает телесную неприкосновенность и, в конечном счете, ущемляет человеческое достоинство. В известном случае итальянский философ Джорджио Агамбен отказался въезжать в Соединенные Штаты в знак протеста против требования программы "Индикатор статуса посетителей и иммигрантов" (US VISIT) о предоставлении отпечатков пальцев и фотографий для посетителей. Агамбен утверждал, что сбор биометрических данных является формой биополитической татуировки, схожей с татуировкой евреев во время Холокоста. По мнению Агамбена, биометрия превращает человеческую персону в обнаженное тело. Агамбен ссылается на два греческих слова, обозначающих "жизнь": зоэ – жизнь, общая для животных и людей, просто жизнь; и биос – жизнь в человеческом контексте, с определенным смыслом и целями. Агамбен предвидит сведение всего человечества к обнаженному телу. Для него новые биополитические отношения между гражданами и государством превращают граждан в чистую биологическую жизнь (зоэ), лишая их человечности (биос); и биометрия предвещает этот новый мир. В книге "Темные материи: наблюдения за чернотой" исследователь в области наблюдения Симон Браун формулирует аналогичную критику Агамбена, ссылаясь на недавнее исследование в области разработки биометрических технологий, которое показало, что исследуемая система классификации по половому признаку "склонна классифицировать африканцев как мужчин, а монголоидов – как женщин". Браун предлагает, чтобы современное общество выработало "биометрическое сознание", которое "предполагает информированное общественное обсуждение этих технологий и их применения, а также ответственность государства и частного сектора в отношении владения и доступа к собственным данным о теле и другой интеллектуальной собственности, генерируемой на основе этих данных, что должно рассматриваться как право". Однако другие исследователи подчеркивают, что глобализированный мир сталкивается с огромным количеством людей, имеющих слабую или отсутствующую гражданскую идентичность. В большинстве развивающихся стран документы слабые и ненадежные, а самые бедные люди в этих странах даже не имеют таких ненадежных документов. Без удостоверения личности нет уверенности в правах, нет гражданских свобод. Человек может заявить о своих правах, включая право отказаться от идентификации, только если он является идентифицируемым субъектом, если у него есть публичная идентичность. В этом смысле биометрия может сыграть ключевую роль в поддержке и продвижении уважения к человеческому достоинству и основным правам.
Опасность для владельцев обеспеченных предметов
Когда воры не могут получить доступ к охраняемой собственности, существует риск, что они будут следить за владельцем и совершать на него нападение, чтобы получить доступ. Если объект защищен биометрическим устройством, вред, нанесенный владельцу, может быть необратимым и потенциально превысить стоимость охраняемого имущества. Например, в 2005 году малайзийские автомобильные воры отрезали человеку палец, пытаясь украсть его Mercedes Benz S-Class.
Нападения на презентацию
В контексте биометрических систем атаки на презентацию также могут называться "атаками спуфинга". Согласно недавнему стандарту ISO/IEC 30107, атаки на представление определяются как "представление подсистеме биометрического захвата с целью вмешательства в работу биометрической системы". Эти атаки могут быть атаками подмены личности или атаками маскировки. Атаки подмены личности пытаются получить доступ, выдавая себя за другого человека. Атаки маскировки, например, могут быть направлены на обход систем обнаружения и распознавания лиц. Было предложено несколько методов противодействия атакам на презентацию.
Гуманитарная помощь в условиях кризиса
Биометрические данные используются многими программами помощи в периоды кризисов для предотвращения мошенничества и обеспечения того, чтобы ресурсы доходили до тех, кто в них нуждается. Гуманитарные усилия направлены на улучшение благосостояния нуждающихся, однако использование биометрии как инструмента надзора в гуманитарной сфере может приводить к конфликтам из-за различных интересов вовлеченных сторон. Разногласия по поводу использования биометрических данных между организациями, оказывающими помощь, и представителями властей, тормозят доставку ресурсов тем, кто больше всего в ней нуждается. В июле 2019 года Всемирная продовольственная программа ООН и хуситы оказались в центре крупного спора относительно использования биометрических данных для обеспечения снабжения сотен тысяч гражданских лиц в Йемене, чья жизнь находится под угрозой. Отказ от сотрудничества с Всемирной продовольственной программой ООН привел к приостановке продовольственной помощи населению Йемена. Использование биометрических данных может предоставить программам помощи ценную информацию, однако предлагаемые ею решения могут оказаться не лучшим выбором в хаотичных кризисных ситуациях. Конфликты, вызванные глубоко укоренившимися политическими проблемами, в которых внедрение биометрии не способно обеспечить долгосрочное решение.
Отменяемые биометрические данные
Одно из преимуществ паролей перед биометрией заключается в возможности их перевыпуска. Если токен или пароль потеряны или украдены, их можно аннулировать и заменить новой версией. В биометрии такой возможности нет. Если изображение лица человека скомпрометировано и попало в базу данных, его нельзя аннулировать или перевыпустить. Если украден электронный биометрический идентификатор, изменить биометрическую характеристику практически невозможно. Это ставит под сомнение возможность дальнейшего использования биометрических данных человека для аутентификации, как это произошло при взломе информации о проверке благонадежности из Управления по управлению персоналом (OPM) в Соединенных Штатах. Отменяемая биометрия – это способ включения механизмов защиты и замены в биометрические системы для повышения их безопасности. Впервые она была предложена Ратой и др. «Отменяемая биометрия» – это намеренное и систематически воспроизводимое искажение биометрических признаков для защиты конфиденциальных пользовательских данных. Если отменяемый признак скомпрометирован, характеристики искажения изменяются, и те же биометрические данные отображаются в новый шаблон, который затем используется. Отменяемая биометрия является одной из основных категорий защиты биометрических шаблонов, наряду с биометрическими криптосистемами. В биометрической криптосистеме «используются методы кодирования с коррекцией ошибок для обработки внутриклассовых вариаций». Это обеспечивает высокий уровень безопасности, но имеет ограничения, такие как требование к определенному формату ввода и небольшому диапазону внутриклассовых вариаций. Было предложено несколько методов создания новых, уникальных биометрических данных. Первая система отменяемой биометрии, основанная на отпечатках пальцев, была разработана и реализована Туляковым и др. По сути, отменяемая биометрия выполняет искажение биометрического изображения или признаков перед сопоставлением. Изменчивость параметров искажения обеспечивает возможность отмены схемы. Некоторые из предложенных методов используют собственные движки распознавания, такие как Teoh и др. и Savvides и др., в то время как другие методы, такие как Dabbah и др., используют достижения в хорошо зарекомендовавших себя биометрических исследованиях для распознавания. Хотя это накладывает определенные ограничения на систему защиты, это делает отменяемые шаблоны более доступными для существующих биометрических технологий.
Предлагаемая биометрическая система
Под "мягкой биометрией" понимаются нестрогие методы биометрической идентификации, которые могут быть использованы злоумышленниками и ворами личных данных. Признаки – это физические, поведенческие или внешние характеристики человека, которые обычно используются людьми для распознавания друг друга (например, рост, пол, цвет волос). Они применяются для дополнения информации о личности, предоставляемой основными биометрическими идентификаторами. Хотя мягкие биометрические признаки не обладают достаточной уникальностью и стабильностью для надежной и однозначной идентификации человека, и их легко имитировать, они могут служить дополнительным подтверждением личности пользователя и быть полезными. Иными словами, несмотря на то, что они не позволяют индивидуализировать личность, они эффективны для различения людей. Комбинации личных атрибутов, таких как пол, раса, цвет глаз, рост и другие видимые признаки, могут использоваться для повышения эффективности традиционных биометрических систем. Большинство данных мягкой биометрии легко собираются и часто собираются уже на этапе регистрации. Мягкая биометрия поднимает два основных этических вопроса. Во-первых, некоторые признаки мягкой биометрии сильно зависят от культурного контекста; например, использование цвета кожи для определения этнической принадлежности может поддерживать расистские взгляды, биометрическое определение пола в лучшем случае основывается на вторичных половых признаках и не позволяет определить генетический и хромосомный пол; методы мягкой биометрии для определения возраста часто подвержены влиянию эйджистских стереотипов и т.д. Во-вторых, мягкая биометрия обладает значительным потенциалом для категоризации и профилирования людей, что может привести к стигматизации и исключению.
Вероятность полного раскрытия информации со стороны правительства
Некоторые представители гражданского общества обеспокоены тем, как используются биометрические данные, однако полная прозрачность в этом вопросе может не быть обеспечена. В частности, в несекретном докладе Рабочей группы Совета по науке при Министерстве обороны США по вопросам оборонной биометрии отмечается, что разумно защищать, а иногда и маскировать истинный и полный объем национальных возможностей в областях, напрямую связанных с осуществлением деятельности в сфере безопасности. Это потенциально применимо и к биометрии. В докладе также говорится, что это классическая особенность разведывательной и военной деятельности. Иными словами, цель состоит в сохранении безопасности "источников и методов".
Страны, применяющие биометрические данные
Страны, использующие биометрические данные, включают Австралию, Бразилию, Болгарию, Канаду, Кипр, Грецию, Китай, Гамбию, Германию, Индию, Ирак, Ирландию, Израиль, Италию, Малайзию, Нидерланды, Новую Зеландию, Нигерию, Норвегию, Пакистан, Польшу, Южную Африку, Саудовскую Аравию, Танзанию, Турцию, Украину, Объединенные Арабские Эмираты, Соединенное Королевство, США и Венесуэлу. Среди стран с низким и средним уровнем дохода около 1,2 миллиарда человек уже получили удостоверения личности посредством биометрической программы идентификации. Многие страны также применяют биометрические данные для регистрации избирателей и в других аналогичных избирательных целях. Согласно базе данных Международного IDEA «ИКТ в выборах», некоторые из стран, использующих (в 2017 году) биометрическую регистрацию избирателей (BVR), – это Армения, Ангола, Бангладеш, Бутан, Боливия, Бразилия, Буркина-Фасо, Камбоджа, Камерун, Чад, Колумбия, Коморские острова, Конго (Демократическая Республика), Коста-Рика, Кот-д’Ивуар, Доминиканская Республика, Фиджи, Гамбия, Гана, Гватемала, Индия, Ирак, Кения, Лесото, Либерия, Малави, Мали, Мавритания, Мексика, Марокко, Мозамбик, Намибия, Непал, Нигерия, Панама, Перу, Филиппины, Сенегал, Сьерра-Леоне, Соломоновы Острова, Сомалиленд, Свазиленд, Танзания, Уганда, Уругвай, Венесуэла, Йемен, Замбия и Зимбабве.
Национальная программа идентификации Индии
Национальная идентификационная программа Индии, называемая Aadhaar, является крупнейшей в мире биометрической базой данных. Это цифровая идентификация на основе биометрических данных, присваиваемая человеку на всю жизнь и подлежащая мгновенной онлайн-проверке в открытом доступе, в любое время и из любого места, без использования бумажных документов. Она разработана для того, чтобы государственные органы могли безопасно предоставлять общественные услуги населению, основываясь на биометрических данных (отпечатках пальцев, сканировании радужной оболочки глаза и фотографии лица) вместе с демографическими данными (имя, возраст, пол, адрес, имя родителя/супруга, номер мобильного телефона). Данные передаются в зашифрованном виде через интернет для аутентификации, что призвано устранить необходимость физического присутствия человека в определенном месте. По состоянию на 7 ноября 2013 года было зарегистрировано около 550 миллионов жителей, которым присвоено 480 миллионов национальных идентификационных номеров Aadhaar. Программа планирует охватить все население страны в 1,2 миллиарда человек в течение нескольких лет. Однако она подвергается критике из-за опасений по поводу конфиденциальности и возможного превращения государства в государство тотальной слежки или в банановую республику.§ Проект также вызвал недоверие в отношении безопасности инфраструктуры социальной защиты. Чтобы развеять опасения населения, Верховный суд Индии принял решение, признающее право на неприкосновенность частной жизни фундаментальным правом. Этот новый закон вступил в силу 24 августа 2017 года.
Национальная программа идентификации MyKad в Малайзии
Нынешняя удостоверяющая личность карта, известная как MyKad, была введена Национальным регистрационным департаментом Малайзии 5 сентября 2001 года, и Малайзия стала первой страной в мире, внедрившей удостоверение личности, которое объединяет фотоидентификацию и биометрические данные отпечатков пальцев на встроенном компьютерном чипе, заключенном в пластиковую карту. Помимо основной функции карты как средства подтверждения личности и доказательства гражданства, в дополнение к свидетельству о рождении, MyKad также может использоваться как водительское удостоверение, карта для банкомата, электронный кошелек и открытый ключ, а также для других целей в рамках инициативы Многоцелевой карты (GMPC) правительства Малайзии, если владелец решит активировать соответствующие функции.