Аутентификация по отпечаткам пальцев

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Ручное сканирование пальцев гражданских лиц с целью обнаружения скрывающихся среди местного населения боевиков во время массовой облавы в Ираке

Аутентификация по отпечатку пальца – это вид биометрической идентификации, который цифровым образом сравнивает и проверяет два отпечатка пальцев. Биометрия отпечатков пальцев является эффективной благодаря их уникальности и стабильности образцов. В настоящее время она широко применяется для предоставления доступа к компьютерам и идентификации владельцев банковских счетов. Также она активно используется в смарт-картах.

История и применение[править | править код]

Первые использования аутентификации по отпечаткам пальцев могут быть датированы более 30 000 лет назад[1]. Отпечаток часто использовался в качестве подписи в договорах и ​​на произведениях искусства. С начала XX века идентификация людей по отпечаткам пальцев (дактилоскопия) применяется в криминалистике. Такая система основана на двух предположениях:

  • нет двух людей, имеющих одинаковый набор пальцевых узоров;
  • пальцевые узоры в течение жизни человека не меняются естественным образом.

Хотя аутентификация по отпечатку пальца считается эффективным методом, качество проверки сильно зависит от качества образца.

Как правило, отпечаток пальца фиксируется, по меньшей мере, один раз с использованием датчика отпечатка пальца и затем записывается в базу данных. Чтобы разрешить доступ пользователю, получают изображение его отпечатка пальца и сравнивают с записью в базе данных. В зависимости от используемых алгоритмов, когда отпечаток пальца пользователя удовлетворяет требованиям соответствия, ему / ей предоставляется доступ к системе.

Поскольку аутентификация по отпечатку пальца стала относительной дешевой, она была принята различными типами систем. Нет ничего необычного в том, чтобы найти сканер отпечатков пальцев на новых ноутбуках. Существуют также недорогие устройства считывания отпечатков пальцев для существующих настольных компьютеров и ноутбуков, такие как Microsoft Fingerprint Reader. Эти устройства заменяют традиционные аутентификацию по имени пользователя и паролю. В последнее время проверка подлинности по отпечатку пальца также сочетается со смарт-картой для повышения безопасности и эффективности. Аутентификация по смарт-карте — отпечатку пальца выполняется либо двухфакторым, либо трехфакторным способом[2]. Двухфакторная аутентификация проверяется с использованием как смарт-карты, так и отпечатка пальца. Трехфакторная добавляет дополнительный уровень безопасности, требуя также правильный пароль.

Характерные признаки для классификации
Классификационная схема Генри

Распознавание мельчайших деталей

Отпечаток пальца состоит из ряда хребтов и впадин. Этот ряд признаков и мелких точек(вершин) определяют уникальность отпечатка пальца. Один из методов проверки основан на таких деталях и сравнивает мелкие точки двух отпечатков[3]. Эффективность такого подхода сильно зависит от качества образца отпечатка.

Классификационная схема

Фрэнсис Гальтон и Эдвард Генри были одними из первых ученых, которые провели исследование по классификации отпечатков пальцев. Они идентифицировали пять классов отпечатков пальцев и вероятность их появления[4]:

  1. Arch 3,7 %
  2. Tented Arch 2,9 %
  3. Left Loop 33,8 %
  4. Right Loop 31,7 %
  5. Whorl 27,9 %

Из-за небольших различий между этими пятью классами и больших различий внутри каждого класса часто бывает сложно автоматизировать распознавание образов для этих классов[4]. На процесс проверки также может повлиять шум в образце отпечатка пальца[4].

Улучшение образца[править | править код]

Поскольку эффективность проверки во многом зависит от качества образца, были проведены многочисленные исследования для улучшения качества изображения отпечатка пальца. Салил Прабхакар[5] и Анил Джайн[6] предложили быстрый алгоритм, который улучшает четкость гребней и впадин. Другие популярные варианты включают применение фильтров к изображению, например, фильтрацию Фурье и фильтрацию Габора[7][8].

Датчики отпечатков пальцев[править | править код]

Датчик захватывает изображение отпечатка. Обычно датчик состоит из камеры и поверхности, на которую пользователь помещает свой палец. В настоящее время используются три типа технологий захвата отпечатков пальцев: оптические, емкостные и ультразвуковые.

Оптический метод

Оптическая технология использует видимый свет для освещения и захвата образца отпечатка[9]. Этот образец затем преобразуется в цифровое изображение.

Оптические датчики

  • Сенсор, использующий отражение света для захвата изображения линий пальцев
  • Аналогичный предыдущему, но использующий только рассеянный свет
  • Оптический бесконтактный: захватывает отпечаток без прямого контакта с пластиной

Емкостной метод

Емкостная технология может быть пассивной или активной. Пассивная емкостная технология использует массив пластин из кремния[9]. Когда палец соприкасается с датчиком, подается небольшой электрический ток и измеряется емкость в каждом пикселе. Гребни отпечатков пальцев разряжают емкость больше, чем впадины. Активная емкостная технология похожа на пассивную, за исключением того, что напряжение прикладывается к коже перед проведением измерений.

Емкостные датчики

  • Статический емкостный датчик типа 1: измерение между пикселем и канавкой[10]
  • Статический емкостный датчик типа 2: измерение между пикселем и землей[10]
  • Динамический емкостный: используется переменное напряжение[10]
  • Люминесцентный емкостный: использует переднюю сторону пальца в качестве второго электрода[10]

Ультразвуковой метод

Ультразвук обеспечивает наилучшую производительность, но является самым дорогим из трех типов технологии захвата отпечатков пальцев. Он использует высокочастотные звуковые волны для захвата внутренней структуры отпечатка пальца[11]. Этот метод помогает предотвратить имитацию и не подвержен воздействию грязи, жира и других препятствий, который могут выступать источниками шумов, которые обычно ухудшают производительность в емкостных и оптических технологиях[11].

Преимущества и недостатки аутентификации по отпечаткам пальцев[править | править код]

Аутентификация по отпечатку пальца дает бесчисленные преимущества, но, как и любые другие системы, она имеет некоторые недостатки. Серьезность этих дефектов зависит от требований безопасности системы.

Преимущества

  1. Постоянные характеристики. Отпечатки пальцев не меняются со временем и остаются постоянной подписью человека. Это позволяет избежать усилий, необходимых для обновления отпечатка пальца человека, который уже существует в базе данных.
  2. Уникальность. В отличие от традиционных методов аутентификации, таких как карты и пароли, отпечаток пальца уникален для каждого человека и не может быть украден или потерян.
  3. Легкость введения запрета на совместное использование ресурсов. Пользователи не могут передавать свои «пароли», как в случае паролей и карточек. С точки зрения управления безопасностью, это обеспечивает более строгую политику безопасности и предотвращает любое совместное использование.
  4. Пользователям не нужно беспокоиться о потере ключа.

Недостатки

  1. Недостаточно высокая точность и скорость работы.
  2. Проблемы с регистрацией инвалидов. Люди с физическими недостатками или с травмами пальцев, часто не проходят аутентификацию из-за недостаточного качества пробы.
  3. Зависимость от шумов, вызываемых грязью и порезами. Производительность аутентификации сильно зависит от качества образца отпечатка пальца. Порезы, шрамы и грязь служат дополнительным шумом для системы, особенно в случае оптических и емкостных технологий.
  4. Ограниченный срок службы датчиков. Считыватели, такие как те, которые используют оптическую технологию, имеют короткий срок службы (приблизительно один год) и требуют обширного обслуживания (регулярной очистки).
  5. Нарушение конфиденциальности пользователя. Отпечаток пальца можно рассматривать как личную информацию и конфиденциальные данные. Некоторые люди могут рассмотреть вопрос о занесении в систему его / ее отпечатка пальца как акт нарушения его / ее конфиденциальности.

Примечания[править | править код]

  1. ↑ D. Bala. Information Security Curriculum Development (англ.) // Biometrics and Information Security. — 2005. — С. 64-66.
  2. ↑ AET63 BioTRUSTKey. Advanced Card Systems Ltd. Дата обращения: 21 декабря 2019. Архивировано 21 декабря 2019 года.
  3. ↑ S. Prabhakar and A. Jain. Fingerprint Identification (англ.). Архивировано 22 июня 2013 года.
  4. ↑ 1 2 3 R. Cappelli, D. Maio, D. Maltoni, L. Nanni. A Two-Stage Fingerprint Classification System (англ.) // International Multimedia Conference. — 2003. — С. 95-99.
  5. ↑ Salil Prabhakar (англ.) // Wikipedia. — 2019-10-17. Архивировано 10 марта 2022 года.
  6. ↑ Anil K. Jain (computer scientist, born 1948) (англ.) // Wikipedia. — 2019-11-25. Архивировано 21 марта 2022 года.
  7. ↑ S.K. Oh, J.J. Lee, C.H. Park, B.S. Kim and K.H. Park. New Fingerprint Image Enhancement Using Directional Filter Bank (англ.) // Journal of WSCG, Vol.11, No.1. — 2003. Архивировано 28 октября 2020 года.
  8. ↑ S. Greenberg, M. Aladjem, D. Kogan and I. Dimitrov. Fingerprint Image Enhancement Using Filtering Techniques (англ.). — 2002. Архивировано 21 января 2022 года.
  9. ↑ 1 2 D. Harris. Fingerprint Authentication (англ.) // Electronic Design. — 2007. Архивировано 21 декабря 2019 года.
  10. ↑ 1 2 3 4 Dr. M. Bromba. Fingerprint FAQ (англ.). — 2009. (недоступная ссылка)
  11. ↑ 1 2 W. Bicz. Fingerprint Structure Imaging Based on an Ultrasound Camera // OPTEL Ultrasonic Technology.

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Аутентификация_по_отпечаткам_пальцев&oldid=136491072