Другие характеристики

Динамика ударов по клавишам

Особенности речи

Динамические характеристики почерка

Динамическими характеристиками почерка являются координаты движения конца пера в зависимости от времени, скорость пера, а также оказываемое им давление. Эти координаты регистрируются в процессе выполнения подписи (или написания определенных слов) и обеспечивают значительное уменьшение числа ошибочных результатов при проверке подписей на документах по сравнению с получаемым при обычном статическом анализе начертания этих подписей. Динамические характеристики невозможно получить исходя из уже выполненной подписи.

На сравнении особенностей речи основаны самые естественные и экономичные методы аутентификации личности по биометрическим характеристикам. Их простота достигается в результате широкого распространения телефонных сетей и развивающейся практики встраивания микрофонов в компьютеры, так что стоимость системы автоматической проверки по голосу иногда может состоять лишь из затрат на программу ее работы. По самому простому методу проверки произносится заданный текст (по памяти или по подсказке автоматической системы), по более сложному — произвольный. На качество работы системы могут повлиять: ошибки при произношении заданных фраз, эмоциональное состояние проверяемого, изменение положения микрофона во время проверки, применение разных микрофонов при записи образца и проверке и т. д.

Динамика ударов по клавишам так же уникальна для каждого отдельного лица, как и личная подпись, и проявляется во время работы на клавиатуре. Для ее описания измеряются промежутки времени: либо между ударами при печатании символов, расположенных в определенной последовательности, либо между моментом удара по клавише и моментом отпускания ее при печатании каждого символа в этой последовательности. Последний способ более эффективен, но наилучший результат дают оба метода совместно. При использовании этих методов никакой дополнительной аппаратуры, кроме клавиатуры компьютера, не требуется. Однако эта технология совсем нова и пока еще не готова для применения в условиях высоких требований к безопасности.

Ряд биометрических характеристик, пригодных для идентификации личности, находится на стадии разработки, некоторые из них считаются пока недостаточно перспективными с точки зрения защиты электронной подписи. К этому ряду относятся:

- структура кожи и эпителия на пальцах (ультразвуковой метод идентификации по отпечаткам пальцев);

- термограмма лица (инфракрасный метод идентификации);

- отпечатки ладоней;

- признаки походки;

- особенности запаха;

- форма уха;

- характеристики ДНК.

Первая из перечисленных характеристик хороша тем, что ее труднее подделать, чем простые отпечатки пальцев.

Вторая — термограмма — дает картину кровеносных сосудов под кожей лица и является очень надежной характеристикой, однако аппаратура для идентификации по этому параметру очень дорого стоит.

Главное преимущество отпечатка ладони — малая чувствительность к помехам, поскольку распознавание основных ее признаков (геометрических параметров, основных линий и морщин) не требует высокой разрешающей способности изображения (кроме случаев, требующих особой тщательности).

Характерные признаки походки выявляются с помощью обработки серии последовательных изображений, получаемых способами компьютерного зрения. Этот метод не требует контакта с объектом, однако проблемы с распознаванием возникают при идентификации людей, находящихся в состоянии алкогольного опьянения или больных, при беременности, и в связи с этим становятся необходимыми дальнейшие исследования.

Способность собак различать людей по запаху и наличие генетического влияния на запах тела позволяют считать эту характеристику, несмотря на ее зависимость от обычаев и привычек человека (пользование парфюмерией, диета, употребление лекарств и пр.), перспективной в отношении использования в целях биометрической аутентификации личности. В настоящее время уже ведутся разработки систем «электронного носа». Эти системы представляются в виде оснащенных искусственным интеллектом матриц химических датчиков, однако в ближайшем будущем решение этой задачи не ожидается.

Биометрия уха — один из самых новых подходов в биометрической идентификации человека. С помощью фотокамеры довольно просто можно получать достаточно надежные образцы для сравнения при идентификации, однако этот способ еще недостаточно изучен.

Использование характеристик ДНК в качестве основы для идентификации личности является самой долгосрочной перспективой, поскольку соответствующий процесс пока оказывается медленным, трудоемким и сложным для автоматизации.

4.2 Устройства для снятия биометрических характеристик

Основными устройствами, необходимыми при практической реализации защиты электронных документов с помощью биометрических технологий, являются датчики соответствующих характеристик.

Технология, основанная на отпечатках пальцев, в настоящее время считается наиболее распространенной, и поэтому предназначенные для нее системы доминируют сейчас на рынке средств биометрической идентификации и проверки личности.

Существующие датчики отпечатков пальцев делятся на три класса — оптические, ультразвуковые и построенные на микросхемах. Первые появились раньше остальных и сейчас являются наиболее отработанными. При использовании такого датчика один или несколько пальцев прикладываются к его стеклянной пластине, после чего оптическим способом создается изображение отпечатка. У датчиков, приспособленных для сухих, сморщенных пальцев, пластина имеет кремниевое покрытие, подверженное быстрому износу. Сами датчики достаточно долговечны. Они примерно одинаковы по размерам и стоимости, но различаются по площади изображения, разрешающейспособности и программному обеспечению. Возможность уменьшения общих размеров датчика ограничена требованиями к размерам его оптической системы.

Основное преимущество ультразвукового метода снятия отпечатков пальцев перед оптическим, состоит в том, что на его результаты не влияют побочные факторы (грязь, жир, влага и т. п.), обычно встречающиеся на пальцах пользователей, поскольку такой датчик показывает подробности, скрытые под кожей пальца. Поэтому качество изображений здесь выше, чем у получаемых на оптических сканерах, что ведет к снижению числа ошибок. Однако требование, чтобы температура окружающей среды при этом сохранялась в пределах от 10 до 32°С, вынуждает применять такие датчики только в закрытых помещениях. Если оптические датчики отпечатков пальцев выпускаются большим числом фирм, количество изготовителей ультразвуковых устройств сравнительно невелико.

Из нескольких типов датчиков, основанных на применении интегральной схемы, наибольшее распространение получили емкостные, или кремниевые, датчики. В таком устройстве измеряется величина емкости на каждом из элементов измерительной матрицы. Перепады значений емкости между элементами по всей матрице соответствуют ходу характеризующих данный отпечаток линий, впадин и пор. Полученное отображение отпечатка преобразуется в цифровую форму и поступает на обработку в соответствии с алгоритмами распознавания.

В построенных на интегральной схеме датчиках остальных типов применяются самые новые технологии. Датчик, использующий электрическое поле, обеспечивает, по заявлению разработчиков, снятие отпечатков, до этого «не читаемых» датчиками других типов. Этот датчик позволяет отобразить под поверхностное строение кожи, на которое не влияют поверхностные факторы — сухость, стертость, загрязненность кожи.

В электронно-оптических датчиках используются либо приборы с зарядовой связью (в оболочке из стекловолокна для увеличения эксплуатационной надежности), либо чувствительный тактильный элемент (на основе специально созданного фирменного многослойного полимера), преобразующий линии, петли и завитки отпечатка пальца в стандартное оптическое изображение. Оно воспринимается специально спроектированным датчиком и затем преобразуется в цифровую форму. Тактильный датчик имеет маленькие размеры (толщина чувствительного элемента составляет менее 3 мм), и поэтому удобен для встраивания в дисплеи, ноутбуки, сотовые телефоны и т. п.

Недавно была разработана новая технология кремниевого датчика, которая предусматривает создание отображения пальца в реальном времени без наличия оптики или источника света за счет использования собственного тепла пальца,

Этот способ применяется путем «прокатывания» всего пальца по датчику, создающему при этом несколько отображений. Затем специальное программное обеспечение восстанавливает по ним полный отпечаток пальца, который фактически может быть в 10—20 раз больше площади датчика.

Всем датчикам отпечатков пальцев, построенным на интегральной схеме, свойственны недостатки, связанные с возможностью электростатических разрядов и хрупкостью основного материала — кремния, который здесь подвергается непосредственному прикосновению пальцев пользователя. Однако благодаря своим малым размерам датчики отпечатков пальцев этого класса очень удобны для встраивания в аппаратуру различных видов, используемую в сфере электронной информации.

Во всех системах распознавания личности по чертам лица используются стандартные, имеющиеся в свободной продаже фотокамеры. С помощью соответствующего программного обеспечения зафиксированные черты лица преобразуются в единственно верный для них набор чисел, называемый собственным индексом лица. Обратная связь с пользователем может осуществляться с помощью монитора ПК, зеркала или контрольных сигналов.

При идентификации человека по его кисти руки датчиками являются специальные сканеры для получения геометрических характеристик кисти, которые в связи с относительно большими размерами (основание обычно 20 х 22 см, высота 25 см) непригодны для использования с настольными или портативными компьютерами и устанавливаются, как правило, на контрольно-пропускных пунктах.

Системы распознавания личности по радужной оболочке глаза разделяются на активные и пассивные. При пользовании активной системой проверяемый должен сам выбрать такое положение ручной камеры системы перед собой, чтобы радужная оболочка его глаза оказалась в фокусе этой камеры. Последнее условие требует определенного предварительного инструктажа с последующим контролем.

Пассивная система имеет блок нескольких камер, и с их помощью обеспечивается автоматический поиск положения лица и глаза пользователя с тем, чтобы ручной фокусировки съемочной камеры не требовалось.

Датчиками для идентификации по динамической характеристике почерка могут служить либо планшет для ввода цифровых данных, либо электронная авторучка. Один из выпускаемых образцов такой ручки (для оформления покупок через Интернет) снабжен чувствительными элементами, измеряющими давление пера и наклон ручки, встроенными процессором и передатчиком данных.

Особенности речи регистрируются по выходным сигналам микрофонов и обычных телефонных трубок. Что касается динамики ударов по клавишам, то технология использования этих характеристик для практических целей еще очень нова, и количество ее поставщиков крайне мало. Этот метод не требует для своего осуществления никаких иных аппаратных средств, кроме стандартной клавиатуры или кнопочного номеронабирателя.

Практика сегодня показывает, что удобнее всего было бы встраивать датчики биометрических систем защиты электронной подписи в какое-либо из периферийных устройств ПК (манипулятор ввода данных —мышь, клавиатура или карт-ридер). Это легко осуществляется в случае с датчиками для снятия отпечатков пальцев, и разработано уже много вариантов конструктивного выполнения подобных встроенных датчиков.

Например, фирмой Cherry разработана клавиатура ПК со встроенными оптическим датчиком данных по отпечаткам пальцев и карт-ридером, компанией American Bio-metric Company — мышь BioMouse, на которой смонтирован сканер для отпечатков пальцев со встроенным карт-ридером. Существует также конструкция отдельного подключаемого к ПК карт-ридера, объединенного с электронно-оптическим датчиком отпечатков пальцев, который использует чувствительный тактильный элемент, и т. д.

Датчик данных по отпечаткам пальцев оказывается также наиболее подходящим для применения на портативном оборудовании (мобильный телефон, портативный компьютер).