Биометрическая идентификация по сосудистому руслу руки и Аспекты ее применения в системе паспортно-визовых документов нового поколения

Постоянный рост объемов воздушных перевозок заставил государства задуматься над необходимостью рационализировать процедуры проверки пассажиров с применением технологий электронного обмена данными и использования централизованных баз данных. Кроме того, рост международной преступности и незаконной миграции потребовал выработки рекомендаций относительно методов и средств повышения уровня защищенности проездных документов от мошенничества или злоупотребления. Комплекс предпринимаемых мер был реализован в виде создания системы паспортно-визовых документов нового поколения (ПВДНП) [1], предоставляющей преимущества в части:

— повышения уровня защищенности от несанкционированного внесения изменений, подлога или подделки документов за счет изменения физических характеристик самих документов и повышения надежности элементов их защиты;

— упрощения для законного владельца документа процедур получения виз для поездок и прохождения через системы пограничного контроля и, как следствие, повышения пропускной способности систем пограничного контроля за счет сокращения очередей при прохождении контроля;

— сведения к минимуму потребности в бумажных документах (например, в пассажирских ведомостях и регистрационных карточках при прилете и вылете);

— сокращения административных расходов, связанных с выполнением соответствующих неавтоматизированных процедур.

Однако принципиальное повышение уровня защищенности от мошенничества было достигнуто за счет введения процедуры биометрической идентификации с использованием данных, хранящихся на бесконтактной интегральной схеме. Это объясняется тем, что биометрические характеристики человека крайне сложно похитить или подделать.

В настоящее время Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) рекомендовано в качестве первичного механизма идентификации личности в проездных документах использование распознавания лица: анализ геометрии лица, в отличие от большинства методов биометрической идентификации, не требует дорогостоящего оборудования. Немаловажную роль в выборе данного параметра в качестве основного сыграл психологический фактор: исторически сложилось так, что в процессе повседневного общения люди отличают друг друга по геометрическим особенностям лица, поэтому данная технология не доставляет существенных неудобств в психологическом плане.

Следует отметить, что этот метод характеризуется рядом существенных недостатков:

— низкая статистическая достоверность;

— существенные трудности для многих алгоритмов такого анализа представляют какие-либо внешние помехи (например, очки, борода, некоторые элементы прически);

— многие алгоритмы не учитывают возможные изменения мимики лица, то есть выражение должно быть нейтральным, а человек не всегда в силах владеть выражением своего лица;

— применение данного метода в полностью автоматических системах аутентификации, не требующих обязательного присутствия оператора, влечет за собой их низкую защищенность, которая связана также с простотой подделки биометрического шаблона (для этого часто достаточно использовать двумерную фотографию).

Помимо геометрии лица как основного параметра идентификации личности, в качестве дополнительных биометрических характеристик ИКАО определены к использованию радужная оболочка глаза и отпечатки пальцев. Использование последних получило наибольшее распространение в области электронных паспортов.

Анализ папиллярного рисунка на пальцах является наиболее зрелой технологией биометрической идентификации пользователей, использование которой обладает рядом преимуществ, включая распространенность технологии и разнообразие методик и алгоритмов. Однако существуют и факторы, значительно снижающие возможность интеграции технологии аутентификации по отпечаткам пальцев в систему ПВДНП:

— дактилоскопические системы вызывают у многих неприятие и снижение лояльности, поскольку исторически широко применяются в криминалистической практике;

— использование контактных датчиков отпечатков пальцев любого типа влечет за собой необходимость соблюдения санитарных норм и гигиены контактных площадок;

— эталонный образец пальца имеет достаточно большой размер (порядка 3 килобайт на один палец), а, в памяти ПВДНП необходимо хранить эталоны нескольких пальцев для одного пользователя.

Анализ рисунка радужной оболочки глаза и сетчатки глаза характеризуется высокой статистической надёжностью алгоритма, не требует физического контакта человека со считывающим устройством. Кроме того, радужная оболочка защищена от повреждений — а значит, не будет изменяться во времени. Однако данный метод также обладает рядом существенных недостатков:

— для получения биометрических образцов радужной оболочки глаза и сетчатки глаза требуется дорогостоящее оборудование;

— процедура получения изображения сетчатки глаза является болезненной, имеет медицинские ограничения и может вызвать ряд побочных эффектов (например, эпилептический приступ);

— психологический фактор: глаз человека — это важнейший орган чувств, поэтому многие люди считают процедуру сбора образцов опасной.

В настоящее время все большую популярность на рынке биометрических технологий приобретает анализ биометрических особенностей ладони человека, основанных на венозной системе, суть которого состоит в инфракрасном сканировании рисунка кровонесущих венозных сосудов ладони [2].

В технологии идентификации по сосудистому руслу руки используется сеть подкожных сосудов на тыльной стороне ладони для идентификации личности в биометрических приложениях. Принцип этой технологии основан на том, что структура кровеносных сосудов является уникальной для каждого человека, включая идентичных близнецов [3]. Таким образом, структура кровеносных сосудов руки является высокоэффективной отличительной особенностью, которая может использоваться для идентификации личности человека. Биометрическая технология применения сосудистого русла руки является относительно новой и находится в процессе непрерывного развития.

По сравнению с другими биометрическими параметрами, эта технология обладает рядом достоинств, таких как более высокая точность аутентификации и более удобное использование. Кроме того, поскольку сосудистая структура находится под кожей, она не зависит от неблагоприятного влияния окружающей среды. Благодаря этим функциям технология сосудистого русла внедряется в различные решения аутентификации для использования в общественных местах; большое количество решений было развернуто во многих приложениях, таких как контроль доступа, учет рабочего времени, безопасность и распознавание в медицинских учреждениях. Рынок использования технологии шаблонов сосудистого русла быстро развивается.

Процесс идентификации происходит следующим образом. Для получения шаблона сосудистого русла тыльной стороны ладони в системе используется инфракрасная (ИК) камера. Ближние ИК-лучи от камеры освещают тыльную сторону ладони. Раскисленный гемоглобин в кровеносных сосудах поглощает инфракрасные лучи, уровень отражения снижается, вследствие чего сосудистая структура ладони в распознающем устройстве приобретает вид черной схемы. Извлеченный рисунок сосудистого рисунка затем сравнивается с предварительно зарегистрированным шаблоном, хранящимся в базе данных, для проверки подлинности личности [4]. Данная технология обладает рядом неоспоримых преимуществ:

— высокая уникальность и стабильность биометрических образцов;

— относительно невысокая стоимость конечного решения;

— бесконтактность технологии — пользователи не касаются чувствительной поверхности, что выступает в пользу соблюдения гигиены и повышает приемлемость для пользователя;

— время сканирования составляет порядка секунды;

— изображение сосудистого русла руки трудно подделать, поскольку оно находится внутри руки и в некоторых подходах для регистрации изображения кровь должна течь;

— высокая точность, предоставляемая этими устройствами с завидным ложным принятием и ложным отказом.

Таким образом, в силу своих преимуществ перед другими биометрическими характеристиками, технологию идентификации по сосудистому руслу ладони вполне можно рассматривать в качестве перспективной для применению в системе ПВДНП.

Однако прежде чем говорить о внедрении технологии идентификации по сосудистому руслу руки в систему ПВДНП, следует выяснить, удовлетворяет ли данная технология критериям, которыми руководствуются международные организации при выборе технологии идентификации в ПВДНП.

Сведения о составе аспектов [5], ожиданиях ИКАО как организации, которая организует разработку форматов, протоколов и процедур функционирования машиносчитываемых паспортов, виз и других официальных документов (именно в ее документах нашли отражение основные идеи обеспечения безопасности ПВДНП), и степени соответствия ожиданиям ИКАО технологии биометрической идентификации по сосудистому руслу ладони приведены в Таблице 1.

Таблица 1 — Аспекты, связанные с применением технологии биометрической идентификации по сосудистому руслу руки

Аспект	Ожидания ИКАО	Степень соответствия технологии биометрической идентификации по сосудистому руслу руки ожиданиям ИКАО
Универсальность	Характеристика должна быть свойственна каждому человеку	Наличие сосудистого русла на тыльной стороне ладони свойственно каждому человеку
Уникальность (отличительность)	Любые два человека должны быть достаточно различимыми относительно данной характеристики	Доказано, что сосудистое русло уникально для каждого отдельно взятого индивидуума
Неизменность	Биометрическая характеристика должна быть инвариантной во времени	Сосудистое русло находится под кожным покровом и меньше подвержено влиянию окружающей среды с течением времени, чем многие другие биометрические характеристики
Измеримость	Должна быть возможность собирать и оцифровывать биометрическую характеристику с помощью соответствующих устройств, которые не причиняли бы существенных неудобств человеку. Кроме того, приобретенные исходные данные должны поддаваться обработке для извлечения отличительных особенностей	В настоящее время на рынке представлено множество устройств идентификации по сосудистому руслу руки. При этом сам процесс аутентификации является бесконтактным и безболезненным
Производительность	Достижимая точность и скорость распознавания, а также ресурсы, необходимые для их достижения, эксплуатационные и экологические факторы, влияющие на точность и скорость, должны соответствовать требованиям приложения	Технология идентификации по сосудистому руслу руки уже получила значительное внимание в биометрических сообществах, несмотря на то, что она является относительно новой. В последние годы проводится большое количество исследований по совершенствованию технологии и разработке новых устройств, позволяющих проводить идентификацию с высокой точностью и в течение относительно короткого промежутка времени
Приемлемость	Физические лица в целевой группе населения должны быть психологически готовы предоставить системе идентификации данные об указанной биометрической характеристике	Поскольку биометрические системы используют чувствительные характеристики для распознавания человека, социальные, культурные и правовые факторы являются критически важными и должны быть приняты во внимание в процессе проектирования, разработки и внедрения биометрических систем распознавания
Действия в обход системы защиты	Легкость, с которой биометрическая характеристика может быть воспроизведена с использованием мошеннических методов (например, поддельные пальцы или мимика), должна соответствовать требованиям безопасности приложения	Конечно, сложно представить, каким образом можно подделать инфракрасное изображение сосудистого русла, находящегося под кожным покровом руки человека, однако не стоит полагаться на «неизобретательность» современных мошенников, поэтому при разработке системы необходимо принять все меры по недопущению мошеннических действий в обход системы защиты в процессе биометрической идентификации

Таким образом, процесс оформления технологии в качестве рекомендованной ИКАО сопряжен со значительными организационными сложностями, отличается высокой инерцией, осложнен незначительным уровнем зрелости и принятия технологии обществом. Однако перспективы представляются благоприятными в виду неоспоримых технических преимуществ данной технологии.

Список использованных источников

1. ICAO Doc 9303 Part 1, «Machine Readable Passports».

2. Счастный Д. Ю. Расширение средств идентификации в СЗИ НСД. // Комплексная защита информации. Безопасность информационных технологий. Материалы XVII Международной конференции 15-18 мая 2012 года, Суздаль (Россия). 2012. С. 231-232.

3. Endothelial cells and VEGF in vascular development // L. Coultas, K. Chawengsaksophak, J. Rossant // Nature l438. — 2005. — № 7070. — P. 937-945.

4. Alex Hwansoo Choi, Chung Nguyen Tran. Hand Vascular Pattern Technology // Department of Information Engineering, Myongji University, San 38-2 Namdong. Yongin, Kyunggido, Bangbae, Seocho, Seoul, Korea.

5. Jain, A.K., Ross, A., Prabhakar, S.: An introduction to biometric recognition. IEEE Transactions on Circuits Syst. Video Techn 14(1) (2004) 4-20.

6. Biometric recognition: challenges and opportunities. Josef N. Pato, Lynette I. Millet, editors; Whither Biometrics Committee; National Research Council. 2010.

Автор: Грунтович Д. В.

Дата публикации: 01.01.2013

Библиографическая ссылка: Грунтович Д. В. Биометрическая идентификация по сосудистому руслу руки и Аспекты ее применения в системе паспортно-визовых документов нового поколения // Комплексная защита информации. Электроника инфо. Материалы XVIII Международной конференции 21–24 мая 2013 года, Брест (Республика Беларусь). 2013. С. 160–163.