Polacy twórcami innowacyjnych rozwiązań systemów biometrycznych

Polacy twórcami innowacyjnych rozwiązań systemów biometrycznych

Badacze z Pracowni Biometrii Naukowej i Akademickiej Sieci Komputerowej (NASK) oraz Politechniki Warszawskiej pracują nad unowocześnieniem technik biometrycznych, stosowanych do identyfikacji ludzi.

Popularność biometrii wśród specjalistów zajmujących się szeroko pojętym bezpieczeństwem związana jest z faktem, że wzorce biometryczne są niezwykle trudne do zmiany, w przeciwieństwie do popularnych kodów PIN i haseł.

"Daje to zwiększoną pewność identyfikacji osób. Cecha ta szybko staje się jednak istotną wadą, gdy wyobrazimy sobie możliwość niepowołanego użycia identyfikujących nas danych, których zmiana jest niemożliwa bądź bardzo ryzykowna dla naszego zdrowia. Stąd ogromną uwagę poświęca się ochronie danych biometrycznych, np. zapisując je w karcie elektronicznej" - tłumaczy uczestniczący w projekcie dr inż. Adam Czajka z Pracowni Biometrii NASK/PW.

Przez ostatnie dwa lata polscy naukowcy brali udział w pracach badawczych europejskiego projektu BioSec (Biometrics and Security), dotyczącego biometrycznych systemów bezpieczeństwa.

"Przy współpracy z partnerami BioSec stworzyliśmy kartę elektroniczną weryfikującą wzorce tęczówki (weryfikacja danych biometrycznych odbywa się na pokładzie karty). Działa ona znacznie szybciej niż jedyna dostępna obecnie na rynku tego typu karta. Prawdopodobnie jako pierwsi na świecie opracowaliśmy także urządzenie, które weryfikuje „żywotność” oka dla celów biometrii tęczówki, dzięki czemu możliwe jest odróżnienie żywego organizmu od sztucznej podróbki.

Naukowiec mówi, że duża wiarygodność biometrii tęczówki związana jest m.in. z niepowtarzalnością układu mięśni tęczówki. "Bogactwo mięśni jest tu tak ogromne, że rozpoznanie osób odbywa się z duża dokładnością. Warunkiem jest jednak odpowiedni pomiar tęczówki i sposób przetworzenia tych danych" - zaznacza Czajka.

Jak tłumaczy Adam Czajka, proces rozpoznawania tęczówki rozpoczyna się od wykonania zdjęcia oka w podczerwieni. Praca w podczerwieni pozwala na rejestrację struktury mięśnia, jednocześnie pomijając zbędne informacje, np. o kolorze tęczówki. System automatycznie wyszukuje niezakłócony obszar oka, który następnie poddawany jest kodowaniu.

Polscy naukowcy opracowali dodatkowo algorytmy dostosowujące sposób kodowania tęczówki dla obrazów o różnej jakości. Pozwala to na osiągnięcie maksymalnej dokładności rozpoznawania osoby, nawet jeśli zdjęcia tęczówki wykonywane są przez telefon komórkowy.
Skonstruowany w Pracowni Biometrii NASK/PW prototyp systemu weryfikuje tęczówkę w około 3 sekund

Szybka i skuteczna weryfikacja danych osobowych niezbędna jest zarówno w bankach, instytucjach bezpieczeństwa publicznego czy laboratoriach badawczych. Obecnie najczęściej wykorzystywanym zabezpieczeniem są karty magnetyczne, które ze względu na m.in. mniejszą pojemność pamięci, niewielką odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, brak zabezpieczeń przed ich kopiowaniem i brak możliwości dokonywania obliczeń na karcie, wypierane są przez karty mikroprocesorowe.

Właśnie na takich kartach możliwe jest zapisywanie wzorca biometrii tęczówki, należącego do posiadacza karty. Pozytywna weryfikacja wzorca przez kartę umożliwia dostęp do odpowiednich informacji czy zdeponowanych w banku pieniędzy.

Karty elektroniczne posiadają specjalny system operacyjny (tzw. COS - Card Operating System), a niektóre z nich także maszynę wirtualną JAVA (są to tzw. Java Cards). Pozwala to na uruchomienie na pokładzie karty odpowiednich programów umożliwiających dokonywanie różnorodnych obliczeń, np. weryfikację biometryczną.

"Nasza karta weryfikuje zawarty w niej wzorzec tęczówki i przesyła decyzję po około 8 sekundach. To sukces biorąc pod uwagę, że jedyna dostępna w tej chwili tego typu karta potrzebuje na to ponad minutę - zaznacza Adam Czajka. "Nie jest łatwo stworzyć kartę biometryczną, która będzie działała szybko i niezawodnie" - dodaje.

Karta opracowana została w tzw. technologii match-on-token, tzn. że porównanie wzorca z dostępnym "żywym obrazem" tęczówki realizowane jest na karcie. Oznacza to, że karta jest zarówno nośnikiem, na którym zapisano dane jak i platformą, na której dokonywane jest porównanie wzorców biometrycznych.

"Jest to bardzo ważne, gdyż w takim scenariuszu dane biometryczne właściciela karty nie są odczytywane przez urządzenie zewnętrzne, co istotnie zwiększa ich bezpieczeństwo. W scenariuszach weryfikacji tożsamości znika więc potrzeba konstruowania centralnych baz danych - jednej z największych obaw użytkowników i projektantów systemów biometrii" - wyjaśnia Czajka.

Polscy naukowcy, współrealizujący projekt BioSec, stworzyli także prototypowe urządzenie - terminal do rozpoznawania osób, który wykorzystuje zdjęcie oka. Przystawiając np. takie zdjęcie do zainstalowanej w terminalu kamery, urządzenia nie można oszukać.
Efektem współpracy naukowców z Pracowni Biometrii NASK/PW z Hiszpańską Telefoniką jest także projekt pierwszego na świecie protokołu (BEAP - Biometric Extensible Authentication Protocol) pozwalającego na wykorzystanie biometrii w zdalnym uwierzytelnieniu w celu tworzenia połączeń VPN (Virtual Private Network, Wirtualna Sieć Prywatna, sieć bezpiecznych tuneli komunikacyjnych w Internecie, zapewniających poufność przesyłanych danych i wiarygodność uczestniczących w połączeniu stron - PAP). Obecnie połączenie takie zestawiane jest z wykorzystaniem haseł, a nie np. obrazu tęczówki.

Można więc wyobrazić sobie osobę chcącą uzyskać dostęp do ważnych danych instytucji, w której jest zatrudniona. Serwer tej instytucji, np. laboratorium badawczego, żąda od pracownika weryfikacji biometrycznej. Pracownik, wyposażony w czytnik biometryczny, przesyła bezpiecznym łączem wzorzec swojej tęczówki (podczas każdej transakcji wzorce tworzone są w inny sposób, co zapobiega atakom nielegalnego wykorzystania wzorców - tzw. biometric replay attack), a serwer instytucji weryfikuje tę informację i na tej podstawie zezwala bądź nie na połączenie VPN.

W przyszłości weryfikacja za pomocą biometrii tęczówki będzie być może dostępna w telefonach komórkowych. "Pozwoli to na korzystanie z telefonu jedynie osobom posiadającym zapisany na karcie SIM wzorzec biometryczny. Karty SIM to bowiem jeden z typów kart elektronicznych, a wiele aparatów telefonicznych już teraz posiada aparat cyfrowy umożliwiający wykonywanie zdjęć" - wyjaśnia naukowiec. Zatem aparat zrobi zdjęcie naszego oka i zweryfikuje jednocześnie, czy możemy z niego telefonować.

Obecnie dostępne są aparaty umożliwiające weryfikację użytkownika za pomocą odcisków palców.