生物辨識技術的安全問題與應用發展

生物辨識技術的安全問題與應用發展

研究說明,人體的指紋、掌紋、靜脈、聲紋、臉部、視網膜、虹膜、骨骼等都具有個體的唯一性和穩定性,且這些特點一般終身不太可能會變化,因此可用這些特徵作為判別人員身分的依據,從而發展出了各式不同的生物辨識技術。也由於人體的生物特徵具有唯一、可靠、終身不變、不會遺失和不可複製的特點,所以基於生物辨識的門禁系統,從識別的方式來講安全性和可靠性最高。

從2000年起,電腦和光學掃描技術飛速發展,使得指紋提取成為一種最平常也最普遍的生物辨識應用。而近來先進的影像設備再引入新的處理運算法,又為更多形式的生物科學辨識應用(如:聲音辨識、虹膜掃描、視網膜辨識、人臉辨識⋯等)提供了更豐富的運算內容條件,使得生物辨識門禁系統有了新的發展和應用。

指紋辨識:最普遍卻最不安全?

一說到生物辨識技術,大多數人腦海裡第一個想到的應該都是指紋辨識。雖然指紋辨識門禁系統在市場上的應用已行之多年,但能夠讓普羅大眾眾所周知,可能就要歸功於iPhone手機了。 2012年9月,Apple發布了帶有指紋辨識功能的新手機,由於iPhone優秀的性能和體驗讓指紋辨識技術瞬間贏得市場的認可。緊接著,指紋更成為國際間移動支付平台的辨識技術主流,各國電子商務公司幾乎同一時間推出指紋支付功能,一時間指紋辨識成為最大的門禁與進出管制應用技術。然而,殘酷的事實卻告訴我們:目前在我們生活中可謂已是無處不在的指紋辨識,很可能是所有生物辨識技術中應用最普遍,但卻是最不安全的。

在去年世界移動通訊大會(MWC)上,一家生產指紋辨識器的公司再次讓人們對現有的指紋辨識感測器產生了懷疑─他們展示了如何用黏土製作的假指紋騙過智慧手機上的感測器。其中有被黏土假指紋解鎖的iPhone手機使用者就驚訝地表示,那個偽造的黏土手指看起來非常劣質,但居然成功解鎖了手機!而今年中,也有廠商及駭客在台北的發表會中,展示如何從iPhone手機的Siri聲音對談控制上,開啟了用戶家的門鎖。這件事令所有使用手機控制家居安全的人及軟體廠商震驚!該展示商表示,隨著門禁與移動支付越來越普及,居心叵測的人已經開始瞄準用戶的手機,如果我們不多關注,恐怕未來因為生物辨識問題而受害的用戶及門禁系統會越來越多。

人臉辨識:自然性為特點,影響因素多

人臉辨識是指通過人的臉部特徵進行身分核對或確認的生物辨識技術(或系統)。相較於其他生物辨識技術,人臉辨識最大的特點和優勢就是自然性、不被察覺的特點。自然性指的是,該辨識方式在人類進行個體辨識時所利用的生物特徵相同。例如,人臉辨識是通過觀察比較人臉對其他個體進行區分和確認身分,而同樣具有自然性的辨識技術還包括語音辨識、體形辨識等。目前人臉辨識技術已大量被採用於門禁系統中,而各大金融單位也正在積極推廣以人臉辨識技術為基礎的電子支付功能(例如:支付寶),相信未來「臉部支付」的應用也會越來越普遍。

但是,人臉辨識技術在門禁的應用上其實也存在一些明顯的缺點。包括:人臉的外形並不是一成不變的,臉部會因不同情緒的變化而產生很多表情;而在不同觀察角度,人臉的視覺影像也相差很大。此外,人臉辨識還受到光照條件(例如:白天和夜晚、室內和室外等)、人臉上的遮蓋物(例如:口罩、眼鏡、頭髮、鬍鬚等)、年齡、拍攝的姿態角度⋯等多方面因素影響,而這些影響也或多或少地對於人臉辨識的效果及可靠度打了折扣。

虹膜辨識:成本降低後,將創生物辨識市場第二春?

虹膜辨識與視網膜辨識這兩種眼球掃描技術,都是基於對使用者的眼睛球體生物特徵驗證而來。虹膜辨識技術是針對眼睛中的虹膜(每個人的虹膜都由基因決定)進行身分辨識,而視網膜辨識則是採用低密度的紅外線去捕捉視網膜的獨特特徵(血液細胞的唯一模式)。同樣地,這兩種技術最大的優點也是具有生物體唯一性。

然而相對於指紋辨識來說,現在仍處於發展中期的虹膜辨識技術最大的缺點還是成本較高,因此這項技術目前大多應用於較高階的門禁安防場所(如:軍事或國防單位門禁),以及有高度保密需求的場所。但值得高興的是,虹膜辨識產品高成本、高單價的情況已漸漸成為過去式了,甚至已有逐漸取代指紋辨識的態勢,如今市面上也已經有部分高端手機廠商將虹膜技術帶到了自家的手機上,比如:去年年底微軟推出的手機與剛剛才宣布停產的三星Note 7手機。在可預見的未來,虹膜辨識技術的成本應該還會再進一步降低,屆時將可迎來門禁生物辨識的第二春。

指掌靜脈辨識:安全與便捷性勝出,成本也最高

我們常常在生物辨識產品中看到FRR與FAR或0.0001%,0.01%,這二種資料可不是在說生物辨識率,它其實分別代表的是指掌靜脈生物辨識的錯誤認假率與錯誤拒真率,還有註冊失敗率。

指掌靜脈生物辨識技術分為兩種,一種是通過手指與手掌血管靜脈辨識儀取得個人靜脈分布圖,依據專用比對運算法從靜脈分布圖提取特徵值。另一種方式是通過紅外線CCD攝影機獲取手指、手掌、手背靜脈的分布圖像,將靜脈的數位圖像特徵值儲存在電腦系統中。

一般而言,指掌靜脈辨識技術的安全性和使用便捷性上,遠勝於其他生物辨識技術。其具有多項重要特點:(1)高度防偽:靜脈隱藏在身體內部,被複製或盜用的機率很小。(2)簡易便用:使用者心理抗拒性低,受生理和環境影響的因素也低,包括:乾燥皮膚、油污、灰塵等污染,皮膚表面異常等。(3)高度準確:錯誤認假率為0.0001%,錯誤拒真率為0.01%,生物特徵註冊失敗率幾乎為0%。(4)快速辨識:原始手指靜脈影像被捕獲並數位化處理,影像比對由專有的手指靜脈提取演算法完成,整個過程不到1秒,可以說是門禁系統應用最高階的產品,但成本也是最高的。

結論

生物辨識及相關門禁控制技術是隨時代不斷發展的,我們並不能斷定哪一種辨識方式最安全、最可靠,只能說目前哪一種生物辨識方式的發展態勢更好、普及率更高。目前來看,普及率最高的門禁生物辨識方式無疑仍是指紋辨識,而發展前景最好、安全和可靠度兼俱的應該是虹膜辨識。然而,這或許只是暫時,也許過不了多久,又會誕生一種新的生物辨識方式取而代之。又或者那一天,我們的門禁系統可有無聲無形的辨識過程也不一定呢?


 
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