在人类社会活动中,传统的身份识别方式包括基于知识的身份认证和基于令牌的身份认证。基于知识的认证方式主要是通过检查,“whatyouknow”来达到认证目的,例如密码、口令等。基于令牌的认证方式主要是通过检查“whatyouhave”来确认身份,例如身份证、钥匙、护照等。
传统的身份认证方式存在许多缺点,例如密码和口令存在容易忘记、容易受攻击、容易泄露等问题,如果与证件等存放在一起容易被盗、丢失、被伪造和冒用等。
由于上述问题的存在,传统的身份验证技术在给人们的日常生活和整个社会带来方便的同时,也带来了不可估t的损失和破坏。众所周知,美国一些高度机密的军事机构的计算机网络(包括五角大楼和国防部)曾不止一次被黑客侵入,黑客们实际上就是破解了这些计算机网络的某一合法用户的密码后侵入的。尽管现行系统要求用户及时改变他们的口令以防止口令被盗用,但这种方法不但增加了用户的记忆负担,也不能从根本上解决问题。美国在1996年因为身份验证失效引起的欺诈损失。
由于人体生物特征具有不可复制的特点,墓于生物特征的身份认证方式可以克服传统身份认证方式的许多缺点。生物特征识别主要是通过检查人体的生理特征或行为动作(whoyouare/whatyoudo)来确认人的身侧峋.生物特征包括生理特征和行为特征,生理特征是指人与生俱来的特征,如指纹、虹膜、DNA等;行为特征是指后天习惯形成的特征,如步态、笔迹等。因为这些特征是每个人所独有的,不会遗失,其它人也无法复制或取代,用它们来识别人的身份,显然比基于知识和令牌的方式安全很多。但并不是所有人体特征或动作都能用于身份识别,只有满足了下列条件的生物特征,才能用于验证身份。
(1)普遍性:即人人都具有该特征,只有一部分人具有的特征无法用于大范围的身份识别。
(2)唯一性:即每个人的特征都应与其他人的特征不一样。
(3)稳定性:即特征或行为应在一个相当长的时间内保持不变,经常变化的特征无法保证识别系统的鲁棒性。
(4)可采集性:即是否可以方便地获取并量化这些特征或行为。
各种生物特征都各有优势和局限,没有任何一种生物特征能完美地满足各种应用要求,因此在实际系统的设计中,还应注意以下问题。
(1)性能:包括识别系统的准确性和速度,所需要的必要资源,影响识别准确性的工作和环境因素等。
(2)可接受性:即在多大程度上人们愿意接受这种生物特征,是否干涉了人的隐私或对人体有伤害,用户操作的方便程度如何等。
(3)防欺骗性:即系统防止被欺编的能力和适应能力。
研究和经验表明,人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性,即每个人的这些特征都与别人不同,且终生不变,因此可以据此识别出人的身份。
下面介绍几种常用的生物识别技术的特点
(1)人脸识别:通过对面部特征及其相互之间的关系来进行身份识别.因为人们对这种技术几乎没有任何排斥心理,所以,从理论上讲,人脸识别可以成为一种最友好的生物特征身份识别技术。
(2)虹膜识别:虹膜是一种在眼睛中瞳孔内的织物状的各色环状物,虹膜的组织结构在胎儿的胚叶发育阶段就己经定型了,它具有唯一性并终身不变,每一个虹膜都包含一个独一无二的幕于像冠、水晶体、细丝、斑点、结构、凹、射线、皱纹和条纹等特征的结构。虹腆识别技术通过一个全自动照相机拍摄人眼的虹膜,通过对所采集到的虹膜特征进行对比,实现身份识别。但其采集设备昂贵,难以大范围推广。
(3)语音识别:声音识别设备不断地侧里、记录声音的波形和变化,并将现场采集到的声音同登记过的声音模板进行精确的匹配,实现身份识别。缺点是声音的区分度不是很好,不能使用于大范田人群,声音特征容易受各种因素影响而改变。
(4)签名识别:通过测最签名图像本身以及整个签名的动作(每个字符以及字符之间不同的速度、顺序和压力)来识别用户。签名识别的优点在于容易被大众接受。
(5)掌形识别:对每个手指和手指的指关节的尺寸和形状以及整只手的尺寸进行三维侧孟,并以其特征用于身份识别。缺点是采集设各体积较大。
(6)视网膜识别:利用视网膜上的血管分布棋式进行身份识别的一种生物识别方法。将一束光线照向人的服球,即可通过相应设各采集到视网膜图像。很明显,视网膜识别技术可能会对使用者带来健康的摄坏,这还需要进一步的研究。
(7)乃指纹识别:指纹是指尖表面纹路的分布模式。通过分析指纹的全局特征信息和局部特征信息,对指纹进行特征匹配,从而实现身份识别。
(8)面部热像图识别:热最通过面部组织会被皮肤发散,从而使皮下血液系统呈现出一种独特的面部信号,这种信号可以被红外照相机获取,通常称之为面部热像图,据此可进行身份识别。
此外,手部血管的结构很难通过手术改变,别人也很难模仿,因此可用于身份识别;人耳识别是近几年生物识别技术研究的一个新兴热点,通过获取耳朵的正面投影,经过图像处理,可得到用于身份匹配的图像特征描述。
指纹识别技术比其他的生物识别技术总体上来说其有较大的优势,具有高的可行性和实用性,是一种较为理想的身份识别技术。具体体现在以下几个方面:
(1)唯一性:每个人的指纹是独一无二的,任何两人之间不存在相同的手指指纹。
(2)不变性:每个人的指纹是固定的,不会随着年龄增长或身体健康变化而发生质一的变化。
(3)易采集性:指纹样本便于获取,易于开发识别系统,实用性强。识别系统中完一成指纹采样功能的硬件部分较易实现,而视网膜则相对难于采样,这就导致视网膜识一别系统开发难度大,可行性较差。
(4)易扩展性:一个人的十个手指指纹皆不相同,可以方便地利用多个指纹构成多重口令,提高系统的安全性,而不会因此增加系统的设计负担。
(5)易存储性:指纹识别中使用的匹配模板并非最初的指纹图像,而是由指纹图像中提取的关键特征,系统模板库的存储盆较小。另外,对输入的指纹图提取关键特征后,可以大大减少网络传输的负担,便于实现异地确认,支持计算机的网络功能。
基于以上原因,指纹识别是目前最成熟和最有前景的生物识别技术之一,更适合于多种应用环境,这也可以从国际生物组织(IntcrnationalBiometricGroup)的生物识别技术收入预测报告和2006年的生物识别技术市场份额反映出来。