کنترل دسترسی بیومتریک

بیومتریک چیست؟

اصطلاح بیومتریک از دو واژه ی یونانی بیو و متریک تشکیل شده است. بیو به معنای زندگی و متریک به معنای اندازه گیری است. بیومتریک فناوری تحلیل ویژگی های فیزیکی  یا رفتاری فرد است. در بیومتریک ویژگی های فیزیکی یا رفتاری فرد اندازه گیری می شود.  ویژگی های بیومتریک فیزیکی  مانند چهره، عنبیه، اثر انگشت و ویژگی های بیومتریک رفتاری شامل الگوهای راه رفتن، ژست ها و صدای فرد است.

بیومتریک یا زیست‌سنجشی روشی برای شناسایی هویت یک فرد بر اساس ویژگی های رفتاری و فیزیکی آن فرد است. این روش کنترل دسترسی می تواند برای کنترل دسترسی شبکه های کامپیوتری، تراکنش های مالی و سیستم های حمل و نقل مورد استفاده قرار بگیرد. هدف اصلی این سیستم ها جلوگیری از دسترسی افراد غیر مجاز به منابع تحت کنترل است. در روش هایی که از کلمه ی کاربری و رمز عبور و همچنین کارتهای مخصوصی برای تعیین هویت فرد استفاده می کنند، امکان فراموش کردن رمز و یا گم کردن کارت وجود دارد. اما چنین مشکلاتی در روش بیومتریک وجود ندارد.

تاریخچه بیومتریک

نمی توان تاریخ دقیقی برای استفاده از بیومتریک در نظر گرفت. شاید از زمان وجود بشر بیومتریک هم وجود داشته است. وقتی از روی چهره ی انسانی هویت او را تشخیص می دهید، در واقع از بیومتریک استفاده کرده اید. اما اگر بخواهیم تاریخچه ی فناوری بیومتریک را بررسی کنیم اولین کاربرد فناوری بیومتریک در سال ۱۸۵۸ بوده که William Herschel از نقاط دست کارمندان خود برای شناسایی آن ها استفاده کرد. در این سیستم از اثر انگشت افراد بر روی قرارداد کاری آن ها استفاده می شد تا مشخص شود در زمان پرداخت دستمزد فرد واقعی که اثر انگشتش پای قرارداد است، چه کسی است. بیومتریک در طی این سال ها پیشرفت زیادی کرده و امروز شرکت های بسیاری از فناوری بیومتریک برای مقاصد متفاوتی استفاده می کنند.

بیومتریک چگونه کار می کند؟

در واقع بیومتریک یک روش تشخیص الگو است بدین صورت که الگویی را در جسم فرد پیدا می کند. این الگو را با الگوهای ذخیره شده در پایگاه داده مقایسه کرده و سپس طبق نتیجه ی حاصل از جستجو، عملیات لازم را انجام می دهد. روش های زیادی برای مقایسه ی ویژگی های بیومتریک وجود دارند از جمله این روش ها می توان به اثر انگشت، عنبیه چشم، فرم دست ها، الگوی صدا و اطلاعات DNA اشاره کرد. با وجود اینکه روش های بیومتریک، محدودیت هایی دارند اما بکارگیری این روش ها از دقت بالایی برای تشخیص هویت فرد برخوردار بوده و استفاده از آن ها روز به روز در حال گسترش است.

یک سیستم کنترل دسترسی بیومتریک دارای مراحل زیر است:

اسکن ویژگی های فرد

از ابزاری برای اسکن و خواندن ویژگی های بیومتریک فرد استفاده می شود. به عنوان مثال برای بررسی اثر انگشت فرد، از سنسور نوری برای گرفتن تصویر ساختار اثر انگشت فرد استفاده می شود.

در واقع سنسور، واحد اصلی ارتباط بین فرد و سیستم کنترل دسترسی بیومتریک است. کیفیت داده های بدست آمده از سنسور بستگی به کیفیت دوربین دارد زیرا اکثر داده های بیومتریک به صورت تصویر هستند. تنها تعداد کمی از سیستم های کنترل دسترسی از صدا و بو استفاده می کنند.

اندازه گیری ویژگی های بیومتریک فراتر از گرفتن عکس است. در هنگام اندازه گیری ویژگی های بیومتریک، هزاران نقطه، فاصله و تو رفتگی و برجستگی اندازه گیری می شوند. به عنوان مثال در تشخیص چهره، فاصله ی چانه تا پیشانی و مکان دقیق بینی شما و در اثر انگشت، الگوی خطوط انگشتان شما مشخص می شود.

ارزیابی و استخراج ویژگی های بیومتریک

وقتی داده ها توسط سنسور جمع آوری شدند قبل از پردازش باید مورد بررسی قرار بگیرند تا مشخص شود که برای پردازش مناسب هستند یا خیر. الگوریتمی برای این کار در نظر گرفته شده است که داده های دریافتی را بهبود می دهد تا برای پردازش مناسب شوند. در واقع در این مرحله بر روی داده ها پیش پردازش انجام می شود. اگر کیفیت خیلی پایین باشد، درخواست ثبت دوباره ی داده ها داده می شود. بعد از پردازش داده ها مجموعه از ویژگی ها که نشان دهنده ی هویت فرد است انتخاب می شوند. این ویژگی ها در پایگاه داده ذخیره می شوند و به آن ها الگو گفته می شود.

اطلاعات جمع آوری شده ی هر فرد به صورت اعداد در می آید و این اعداد با اعداد موجود در پایگاه داده که مرتبط با افراد تعریف شده در آن است، مقایسه می شوند.

مقایسه ویژگی ها

بعد از ذخیره ی الگوی بیومتریک در پایگاه داده، این الگو با دیگر الگوهای موجود مقایسه می شود. ابزار تطبیق الگو بر اساس میزان تطبیق الگوی ورودی و الگوهای موجود، درصد تطبیق را مشخص می کند.

تصمیم گیری بر اساس نتایج

در این مرحله بر اساس نتیجه ی حاصل از مرحله ی قبل تصمیمات لازم گرفته می شود. برای مثال در صورت تطبیق با درصدی مشخص گیت باز می شود و اجازه ی دسترسی به فرد داشته می شود یا فرد اجازه ی استفاده از سیستم را پیدا می کند.

پایگاه داده، همه ی اطلاعات لازم برای پردازش داده های بیومتریک را ذخیره می کند. گاهی علاوه بر ذخیره ی الگوهای بیومتریک، زندگی نامه ی فرد هم در پایگاه داده به منظور فراهم آوری امنیت بیشتر ذخیره می شود.

مزایای بیومتریک

• با بکارگیری بیومتریک دیگر نیازی به ساختن و به یاد آوردن گذرواژه های طولانی و پیچیده ندارید. وقتی از گذر واژه استفاده می کنید باید مرتب آن را تعویض کنید، به اندازه ی کافی پیچیده باشد که قابل حدس زدن نباشد و اینکه نباید جایی آن را یادداشت کنید. استفاده از روش های بیومتریک بسیار  ساده تر و آسان تر از حفظ کردن و به یاد آوری گذرواژه های پیچیده است.
• بر خلاف گذر واژه بیومتریک تنها روشی است که ارتباطی بین هویت فیزیکی و دیجیتالی ما ایجاد می کند. در این صورت دیگر امکان سرقت هویت به حداقل می رسد و روش های بیومتریک امنیت بیشتری را فراهم می کنند.
• با داشتن گذرواژه یا رمز عبور می توان به هزار حساب دسترسی داشت. اما هک کردن پایگاه داده هایی که از روش بیومتریک برای احراز هویت استفاده می کنند بسیار دشوار است. در نتیجه استفاده از کنترل دسترسی بیومتریک دقیق تر و راحتتر از روش های رایج کنونی است.

انواع بیومتریک

روش های بیومتریک به سه دسته ی رفتاری و مورفولوژی و زیست شناسی دسته بندی می شوند. بیومتریک مورفولوژی شامل اثر انگشت، تشخیص چهره، عنبیه، هندسه ی دست، شبکیه، الگوهای رگ، شکل گوش و بیومتریک رفتاری شامل تشخیص صدا، امضا و نحوه ی تایپ کردن و بیومتریک زیستی شامل DNA و خون است. مورفولوژی یا ریخت شناسی به شکل و ریخت فیزیکی بدن اشاره دارد. صدا می تواند هم در دسته ی رفتاری و هم مورفولوژی قرار بگیرد. در ادامه با تعدادی از این ویژگی ها آشنا خواهیم شد.

اثر انگشت

اثر انگشت هر فردی منحصر به فرد است. حتی دوقلوهای همسان نیز اثر انگشت متفاوتی دارند. هر اثر شامل صدها ویژگی است. برای اثبات یکسان بودن دو اثر انگشت باید تعدادی از ویژگی های در دو اثر انگشت یکسان باشند تا هویت فرد با دقت بالایی مشخص شود.

چهره

نرم افزار تشخیص چهره و ماژول تشخیص چهره هویت فرد را از طریق بررسی ویژگی های مورفولوژی چهره ی او تشخیص می دهد. کارایی تشخیص چهره به عوامل متعددی از جمله کیفیت تصویر گرفته شده، قدرت الگوریتم شناسایی چهره (که به طور مثال فاصله ی بین چشم ها را اندازه گیری می کند) و مطمئن بودن پایگاه داده ی مورد استفاده (هر چقدر پایگاه داده بزرگتر باشد احتمال شناسایی فرد بیشتر است) بستگی دارد.

عنبیه نیز مانند اثر انگشت هر فرد منحصر به فرد است. هیچ فرد دیگری در دنیا دارای ساختاری شبیه ساختار عنبیه شما نیست. عنبیه بخش رنگی چشم و در پشت قرنیه قرار دارد. عنبیه قبل از تولد فرد شکل می گیرد و به ندرت تا پایان عمرش تغییر می کند. عنبیه ی چشم راست و چپ با هم فرق دارند همان طور که با عنبیه افراد دیگر متفاوت هستند. عنبیه چشم دو قلوهای همسان نیز از هم متفاوت هستند. عنبیه یکی از روش های قابل اعتماد برای تشخیص هویت فرد است. در روش تشخیص هویت فرد از طریق عنبیه اگر فرد لنز یا عینک هم داشته باشد باز هم از طریق عنبیه چشمانش قابل شناسایی است و این کار با دقت بالایی انجام می شود.

صدا

از الگوی صوت برای شناسایی افراد استفاده می شود. تلفظ، تاکید، سرعت گفتار، لهجه و همچنین ویژگی‌های فیزیکی دستگاه صوتی، دهان و مجاری بینی از جمله مواردی هستند که در بیومتریک صوتی مورد استفاده قرار می گیرند.

شبکیه چشم

در این روش الگوی رگ های خونی داخل شبکیه ی چشم به عنوان یک ویژگی بیومتریک اسکن می شود. شبکیه ی چشیم یک بافت نازک متشکل از سلول های عصبی است که در پشت چشم قرار گرفته است. به دلیل ساختار پیچیده ی مویرگ ها در داخل شبکیه ی چشم که کار خون رسانی را انجام می دهند، شبکیه ی چشم دارای ساختار منحصر به فردی است. دو قلوهای همسان نیز دارای ساختار مویرگی یکسانی نیستند.

هندسه دست

در این روش افراد از طریق شکل دستشان شناخته می شوند. ابعاد دست انسان از زوایایی مختلفی اندازه گیری می شود و این اندازه با اندازه های ذخیره شده در پایگاه داده مقایسه می شود. هندسه ی دست به اندازه اثر انگشت و شبکیه و عنبیه ی چشم منحصر به فرد نیست. وقتی نیاز به تامین امنیت بالایی باشد این روش به همراه ترکیبی از روش های دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

نحوه امضا

امضا جز دسته ی بیومتریک رفتاری است. فرد روی یک برگه امضا می کند. تصویری از امضای فرد گرفته می شود تا بعدا برای شناسایی هویت فردی که دارای این امضا است استفاده شود. روش دیگر امضا بر روی PDA است که در این صورت نیازی به گرفتن تصویر امضای فرد وجود ندارد.  برخی از این سیستم ها دارای قابلیتی برای ثبت نحوه ی امضا هستند به طوری که برای مثال میزان فشار، بالا و پایین رفتن و مختصات مکانی حرکات نیز به عنوان ویژگی امضا ثبت می شود.

اندازه گیری حرکت

دانشمندان هم اکنون روی الگوهای راه رفتن افراد کار می کنند. الگوی حرکت و راه رفتن انسان ها می تواند یکی از راهکارهای مورد نیاز برای سیستم های نظارتی باشد.

ضربان قلب

ضربان قلب، انعکاس حرکات مکانیکی قلب هستند. هر فردی دارای ضربان قلب منحصر به فردی است. ضربان قلب به اندازه و شکل قلب، جهت رگ ها و فیزیولوژی آن بستگی دارد.

الگوی رگ

تطبیق الگوی رگ یکی از روش های بیومتریک است که الگوی رگ هایی که از سطح پوست قابل مشاهده هستند را تحلیل می کند. این روش هنوز در مراحل توسعه به سر می برد و هم اکنون ماند روش های دیگر بیومتریک مانند اثر انگشت کارایی ندارد. این روش می تواند با ترکیب روش های دیگر به کار رود تا دقت شناسایی هویت را افزایش دهد. بر خلاف روش بیومتریک اثر انگشت که نیاز به تماس مستقیم پوست دست با سنسور دارد در این روش نیازی به تماس مستقیم پوست نیست.

تشخیص گرمایی چهره

در این روش برای تشخیص چهره ی فرد، نمودار گرمایی فرد به عنوان ورودی به سیستم داده می شود. لازم به ذکر که اشیا گرم از خود نور مادون قرمز ساطع می کند. بنابراین برای این کار به یک دوربین مادون قرمز نیاز است تا نمودار حرارتی از چهره تهیه شود. نمودار حرارتی چهره ی افراد منحصر به فرد است. الگوهای گرمایی چهره از الگوهای رگ های خونی زیر پوست مشتق می شوند.

شکل گوش

آیا می دانستید هیچ دو گوشی در جهان شبیه هم نیست؟ در دو قلوهای همسان نیز گوش ها شبیه هم نیستند و جالب است که بدانید ساختار گوش هر فرد در طول عمرش تغییر نمی کند. در نتیجه می توان از این ویژگی به عنوان یک بیومتریک برای شناسایی هویت افراد استفاده کرد.

نحوه ی تایپ کردن

محققان در حال کار کردن بر روی روشی هستند که سرعت و فشار انگشتان شما در هنگام تایپ کردن را اندازه گیری می کند. این روش می تواند شناسایی هویت افراد را بهبود دهد.

DNA

استفاده از DNA به عنوان یک ابزار بیومتریک روز به روز در حال افزایش است. DNA بیشتر در حوزه ی پزشکی و جرم شناسی مورد استفاده قرار می گیرد.

آیا بیومتریک هک می شود؟

حتی بیومتریک هم هک می شود. برای جلوگیری از هک شدن بیومتریک باید از زنده بودن فرد مطمئن شد و اینکه این ویژگی بیومتریک مربوط به تصویر، ویدئو یا بدن مرده و ناتوان فرد نباشد و به خود واقعی فرد متعلق باشد. بنابراین به منظور اطمینان از واقعی بود فرذ به طور مثال تشخیص بیومتریک شامل اندازه گیری دمای بدن در شناسایی اثر انگشت و بازتاب ارتعاشات صدا در شناسایی صدا است. در نتیجه نیاز است از طریق راه هایی زنده بودن فرد هنگام بررسی و تطبیق ویژگی های بیومتریک مشخص شود تا از هک شدن و فریب سیستم تشخیص هویت جلوگیری شود.

منبع ۱، منبع ۲ ، منبع ۳ ، منبع ۴، منبع ۵، منبع ۶، منبع ۷، منبع ۸، منبع ۹، منبع ۱۰