Общие принципы построения биометрических систем динамической идентификации / аутентификации

Лабораторная работа №1

Получение биометрического эталона клавиатурного почерка

Цель работы

Научиться определять вектор биометрических параметров по предъявленными образцами клавиатурного почерка, а также строить биометрический эталон пользователя.

2 Ключевые положения

Общие принципы построения биометрических систем динамической идентификации / аутентификации

Динамические системы биометрической идентификации / аутентификации человека основаны на использовании в качестве признаков некоторых динамических параметров и характеристик человека (походка, рукописный и клавиатурный почерки, язык).

Биометрические системы, построенные на анализе индивидуальных особенностей динамики движений, имеют много общего. Это позволяет использовать одну обобщенную схему для описания всех биометрических систем этого класса, которая приведена на рис. 1.1 и отображает основные этапы обработки информации.

Первым этапом обработки являются преобразования неэлектрических величин (координат конца пера, звукового давления, положение рук) в электрические сигналы. Дальше эти сигналы оцифровуваются и вводятся в процессор, который осуществляет программную обработку данных. При программной обработке выполняется масштабирование амплитуд входных сигналов, которое приводит их к единому масштабу времени, дробление сигналов на отдельные фрагменты со следующим сдвигом фрагментов сигнала к оптимальному совмещению с эталонным расположением.

После приведения к эталонному значению масштабов и сдвига фрагментов сигналов осуществляется вычисление вектора функционалов (вектора контролируемых биометрических параметров – .

Вышеперечисленные пять первых блоков обработки информации работают по тем самым алгоритмам, независимо от режима работы самой биометрической системы. Именно по этой причине они образовывают последовательное соединение блоков без разветвлений. Режим работы системы (обучение или аутентификация) определяет совокупность операций, осуществляемых с уже сформированным вектором параметров .

В случае если биометрическая система находится в режиме обучения, векторы биометрических параметров V поступают на блок правил обучения, который формирует биометрический эталон человека. Так как динамеческие образы человека имеют существенную изменчивость, для формирования биометрического эталона нужно несколько примеров реализаций одного и того же образа. В простейшем случае биометрический эталон может формироваться в виде двух векторов: вектора математических ожиданий контролируемых параметров m (v) и вектора дисперсий этих параметров σ(v).

В режиме аутентификации вектор контролируемых биометрических параметров V, полученный из предъявленного образа сравнивается решающим правилом с биометрическим эталоном. Если предъявленный вектор оказывается близким к биометрическому эталону, принимается положительное аутентификационное решение. При значительных отличиях предъявленного вектора от его биометрического эталона осуществляется отказ в допуске. Если протокол аутентификации не слишком жесткий, то пользователю предоставляются дополнительные попытки повторной аутентификации.

Вид используемого системой решающего правила и вид биометрического эталона неразрывно связанны. При разработке системы, исходя из выбранного решающего правила, определяется вид биометрического эталона.

Применение принципов биометрической идентификации человека в системах информационной безопасности привело к созданию биометрических систем идентификации / аутентификации (БСИ) при доступе к объектам информатизации (в частности, к персональным компьютерам). Пользователи таких объектов для получения доступа к ним должны пройти процедуру биометрической идентификации / аутентификации.

Качество работы БСИ характеризуется процентом ошибок при прохождении процедуры допуска. В БСИ различают ошибки трех видов:

· FRR (False Reject Rate) или ошибка первого рода - вероятность ошибочных отказов авторизованному пользователю (ошибочный отказ «своему»);

· FAR (False Accept Rate) или ошибка второго рода - это вероятность допуска незарегистрированного пользователя (ошибочный пропуск «чужого»);

· EER (Equal Error Rates) - равная вероятность (норма) ошибок первого и второго рода.

В зависимости от требований, предъявляемых к БСИ, формирование биометрического эталона пользователя также выполняется с заданной степенью строгости. Образцы, предлагаемые данным пользователем, должны отвечать некоторой среднестатистической характеристике для данного пользователя. Т.е. после набора некоторой начальной статистики предъявления плохих образцов (образцов с большими отклонениями от среднестатистических) системой должно откидываться. Отношение принятых системой образцов к общему числу предъявленных образцов характеризует степень стойкости биометрических параметров данного пользователя.

Для экспериментальной проверки характеристики FRR системе последовательно n раз предъявляются биометрические характеристики пользователей, которые успешно прошли регистрацию. Дальше подсчитывается отношение числа n ₁ неудачных попыток (отказ системы в допуске) к общему числу попыток n. Указанное отношение дает оценку вероятности ошибки FRR. Оценка считается достоверной при значениях n ≥ 1/FRR.

Для экспериментальной проверки характеристики FАR системе последовательно m раз предъявляются биометрические характеристики пользователей, которые не проходили регистрацию. Дальше подсчитывается отношение числа n ₂ удачных попыток (положительное аутентификационное решение) к общему числу попыток m. Указанное отношение дает оценку вероятности ошибки FАR. Оценка считается достоверной при значениях m ≥ 1/FAR.

Поиск по сайту: