“我思故我在” 如何证明你是你？

　　【中国安防展览网 企业关注】“我思故我在”是个有趣的命题，此话出自法国哲学家笛卡尔。有个通俗简单的解释就是“我思考，所以我存在”，也有一种更贴切的解读：“我无法否认自己的存在，因为当我否认、怀疑时，我就已经存在。”
 

　　在证明“我存在”这个问题上，哲学家有哲学家的说法，然而放到现实生活中，哲学理论还没有一张*来得更有说服力。我们通过*上的照片来识别“他是他、我是我”，随着科技的进步，对比照片这原始的招数已经不能满足日益快捷的生活节奏。那要快速证明人的身份，就必须引进生物识别技术。
 

　　生物识别(biometrics)是指为了进行身份识别而采用自动技术对个体生理特征或个人行为特点进行提取，并将这些特征或特点同数据库中已有的模板数据进行比对，从而完成身份认证识别的过程。
 

通用生物特征识别系统概念图
 

　　生物特征识别技术涉及内容广泛，包括指纹、人脸、虹膜、静脉、声纹、姿态等多种识别方式(各类生物识别方式，可以参考本话题下的《我们全身上下都是“密码”》一文)，其识别过程涉及到数据采集、数据处理、图形图像识别、比对算法、软件设计等多项技术。目前各种基于生物特征识别技术的软硬件产品和行业应用解决方案在金融、人社、公共安全、教育等领域得到了广泛应用。
 

　　可见技术花样繁多和应用领域广泛成了生物识别的特点，尤其是指纹识别，在2013年苹果iPhone 5S的发布掀起了指纹识别的热潮，目前它已是中手机标配，并逐渐向低端手机渗透。根据相关数据做推测，2015年安卓市场中指纹手机出货量为2.09亿台，渗透率为19.6%，而国内品牌指纹手机出货量估计大约在8000万台，渗透率为16.4%。
 

　　但随着诸如人脸识别和虹膜识别等多种生物特征识别技术的快速发展，目前指纹识别技术所占市场份额已大幅下降至 56.7%(如下图所示)；人脸、虹膜等识别技术占市场份额分别上升为 16.4%和 5.1%，成为当今市场的热点技术类型。技术多元化的发展必将会带来产品的多元化，并有利于市场的多元化。
 

　　目前屏幕内指纹识别技术主要有两大类：超声波指纹识别和光学指纹识别。
 

　　1.超声波指纹识别
 

　　超声波指纹实际上就是通过超声波原理把指纹的形态构建出一个3D图形，跟已经存在终端上的信息做一个比对。它的优点在于可以穿透各种材料，其防水、防油、穿透性各方面较电容式表现更优异。这也使得手机整机防水更有意义，解决了仅能防水而不能在水环境下使用的难点；同时也支持终端用户在湿手指条件下解锁，点按，手势等功能操作。此外，超声波指纹识别还支持活体检测。不过其也存在着缺点，比如无法穿透空气层，这也限制了该方案在屏下指纹的应用范围。
 

　　由于超声波具有很好的穿透性，所以做指纹识别，可以得到三层数据：层指纹皱子直接接触外层的皮肤；第二层指纹的纹路结束和分杈的点(节点)；第三层汗孔和皱子起始的地方，活体检测靠心血管、心跳检测判断是否为活体。
 

　　目前主流的超声波指纹传感器厂商主要有高通、Sonavation、Invensense，不过目前只有高通的产品有在智能手机上商用。在不久前的MWC上海展上，高通发布了其新一代超声波指纹识别技术，并且vivo也展示了基于此技术的屏幕内指纹识别样机，引起了业内的极大关注。
 

　　2.光学指纹识别
 

　　光学识别是应用比较早的一种指纹识别技术，比如之前很多的考勤机、门禁都采用的就是光学指纹识别技术。
 

　　主要是利用光的折摄和反射原理，将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角度及反射回去的光线明暗就会不一样。用棱镜将其投射在电荷耦合器件上CMOS或者CCD上，进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图像。然后对比资料库看是否一致。
 

　　安全这件事
 

　　生物识别很安全？显然不是，有句话说得好“道高一尺魔高一尺五”，很多关于生物识别破解的典型案例这里就不赘述，感兴趣的小伙伴可以点击《人脸识别、指纹识别安全性讨论，为啥破解这么容易？》。当然，各种伪造指纹还有人脸的案例只能算作安全问题里的一种，毕竟一个完整的生物特征识别系统至少由两个部分组成，即生物特征注册部分和身份认证部分。
 

　　这两个过程中，生物特征识别系统处于与外界交互的状态，系统此时非常容易受到外界攻击。在生物特征注册过程中，系统的安全性容易受到以下威胁：
 

　　a)伪造身份： 攻击者使用伪造的身份(如假的*件或*明材料)向系统申请注册，并且通过了身份审核，在生物特征模板数据库中形成了生物特征和身份之间伪造的对应关系；
 

　　b)伪造特征： 攻击者在系统采集生物特征样本时，提供虚假生物特征；
 

　　c) 篡改特征处理器： 攻击者在系统提取、处理生物特征时进行攻击， 在生物特征模板数据库中注册形成虚假样例；
 

　　d)传送攻击： 攻击者在生物特征采集子系统向生物特征模板数据库进行数据传送时进行攻击，一方面可以获取注册用户的生物特征信息，另一方面也可以将篡改和伪造的生物特征信息在生物特征模板数据库中注册；
 

　　e) 侵库攻击： 攻击者通过黑客手段侵入系统的生物特征模板数据库，对已注册的生物特征信息进行篡改和伪造。
 

　　当然在身份认证的时候也会遭受以上这五种攻击方式。
 

　　然而在防御措施这件事上，Synaptics的Natural ID系列电容和光学指纹识别传感器解决方案，采用Synaptics SentryPoint软件/固件技术来确保其安全性。Synaptics生物识别产品部营销副总裁Anthony Gioeli表示：“SentryPoint技术包括*的Match-in-Sensor(传感器匹配)技术、Quantum Matcher指纹模板匹配认证技术、PurePrint防欺骗算法，以及支持TLS 1.2加密协议的SecureLink 256 位加密标准 (AES)。PurePrint利用特有人工智能技术检测指纹图像，从而区分真假手指。该单一芯片解决方案不需要外部微控制器来处理加密功能。”
 

　　Xperi的大中华区业务发展总监Gary Huang表示：“我们的产品在可见光和近红外光谱下也可运行，并提供好的活体检测/反电子欺诈。”
 

　　据笔者观察，安全性对策可以分为：1，多种生物识别融合，比如指纹识别+人脸识别组合；2，在传感技术层面，由于生物特征识别技术中应用多的是光学CMOS 芯片。CMOS是大多数指纹采集器、人脸图像采集器、静脉采集器中应用为广泛的传感器芯片。目前，该芯片基本已经实现国产化，但部分芯片仍然需要进口，此外半导体类型的指纹传感器，目前仍然依赖进口。在硬件层面提高国产的实力有助于提高安全性；3，算法层面，开发防欺骗算法，利用人工智能技术来区分真假，达到加密效果。
 

　　目前， 我国生物特征识别领域以大量的中小型企业为主，这些企业也是近年来推动我国生物特征识别行业快速发展的重要力量。由于我国生物特征识别行业市场需求旺盛，一些该行业的世界巨头如美国的AUTHENTEC和SYMWAVE、瑞典的FINGERPRINTCARD 等公司正计划以并购方式进入中国市场。在可预见的未来，我国生物特征识别产业的兼并重组进程将加快，其对相关企业乃至整个行业将产生深远影响。(原标题：“接地气”的两个生物识别难题 怎么“安全地”证明你就是你？)