|
مفاهيم فناوري بيومتريك نمونه بيومتريكي عبارت است از تصوير قابل شناسايي و پردازش‌نشده يا مشخصه‌هاي طبيعي و رفتاري ذخيره‌شده كه طي فرايندهاي مختلفي، اخذ شده‌اند و براي ساختن الگوهاي بيومتريك بكار مي‌روند. نمونه‌هاي بيومتريك مختص به هر يك از فناوري‌هاي مطرح بيومتريك، در جدول زير آمده است: فناوري | نمونه بیومتریکی | اسكن انگشت | تصوير اثر انگشت | اسكن چهره | تصوير چهره | اسكن عنبيه | تصوير عنبيه | اسكن شبكيه | تصوير شبكيه | اسكن دست | تصوير سه‌بعدي از بالا و اطراف دست و انگشتان | اسكن صدا | صداي ضبط شده | اسكن امضا | تصوير امضا و مشخصه‌هاي پوياي آن | اسكن تايپ | كاراكترهاي تايپ‌شده و مشخصه‌هاي پوياي آنها |
ثبت نمونه بيومتريكي فرايندي است كه طي آن نمونه يا نمونه‌هاي بيومتريكي اوليه كاربران براي استفاده‌هاي بعدي در سیستم بيومتريك، جمع‌آوري، ارزش‌يابي، پردازش و ذخيره‌سازي مي‌شوند. اين فرايند در سيستم‌هاي تعيين هويت و تصديق هويت، مشترك است. اگر كاربراني در بكارگيري اين سيستم بيومتريك با مشكل مواجه شوند، اخذ و ثبت مجدد نمونه‌هاي بيومتريك آنها براي حصول به اطلاعات با كيفيت قابل قبول، ضروري است. ارائه نمونه بيومتريكي فرايندي است كه طي آن كاربران سيستم، اطلاعات طبيعي و رفتاري خود را در قالب نمونه‌هاي بيومتريكي به سيستم ارائه مي‌كنند. اين ارائه ممكن است بصورت نگاه كردن به يك دوربين يا قرار دادن انگشت روي سطح يك سنسور بيومتريك باشد. بسته به فناوري بيومتريك مورد استفاده، امكان دارد كه كاربر مجبور به درآوردن عينك (اسكن شبكيه)، ثابت ماندن براي چند لحظه (اسكن چهره) يا گفتن كلمه عبور خود (اسكن صدا) براي ايجاد يك نمونه بيومتريك شود. استخراج ويژگي فرايند خودكاري است كه طي آن ويژگيهاي متمايز در نمونه بيومتريك، جستجو و استخراج مي‌شوند تا يك الگوي بيومتريك توليد شود. اين فرايند مشتمل است بر مراحل مختلف پردازش نمونه بيومتريك براي جمع‌آوري اطلاعات دقيق و كافي از آن. بعنوان مثال، در فناوري اسكن صدا، فركانس‌ها يا ساختار‌هاي خاص در صدا فيلتر مي‌شوند يا در فناوري اسكن انگشت، خطوط انگشتان در تصوير اثر انگشت به ضخامت يك پيكسل نازك مي‌شوند. بعلاوه اگر نمونه بيومتريك ارائه‌شده براي استخراج ويژگي مناسب نباشد، عموماً سيستم بيومتريك، كاربر را وادار مي‌كند نمونه ديگري را به آن ارائه كند كه اين كار بيشتر در قالب توصيه براي تكرار اين روال، صورت مي‌پذيرد. بعضي مشخصه‌هاي مشترك طبيعي و رفتاري كه در استخراج ويژگي كاربرد دارند در جدول ذيل آمده است: فناوري | مشخصات بیومتریکی | اسكن انگشت | مكان و جهت نقاط پاياني خطوط يا دوراهي‌‌ها در اثر انگشت | اسكن چهره | مكان نسبي گونه‌ها و شكل بيني | اسكن عنبيه | شيارها و فرم خطوط عنبيه | اسكن شبكيه | الگوي مويرگ‌هاي خوني در شبكيه | اسكن دست | ارتفاع و عرض استخوان‌ها و مفاصل در دست و انگشتان | اسكن صدا | فركانس، ريتم و مدت زمان ساختار‌هاي صوتي | اسكن امضا | سرعت، ترتيب حركات، فشار و شكل ظاهري امضا | اسكن تايپ | ترتيب تايپ كليدها و فاصله زماني بين كاراكترها |
الگوي بيومتريكي عبارت است از يك فايل نسبتاً كوچك اما بسيار دقيق و متمايز كه از مشخصه‌هاي نمونه يا نمونه‌هاي بيومتريك كاربر، ساخته شده است و براي انطباق نمونه‌هاي بيومتريك بكار مي‌رود. اين الگوها پس از استخراج ويژگيهاي نمونه‌هاي بيومتريك مورد نظر، توليد مي‌شوند. با وجوديكه بحث الگو يكي از مباحث اصلي در فناوري بيومتريك است، تمام سيستم‌هاي بيومتريك براي انطباق نمونه‌ها از الگوهاي بيومتريكي استفاده نمي‌كنند. بعنوان مثال، بعضي از سيستم‌هاي اسكن صدا از نمونه اصلي و نه الگوي آن براي انطباق نمونه‌ها، بهره مي‌برند. بسته به زمان توليد الگوهاي بيومتريك مي‌توان آنها را الگوهاي ثبت يا الگوهاي انطباق ناميد. الگوهاي ثبت بر مبناي اولين تعاملات كاربر با يك سيستم بيومتريك ساخته و براي كاربردهاي بعدي ذخيره‌سازي مي‌شوند. الگوهاي انطباق در جريان تلاشهاي بعدي براي تطبيق نمونه‌هاي بيومتريك ارائه شده با الگوهاي ثبت، بوجود آمده و معمولاً بعد از مقايسه از بين مي‌روند. اين امكان وجود دارد كه چند نمونه بيومتريك براي توليد يك الگوي ثبت بكار روند. بعنوان مثال، در فناوري اسكن چهره، تصاوير متعدد چهره براي توليد الگوي ثبت مورد استفاده قرار مي‌گيرند. الگوهاي انطباق معمولاً تنها از يك نمونه بيومتريك استخراج مي‌شوند تا با الگوي ثبت مقايسه و ميزان شباهت آنها تعيين گردد. همانطوريكه فرايند استخراج ويژگي، محرمانه نگه داشته مي‌شود، روشي كه اطلاعات بيومتريك سازماندهي و ذخيره‌سازي مي‌شوند، مختص به عرضه‌كنندگان فناوري‌هاي بيومتريك است. الگوهاي بيومتريك قابليت كاربرد مشترك را ندارند يعني الگوي توليد‌شده توسط يك عرضه‌كننده فناوري نمي‌تواند با الگوي توليد‌شده توسط ديگري، مقايسه و بر آن منطبق شود. انطباق عبارت است از مقايسه الگوهاي بيومتريك براي تعيين ميزان شباهت يا همگرايي آنها. انجام انطباق، منجر به توليد امتياز خاصي مي‌شود كه در بسياري از سيستم‌هاي بيومتريك با يك سطح آستانه معين، مقايسه مي‌شود. اگر اين امتياز از سطح آستانه تجاوز كند، نتيجه آن، انطباق الگوهاي بيومتريك و اگر اين امتياز از سطح آستانه تنزل كند، عدم انطباق اين الگوها خواهد بود. مقايسه بيومتريكي، زماني انجام مي‌شود كه الگوريتم‌هاي خاصي، الگوهاي بيومتريك را پردازش كرده باشند. اين الگوريتم‌ها، اطلاعات موجود در الگوها را با منظور كردن جابجايي مشخصه‌ها، نويز و ديگر عوامل موثر، براي تعيين انطباق يا عدم انطباق آنها، مورد بررسي قرار مي‌دهند. بدون دسترسي به الگوريتم‌هاي انطباق مورد استفاده توسط عرضه‌كنندگان اين فناوري‌ها، هيچ راهي براي مقايسه الگوهاي بيومتريك وجود ندارد. اين بدان معنا است كه تنها، مقايسة بيت به بيت اين الگوها، تعلق آنها را به يك كاربر خاص، روشن نمي‌سازد بلكه اين بيت‌ها بايد توسط الگوريتم‌هاي خاص بعنوان پيش‌شرط انطباق، پردازش شوند. فرايند انطباق عبارت است از مقايسه الگوهاي انطباق كه در زمان ارائه نمونه ساخته مي‌شوند با الگوهاي ثبت مرجع كه معمولاً در قالب فايل‌هاي كامپيوتري، ذخيره‌سازي شده‌اند. در سيستم‌هاي تصديق هويت، معمولاً يك الگوي انطباق با يك الگوي مرجع مقايسه مي‌شود ولي در سيستم‌هاي تعيين هويت، يك الگوي انطباق مي‌تواند با صدها و حتي ميليون‌ها الگوي مرجع، مقايسه شود. در بسياري از سيستم‌هاي بيومتريك، هرگز نبايد الگوهاي انطباق و مرجع يكسان باشند. تطبيق مطلق، نمايانگر آن است كه نوعي از كلاهبرداري مانند ارائه مجدد يك نمونه با تاخير يا ارائه الگوي تقلبي در حال وقوع است و بايد از آن جلوگيري شود. ميزان انطباق عبارت است از عددي كه نمايانگر ميزان شباهت يا همگرايي الگوها در يك انطباق بيومتريك است. روش‌هاي تصديق هويت معمول نظير شناسه كاربري و كلمه عبور كه باينري هستند، تنها يك پاسخ مثبت يا منفي مطلق براي تطبيق ارائه مي‌كنند. اين حالت براي بيشتر سيستم‌هاي بيومتريك وجود ندارد. تقريباً تمام سيستم‌هاي بيومتريك مبتني‌اند بر الگوريتم‌هاي تطبيق كه در پي انجام مقايسه يك امتياز انطباق توليد مي‌كنند. اين امتياز ميزان همگرايي ميان الگوي انطباق و مرجع را نشان مي‌دهد. معيار استانداردي براي ارزيابي اين امتياز وجود ندارد. بعضي از عرضه‌كنندگان فناوري، از معيار بين صفر و صد، برخي از معيار بين يك و منفي يك و ديگران از معيارهاي لگاريتمي يا خطي استفاده مي‌كنند. جداي از اينكه چه معياري به كار مي‌رود، امتياز انطباق با سطح آستانه سيستم مقايسه مي‌شود تا ميزان موفقيت اين انطباق، معين شود. بسياري از سيستم‌ها، امتيازي را اعلام مي‌كنند كه امتياز ثبت يا امتياز كيفيت نام دارد. اين امتياز مشخص مي‌كند كه فرآيند استخراج ويژگي تا چه حدي در يافتن ويژگيهاي متمايز در يك نمونه بيومتريك، موفق عمل كرده است. اگر اين نمونه از نظر اطلاعات بيومتريكي در حد قابل قبولي باشد، امتياز بالايي حاصل خواهد شد. اين امتياز در فرايند انطباق بكار نمي‌رود بلكه تنها براي تعيين ميزان موفقيت فرايند ثبت نمونه‌ها كاربرد دارد. يك امتياز كيفيت پايين، نشانگر آن است كه شناسايي كاربر در اين سيستم بيومتريك از درجه اطمينان بالايي برخوردار نخواهد بود. سطح آستانه انطباق عبارت است از يك عدد از پيش تعريف‌شده كه اغلب توسط مديريت سيستم بيومتريك، كنترل مي‌شود و ميزان همگرايي لازم براي مقايسه‌اي كه منجر به تطبيق الگوهاي بيومتريك مي‌شود را مشخص مي‌كند. اگر امتيازي كه از مقايسه اين الگوها حاصل مي‌شود از اين سطح آستانه تجاوز كند، اين الگوها بر هم منطبق‌اند هرچند كه خود الگوها كاملاً باهم يكسان نيستند. وقتي كه يك سيستم بيومتريك براي سطوح امنيتي پايين تنظيم مي‌شود، سطح آستانه براي حصول به يك انطباق موفق، بيش از پيش در مقايسه با زمانيكه سيستم براي سطوح امنيتي بالا تنظيم شده است، قابل اغماض است. تصميم‌سازي عبارت است از نتيجه مقايسه بين امتياز انطباق و سطح آستانه. تصميماتي كه يك سيستم بيومتريك مي‌تواند اتخاذ كند، شامل انطباق، عدم انطباق و عدم توانايي در تعيين ميزان انطباق، خواهد بود و اين در حاليست كه سطوح مختلفي بين انطباق كامل و عدم انطباق قابل تعريف است. بسته به نوع سيستم بيومتريكي كه بكار مي‌رود، حصول به انطباق بايد امكان دستيابي كاربر به منابعي كه با اين سيستم محافظت مي‌شوند را فراهم سازد، عدم انطباق دسترسي كاربر به اين منابع را محدود نمايد و در صورت عدم توانايي سيستم در تصميم‌سازي، بايد به كاربر اطلاع دهد كه نمونه ديگري را به آن ارائه كند. يكي از جالب‌ترين نكات درباره بيشتر سيستم‌هاي بيومتريك آن است كه با هر بار برقراري تعامل كاربر با يك سيستم بيومتريك، الگوي انطباق منحصر به فردي توليد مي‌شود. بعنوان مثال، دو بار قرار دادن متوالي و بدون وقفه يك انگشت بر روي يك دستگاه بيومتريك، منجر به توليد دو الگوي كاملاً متفاوت مي‌شود. فقط وقتي اين الگوها با الگوريتم خاص عرضه‌كننده فناوري پردازش مي‌شوند، مي‌توان همگرايي و نه لزوماً يكسان بودن آنها را مشاهده كرد. از لحاظ نظري، يك كاربر مي‌تواند براي ساليان متمادي يك انگشت خود را بر روي دستگاه بيومتريك قرار دهد، ولي هرگز دو الگوي كاملاً يكسان توليد نشود. بنابراين مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه براي بيشتر فناوري‌هاي بيومتريك، چيزي بعنوان انطباق صد در صد وجود ندارد. اين بدين معنا نيست كه اين سيستم‌ها ايمن نيستند، چراكه سيستم‌هاي بيومتريك قادرند هويت اشخاص را با ميزان خطاي كمتر از يك بر صد هزار يا يك بر ميليون تعيين كنند. به هر حال ادعاي دقت صد در صد، ادعايي محال است و كارايي واقعي اين فناوري را منعكس نمي‌كند.
|
