Banner Advertisement
Banner Advertisement
Flash Banner AD
Banner Advertisement
  مقالات >  پرونده ويژه

انطباق اثر انگشت: قدمتي صد ساله (قسمت پاياني)

مديريت هويت و تعيين دسترسي
ماهنامه شبکه - آبان 1389 شماره 116

منبع: IEEE Computer، فوريه 2010 ترجمه: احمد شريف‌پور

اشاره:
ماهنامه شبكه - پوست کف دست و کف پای ما، الگویی متحرک از خط‌ها و شيار‌ها را به‌وجود می‌آورند. این خطوط برجسته روی انگشت که «خطوط اصطکاکی» نامیده می‌شوند، از طریق افزایش اصطکاک به دست کمک می‌کنند تا بتواند اشیا را نگه دارد و همچنین باعث افزایش قدرت حس لامسه در تماس با سطح اشیا می‌شود. کادر «الگوی خطوط اصطکاک» ماهیت و سرمنشاء این خطوط و خصوصیات آن‌ها را تشریح می‌کند.اين مطلب يكي از مقالات بخش ويژه نشريه ماهنامه شبكه در شماره 116 با عنوان امنيت بيومتريك مي‌باشد. جهت دريافت اين بخش ويژه به بخش پرونده‌هاي ويژه سايت مراجعه نمائيد.

 ماهنامه شبكه - پوست کف دست و کف پای ما، الگویی متحرک از خط‌ها و شيار‌ها را به‌وجود می‌آورند. این خطوط برجسته روی انگشت که «خطوط اصطکاکی» نامیده می‌شوند، از طریق افزایش اصطکاک به دست کمک می‌کنند تا بتواند اشیا را نگه دارد و همچنین باعث افزایش قدرت حس لامسه در تماس با سطح اشیا می‌شود. کادر «الگوی خطوط اصطکاک» ماهیت و سرمنشاء این خطوط و خصوصیات آن‌ها را تشریح می‌کند.اين مطلب يكي از مقالات بخش ويژه نشريه ماهنامه شبكه در شماره 116 با عنوان امنيت بيومتريك مي‌باشد. جهت دريافت اين بخش ويژه به بخش پرونده‌هاي ويژه سايت مراجعه نمائيد.

سازگاری (ميان قطعات و سازندگان مختلف)
مشکل سازگاری می‌تواند در هر سه قسمت اصلی یک سیستم تشخیص اثر انگشت یعنی سنسور، استخراج‌کننده الگو و تطبیق دهنده به وجود آید. تصاویر خروجی سنسورهای مختلف ممکن است به لحاظ دقت، اندازه، تغییر شکل، کنتراست، نویز پس‌زمینه و سایر موارد متفاوت باشند. استخراج‌کننده‌های مختلف ممکن است الگوهای متفاوتی را استخراج كنند یا تعریف‌های متفاوتی از یک الگوی واحد ارائه دهند.  چنین تنوعی ساخت یک سیستم تشخیص اثر انگشت را با استفاده از قطعات اولیه تولید شده توسط سازندگان مختلف مشکل می‌کند.


برای افزایش سازگاری میان سیستم‌های مختلف اثر انگشت، سازمان بین‌المللی استاندارد، استانداردهایی را درباره سنسورها، الگوها و آزمایش سیستم منتشر کرده است. استاندارد کیفیت تصویر سنسورهای اثر انگشت و استاندارد فرمت انتقال داده‌ها برای الگوهای مینوتا، از جمله این موارد هستند7. البته برتری نمونه‌های اختصاصی این سیستم‌ها در آزمايش‌هاي تعیین دقت NIST MINEX نسبت به نمونه‌های ساخته شده با اصول استاندارد، بیانگر این مطلب است که استانداردهای فعلی باید به عنوان مثال از طریق افزودن قابلیت‌های اضافی بهبود یابند. مشکلات قابل توجه در تطبیق دهنده‌های اثر انگشت به نسبت کمتر است. توزیع امتیاز در تطبیق دهنده‌های مختلف ممکن است متفاوت باشد که همین امر باعث بروز مشکل هنگام استفاده از الگوریتم‌های چندگانه یا بیومتریک چندگانه خواهد شد. تلاش‌های محدودی در زمینه استاندارد‌سازی خروجی تطبیق دهنده‌ها صورت گرفته است.

"اثر انگشت مهم‌ترین خصیصه بیومتریک باقی خواهد ماند و بسیاری از کاربردهای کنترل دسترسی و مدیریت هویت به واسطه کارایی اثبات شده، وجود پایگاه داده‌های غنی از گذشته و در دسترس بودن خواننده‌های ارزان قیمت و با اندازه کوچک، همچنان به سیستم‌های تشخیص اثر انگشت متکی خواهند بود."


سیستم روی يك دستگاه
یکی از مهم‌ترین ملاحظات امنیتی در زمینه سیستم‌های تشخیص اثر انگشت، دستکاری یا تغییر اجزای سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری و همچنین سرقت اطلاعات اثر انگشت هنگام انتقال از طریق کانال‌های ارتباطی (نظیر واسط بی‌سیم بین یک دستگاه خواننده پاسپورت و تراشه حاوی نمونه اثر انگشت فرد جای داده شده در داخل پاسپورت)‌ است. برای غلبه بر این مشکل می‌توان از رویکرد «سیستم روی يك دستگاه» استفاده کرد، که در این رویکرد سنسور، استخراج کننده الگو، تطبیق دهنده و حتی نمونه اثر انگشت فرد، همه در یک دستگاه مقاوم در برابر دستکاری (نظیر محصولات Privaris PlusID که در شكل زير نشان داده شده‌اند) جای داده می‌شوند. مزیت این فناوری این است که اطلاعات مربوط به اثر انگشت کاربر هیچ‌گاه از دستگاه خارج نمی‌شود. تنها نتیجه تطابق به ‌صورت کاملاً امن به بیرون منتقل خواهد شد. همچنين می‌توان از ابزارهای شناخته شده رمزنگاری برای جلوگیری از تغییر یا دستکاری اطلاعات اثر انگشت استفاده کرد.


امنیت نمونه اثر انگشت
درحالی‌که فناوری «سیستم روی يك دستگاه» را می‌توان در کاربردهای محدود و مقایسه‌ای اثر انگشت به‌کار برد، سیستم‌های تشخیص هویت بر اساس اثر انگشت، ملزم به ذخیره متمرکز اطلاعات اثر انگشت در پایگاه‌های داده هستند. فاش شدن یا استفاده غیر مجاز از اطلاعات نمونه‌های اثر انگشت موجود در چنین پایگاه‌های داده‌ای تهدید بزرگی برای امنیت و حریم خصوصی کاربران خواهد بود. اطلاعات سرقت شده نمونه‌های اثر انگشت را نه تنها می‌توان توسط مهندسی معکوس در جهت ساخت یک نمونه جعلی8 یا ارائه دوباره آن به سیستم مورد استفاده قرار داد، بلکه ممکن است از طریق مقایسه چند‌جانبه در پایگاه‌های داده مختلف برای ردگیری مخفیانه افراد بدون اطلاع و رضایت آن‌ها استفاده شود و به این ترتيب حریم خصوصی آن‌ها را نقض کند.


مورد دیگر این‌که برخلاف سایر روش‌های تعیین دسترسی نظیر کلمه عبور یا کارت‌های شناسایی که می‌توانند به آسانی از اعتبار ساقط و تعویض شوند، افراد نمی‌توانند به دلخواه نمونه اثر انگشت خود را تغییر دهند و در نتیجه فاش شدن نمونه‌های اثر انگشت باعث می‌شود، اعتبار آن‌ها برای همیشه از دست برود. رمزنگاری صرف نمونه‌های اثر انگشت کافی نخواهد بود، زیرا چنین نمونه‌هایی تا زمانی از امنیت برخوردار هستند که کلید بازگشایی آن‌ها به صورت امن نگه‌داری شود. اغلب حمله‌های گزارش شده به گذرنامه‌های بیومتریک در کشورهای اروپایی، از طریق سرقت هوشمندانه کلیدهای رمزگشایی سعی در نفوذ به این حفره امنیتی کرده‌اند. دو راهبرد برای امن سازی نمونه‌های اثر انگشت پیشنهاد شده است: راه نخست، اعمال یک تغییر شکل ریاضی برگشت‌ناپذیر روی نمونه و تنها ذخیره فرم تغییر یافته است. در این حالت حتی اگر نمونه تغییرشکل یافته فاش شود. نمونه اصلی اثر انگشت را نمی‌توان به سادگی بازیابی کرد. چون در این روش می‌توان از یک انگشت واحد و با اعمال تغییرشکل‌های مختلف، الگوهای متفاوتی تولید کرد (همان‌گونه که شكل 6 نشان می‌دهد) كه در اين صورت آن را اثر انگشت قابل تعویض (Cancellable Fingerprint) می‌نامند. روش امید بخش دیگر استفاده از سیستم رمزنگاری بیومتریک است که براساس نمونه‌های بیومتریک به تولید کلید رمزنگاری می‌پردازد.

شكل 6- آثار انگشت قابل تعویض: اعمال یک تغییرشکل ریاضی برگشت ناپذیر روی نمونه اثر انگشت سمت چپ باعث تولید نمونه سمت راست می‌شود. در این صورت حتی با فاش شدن نمونه تغییرشکل یافته، اثر انگشت اصلی را نمی‌توان به سادگی بازیابی کرد.



مشکل هر دو شیوه این است که در طی فرآیند تغییر شکل یا تولید کلید رمزگذاری قسمتی از اطلاعات اثر انگشت از بین خواهد رفت که این امر متأسفانه بر دقت سیستم‌های تشخیص اثر انگشت تأثیر خواهد داشت. البته، محققان در حال بررسی روش‌هایی جهت کاهش این افت دقت بدون به خطر افتادن امنیت نمونه‌ها هستند. سیستم‌های خودكار تشخیص هویت بر‌اساس اثر انگشت، در کل دنیا برای کاربردهای قضایی ومدنی با موفقیت کامل مورد استفاده قرار گرفته‌اند و هر روز کاربردهای جدیدی برای سیستم‌های تطبیق اثر انگشت کشف می‌شود. به هر حال، اثر انگشت مهم‌ترین خصیصه بیومتریک باقی خواهد ماند و بسیاری از کاربردهای کنترل دسترسی و مدیریت هویت به واسطه کارایی اثبات شده، وجود پایگاه داده‌های غنی از گذشته و در دسترس بودن خواننده‌های ارزان قیمت و با اندازه کوچک، همچنان به سیستم‌های تشخیص اثر انگشت متکی خواهند بود. همچنين شواهد مبتنی بر اثر انگشت در محاکم قانونی قابل پذیرش و استناد هستند. اگرچه نیم قرن است که فناوری تشخیص اثر انگشت در حال بسط و توسعه قرار دارد، مشکلات جدید مطالعاتی نیز به همراه گسترش وسیع این فناوری در حال بروز هستند، كه از جمله اين مشكلات مي‌توان به استخراج خصوصیات مرحله سوم، تشخیص زنده بودن انگشت و تشخیص خودکار آثار به جا مانده در صحنه‌های جرم اشاره كرد. همچنین مواردی نظیر تشخیص اثر انگشت از فاصله دور، تشخیص هویت بی درنگ در کاربردهایی که شامل میلیاردها نمونه اثر انگشت است، ایجاد نمونه‌های امن و قابل تغییر اثر انگشت در عین حفظ دقت سیستم و در نهايت اثبات علمی یکتایی اثر انگشت از چالش‌های بزرگ آینده محسوب می‌شوند.

"تشخیص هویت بی درنگ در کاربردهایی که شامل میلیاردها نمونه اثر انگشت است، ایجاد نمونه‌های امن و قابل تغییر اثر انگشت در عین حفظ دقت سیستم و در نهايت اثبات علمی یکتایی اثر انگشت از چالش‌های بزرگ آینده محسوب می‌شوند."


اگرچه تشخیص اثر انگشت یکی از نخستين کاربردهای تشخیص الگو توسط کامپیوتر محسوب می‌شود، دقت سیستم‌های تطبیق اثر انگشت بسیار مدرن نیز هنوز در بسیاری از موارد به ویژه در زمینه آثار به جا مانده در صحنه‌های جرم، قابل مقایسه با دقت نیروی متخصص انسانی نیست. دستیابی به پیشرفت‌های بزرگ در این زمینه نه تنها نیازمند درک عمیق‌تر از نحوه شکل‌گیری خطوط اصطکاکی است، بلکه به سازگاری با پیشرفت‌های حاصل در زمینه‌ فناوری حسگرها، پردازش تصویر، تشخیص الگو، یادگیری ماشینی، رمزنگاری و مدلسازی آماری نیز نیاز دارد. هرچند فناوری تشخیص اثر انگشت با موفقیت در کاربردهای تجاری مورد استفاده قرار گرفته است، اما سرمایه‌گذاری بیشتر در تحقیقات بنیادین9 می‌تواند دستاوردهای بیشتری را برای ما به ارمغان آورد. در نهایت، همکاری متقابل بین گروه‌های تحقیقاتی صنعتی و دانشگاهی نیز می‌تواند بر سرعت توسعه سیستم‌های تطبیق اثر انگشت بیافزاید.

درباره نويسندگان:

  •  آنیل ک. جین: استاد مشهور بخش مهندسی و علوم کامپیوتر و همچنین بخش مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه ایالتی میشیگان است. وی همچنین با دپارتمان مغز و مهندسی دانش دانشگاه کره در سئول همکاری دارد. زمینه‌های تحقیقاتی وی عبارتند از: تشخیص الگو، بینایی کامپیوتری و تشخیص بیومتریک. جین مدرک دکترای خود را در زمینه مهندسی برق از دانشگاه ایالتی اوهایو دریافت کرده است. او همچنین از اعضای ACM، IEEE ، انجمن توسعه علوم امریکا، انجمن بین‌المللی تشخیص الگو (IAPR) و SPIE است. از طریق آدرس jain@cse.msu.edu می‌توانید با وی تماس بگیرید.
  • جیان‌جیان فنگ: دانشیار بخش اتوماسیون در دانشگاه سینگ هوا در پکن است. زمینه‌های تحقیقاتی وی عبارتند‌از:پردازش تصویر، تشخیص الگو و تشخیص بیومتریک. فنگ مدرک دکترای خود را در زمینه مهندسی ارتباطات از دانشگاه پست و ارتباطات راه دور پکن دریافت کرده است. از طریق آدرسjfeng@tsinghua.edu.cn می‌توانید با وی تماس بگیرید.
  •  کارتیک نانداکومار: یکی از اعضاي گروه تحقیقاتی انستیتوی تحقیقات اطلاعات و ارتباطات A*STAR سنگاپور است. زمینه‌های تحقیقاتی وی عبارتند از: تشخیص الگوی ایستا، بینایی کامپیوتری، پردازش تصویر و تشخیص بیومتریک. وی مدرک دکترای خود را در زمینه مهندسی و علوم کامپیوتر از دانشگاه ایالتی میشیگان دریافت کرده است. او همچنین یکی از اعضای IEEE، گروه کامپیوتر IEEE و IAPR است. از طریق آدرس knandakumar@i2r.a-star.edu.sg می‌توانید با وی تماس بگیرید.


پي‌نوشت:
1- «راهنمای بیومتریک»، نوشته: ای.کی. جین، پی. فلین و ای.ای. راس، سال 2007، انتشارات Springer
2-  «پیشرفت در فناوری تشخیص اثر انگشت»، ویرایش دوم، نوشته: اچ.سی. لی و آر.ای. جنسلن، سال 2001، انتشاراتCRC Press 
3-«راهنمــای بیومتـریــک چنــدگانــه»، نوشته: ای.ای. راس، کی. نانداکومار و ای.کی. جین، سال 2008
انتشارات Springer
4- مقاله «ترکیب توصیف کننده‌های مینوتا برای انطباق اثر انگشت»، نوشته: جی. فنگ ژانویه 2008، نشریه تشخیص الگو.
5- مقاله «درباب یکتایی آثار انگشت»، نوشته: اس. پانکانتی، اس. پراب‌هاکار  و ای.کی. جین،  آگوست 2002، مجله IEEE Trans. ويژه‌نامه تحلیل الگو و هوش ماشینی.
6-  «تحلیل کمی-کیفی خطوط اصطکاکی: مقدمه‌ای بر خط شناسی پایه و پیشرفته»، نوشته: دی.آر. آشباو سال 1999، انتشارات CRC Press
7- «راهنمای تشخیص اثر انگشت»، نوشته دی. مالتونی و دیگران، ویرایش دوم، سال 2009، انتشارات Springer
8- مقاله «تشخیص تصویر اثر انگشت از طریق قالب‌های استاندارد»، نوشته: آر. کاپلی و دیگران، سپتامبر 2007، مجله IEEE Trans. ويژه‌نامه تحلیل الگو و هوش ماشینی.
9-  «تقویت علوم قضایی در ایالات متحده: مسیری به سوی آینده،» نوشته: شده توسط انجمن تحقیقات ملی آکادمی‌های ملی، سال 2009، انتشارات آکادمی ملی.



مطالب مرتبط
• تشخیص هویت بیومتریک غير‌تحميلي (قسمت پاياني)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• تشخیص هویت بیومتریک غير‌تحميلي (قسمت سوم)
( هويت - هويت )
• تشخیص هویت بیومتریک غير‌تحميلي (قسمت دوم)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• تشخیص چهره: انسان يا کامپیوتر (قسمت پاياني)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• تشخیص چهره: انسان يا کامپیوتر (قسمت سوم)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• تشخیص چهره: انسان يا کامپیوتر (قسمت اول)
( هويت - هويت )
• سیستم‌های تشخیص عنبیه (قسمت پاياني)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• سیستم‌های تشخیص عنبیه (قسمت دوم)
( هويت - هويت - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - )
• انطباق اثر انگشت: قدمتي صد ساله (قسمت سوم)
( انطباق اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت - مديريت هويت - هويت - هويت - الگوی خطوط اصطکاک - خطوط اصطکاکی - سنسورهای اثر انگشتی )
• انطباق اثر انگشت: قدمتي صد ساله (قسمت دوم)
( مديريت هويت - هويت - هويت - اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت - انطباق اثر انگشت - خطوط اصطکاکی - الگوی خطوط اصطکاک )
• انطباق اثر انگشت: قدمتي صد ساله (قسمت اول)
( انطباق اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت - هويت - هويت - خطوط اصطکاکی - الگوی خطوط اصطکاک )
• از انگشت خود پرينت بگيريد
( Fingerprint - اثر انگشت - اثر انگشت - اثر انگشت )

نظرات بازدیدکنندگان
عالي
ميانگين امتيازي که 5 نفر از خوانندگان به اين مطلب داده‌اند : 6 از 6


به اين مطلب چه امتيازي مي‌دهيد؟ ديدگاه خود را درباره اين مطلب با ما درميان بگذاريد.
نام (اختیاری)
Email (اختیاری)
نظر (اختیاری و حداکثر 1000 کاراکتر)
پیام شما شامل 0 کاراکتر است