فناوریهای شناسایی و ردیابی

بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسور

فناوریهای شناسایی و ردیابی

بیومتریک و تجهیزات مربوطه

برای صدور اجازه ورود برای یک فرد نیاز داریم وی را شناسایی و هویت وی را تایید کنیم و مورد نظر

ما انجام بررسیهایی است که بصورت خودکار توسط یک سیستم صورت بگیرد.

در اصل تمام روشهای شناسایی با سه مورد زیر ارتباط دارد:

۱- آنچه که شما میدانید (یک کلمه عبور یا PIN)

۲- آنجه که شما دارید (یک کارت یا نشانه های دیگر)

۳- آنچه که شما هستید (مشخصات فیزیکی یا رفتاری)

مورد آخر به نام زیست سنجی (Biometrics) نیز شناخته میشود.

هرکدام از این موارد مزایا و معایبی دارد: کلمات عبور ممکن است حدس زده شوند یا از دست داده شوند اما به کاربر اجازه میدهند که قدرت خود را در اختیار کس دیگر قرار دهد. بسیاری از افراد براحتی کلمات عبور را فراموش میکنند، مخصوصا اگر بندرت از آنها استفاده کنند. نشانه ها میتوانند گم یا دزدیده شوند اما میتوانند در صورت لزوم به کس دیگر منتقل یا قرض داده شوند. مشخصات فیزیکی انعطاف ندارند. برای مثال، نمیتوان آنها را از طریق خطوط تلفن به کس یا جای دیگر منتقل کرد. طراحان سیستمهای امنیتی باید این پرسش را مطرح کنند که آیا کاربران باید توانایی انتقال اختیارشان را به دیگران داشته باشند یا خیر. پاسخ این پرسش در انتخاب روش و ابزار شناسایی و تعیین هویت موثر است.

روشهای شناسایی میتوانند بصورت ترکیبی مورد استفاده قرار گیرند: یک کارت و یک کلمه عبور یا کارت و زیست سنجی معمول هستند. این ترکیب میتواند مطابق با نیازها متفاوت باشد. برای مثال، ممکن است فقط از یک کارت برای ورود به ساختمان استفاده کنیم، از یک کارت و یک PIN برای ورود به اتاق کامپیوتر، اما از یک کارت و اثرانگشت برای عملیات انتقال پول در سیستمهای کامپیوتری.

۱ Behavioral and Physiometric (خصوصیات رفتاری و فیزیکی)

بررسیهای زیست سنجی به دو گروه تقسیم میشود:

تکنیکهای رفتاری که طرز انجام کاری توسط کاربر را مانند امضا کردن یا بیان کردن یک عبارت میسنجند

سنجش اعضاء که یک خصوصیت فیزیکی را مانند اثرانگشت یا شکل یک دست میسنجند.

رفتار با زمان و حال شخص تغییر میکند. تکنیکهای سنجش رفتاری هنگامی به بهترین نحو عمل میکنند که مرتبا استفاده شوند، و به این ترتیب سطوح تغییرات هر فرد مورد توجه قرار گیرد. مدلهای سنجشهای رفتاری باید این تغییرات را لحاظ کنند. از طرف دیگر، سنجشهای مشخصات فیزیکی به ابزار سنجش بزرگتر و نرم افزارپیچیده تری احتیاج دارند. به عنوان مثال، آنها مجبورند موقعیت دست را با الگو تطبیق دهند.

باید میان سیستمهایی که برای تشخیص فرد طراحی شده اند ( آیا یک فرد تشخیص داده شده است و اگر اینگونه است، چه کسی را؟) و آنهایی که باید فقط هویت یک فرد را تایید کنند ( آیا این فرد همانی است که خودش ادعا میکند؟) تفاوت قائل شویم. عمل دوم بسیار آسانتر است و پارامترهای تایید هویت میتوانند بر پایه همان شخص تنظیم گردند. این روش حالت طبیعی برای سیستمهای کارت هوشمند است که الگوی مرجع ( که template نامیده میشود) در کارت یا یک سیستم مرکزی نگه داری میشود.

یک تست زیست سنجی شامل سه مرحله است. ثبت مشخصات، استفاده و بروز رسانی.

کاربران با سنجشهای اولیه در سیستم ثبت نام میشوند. این عمل معمولا سه مرتبه یا بیشتر برای ثبت اطلاعات دقیقتر انجام میگیرد. مدت زمان انجام این عمل در این مرحله بیشتر از زمانی است که سیستم برای تشخیص کاربر مورد استفاده قرار میگیرد.

وقتی که سنجش انجام گرفت هنگام استفاده ،نمونه با الگوی مرجع مقایسه میشود. در اینجا تعیین سطوح مناسب تفاوت مجاز (tolerance) مخصوصا برای سنجشهای رفتاری مهم است.

بیشتر سیستمهای زیست سنجی مخصوصا آنهایی که از مشخصات رفتاری استفاده میکنند، باید برای بروز رسانی الگوی مرجع تدارک دیده شده باشند. در حالت تشخیص صدا و امضا، معمولا یک فانکشن تطبیقی استفاده میشود که با هر بار سنجش توسط سیستم، بروز رسانی الگوی مرجع انجام میگیرد. برای مشخصاتی که تغییر کندتر است، سیستم میتواند درصد تطبیق یا تعداد دفعاتی که یک شخص پذیرفته نمیشود را اعلام کند و در مواقعی که لازم است، عمل ثبت مجددا انجام گیرد. ثبت تراکنش اغلب یک ویژگی مفید است و میتواند براحتی در یک سیستم بر پایه کارت هوشمند ایجاد گردد.

یک سیستم زیست سنجی شامل موارد زیر است:

· یک ابزار اندازه گیری ، که واسط کاربر را تشکیل میدهد. راحتی استفاده یک فاکتور مهم دیگر برای زیست سنجی است: ابزار باید مطابق با غریزه باشد و فضای کمی برای خطا ایجاد کند. و باید قابل استفاده برای دامنه وسیعی از مردم و بخصوص افراد ناتوان باشد.

· نرم افزار عامل، که شامل الگوریتمهای ریاضی است که پارامترهای سنجش شده را با الگوی مرجع مقایسه میکنند. جدیدترین الگوریتمها وابستگی کمی به مدلسازی آماری دارند و بیشتر بر پایه برنامه ریزی دینامیک، شبکه های عصبی و منطق فازی هستند که انعطاف پذیری را افزایش میدهد. لذا احتمال اینکه مثلا شخصی بخاطر لکه یا کثیفی جزیی پذیرفته نشود، کم است البته چنانچه بقیه الگو تطبیق دقیقی داشته باشند.

· سخت افزار و سیستمهای بیرونی: قابلیت استفاده، قابلیت اطمینان و هزینه سیستم اغلب حداقل به همان اندازه که به ابزار سنجش بستگی دارد، به سخت افزار بستگی دارد. بعضی سیستمها ( مانند تست اثرانگشت) فی نفسه برای استفاده در سیستمهای توزیع شده مناسب هستند، در حالیکه بقیه (مانند تشخیص صدا) برای سیستمهای متمرکز مناسب هستند.

هزینه ابزار زیست سنجی بسرعت در حال کاهش است. اکنون، برای ATMها و ابزار کنترل دسترسی مخصوصی مناسب هستند. هنوز یک افت هزینه دیگری لازم است تا اینکه زیست سنجی ها در خرید و فروش های خودکار و محیط های کنترل دسترسی مورد استفاده قرار بگیرد.

۱ Behavioral (خصوصیات رفتاری)

چندین تکنیک رفتاری برای تایید هویت وجود دارد که به اختصار به اهم آنها اشاره می کنیم.

۱-۱ تایید امضا

بررسی خودکار امضاء تعمیمی از یک پروسه آشناست. در حالیکه اپراتور انسانی شکل نهایی امضاء را بررسی میکند، بیشتر شکلهای خودکار تایید امضاء، تاکید بیشتری روی حرکتهای پروسه امضا کردن دارند. سرعت نسبی که خطها کشیده میشوند و فشار وارده، سیستم را قادر میسازد که سنجشهای انجام شده را بین امضاها حتی جایی که محیط کاملا متفاوت است, مقایسه کند و بیشتر تلاشها برای جعل امضا را با شکست مواجه کند.

الگوی مرجع امضا معمولا ۱ کیلو بایت است که این حجم کم دیتا این تکنیک را برای استفاده آنلاین یا بهمراه کارت هوشمند مناسب میسازد. یک فایده جانبی بیشتر سیستمهای تایید امضا این است که با ثبت امضاء بعنوان اثبات تراکنش صورت گرفته، باعث کم شدن سیستمهای برپایه کاغذ میشود و احتیاج به مستندسازی کاغذی را مرتفع میکند.

۲-۱ الگو و دینامیک تایپ کلید

روشی که یک نفر با صفحه کلید تایپ میکند با امضا کردن تشابهاتی دارد. تایپیستهای ماهر تقریبا خیلی زود از الگوهای تایپ کردنشان تشخیص داده میشوند. پیاده سازی های فعلی بدلیل مشکلات یکسان نبودن صفحه کلیدها و تاخیرهای نرم افزار سیستم به آزمایشگاه محدود هستند. از طرف دیگر، هزینه اضافی پایین و عملیات شفاف, این روش را به یک تکنیک بسیارجذاب برای کاربردهایی مثل محافظت کردن ازتعداد کمی از کاربرهای با الویت بالا در سیستم کامپیوتری، تبدیل میکند.

۳-۱ تشخیص صدا

سیستمهای تشخیص صدا به راحتی توسط مشتریها پذیرفته میشوند، اما متاسفانه هنوز به سطح کارایی که مورد نیاز بیشتر محیطهای تجاری هستند، نرسیده اند. استفاده از تشخیص صدا اجازه بررسی بیش از یک مورد را میدهد: سیستم میتواند تست کند که چه چیز گفته میشود بعلاوه اینکه چگونه گفته میشود. در بعضی از محیطها پیاده سازی این سیستم هزینه خیلی کمی دارد. تشخیص صدا شاخه ای از تکنولوژی پردازش صوت است که کاربردهای بسیار وسیعتری در زمینه های دیگر، بخصوص در سیستمهای تلفنی دیجیتالی و کنفرانس تصویری دارد. نکته جالب توجه اینست که مشخصاتی از صدا که توسط این سیستمها سنجیده میشود با آنهایی که یک انسان شنونده توجه میکند، تفاوت دارند، در حالیکه شخصی که با تقلید صدا میخواهد خود را جای شخص دیگر جا بزند، روی مشخصات انسانی تمرکز میکند.

۲- Physiometric (خصوصیات فیزیکی)

سنجش اعضا از قدیمی ترین روشهای تشخیص هویت است که با پیشرفت تکنولوژی به تنوع آن افزوده شده است.

۱-۲ اثر انگشت

این روش قدیمی ترین روش آزمایش تشخیص هویت از راه دور است. اگرچه قبلا اثر انگشت تنها در زمینه جرم قابل بحث بود، تحقیقات در بسیاری کشورها سطحی از پذیرش را نشان میدهد که به این روش اجازه استفاده در برنامه های عمومی را می دهد. سیستمها میتوانند جزئیاتی از اثر انگشت (نقاطی مانند تقاطعها یا کناره های برجستگیها) یا کل تصویر را بگیرند. الگوهای مرجع که برای حفظ این جزئیات بکار میرود در حدود ۱۰۰ بایت هستند که در مقایسه با تصویر کاملی که از اثر انگشت با حجم ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ بایت میباشد,بسیار کوچکتر هستند.

در برنامه های عمومی مشکلاتی در ثبات وجود دارد. بعضی کارگران و معتادان شدید به سیگار, اغلب انگشتانی دارند که تحلیل اثرانگشت آنان مشکل است. با این وجود، طرحهای بلند مدت و موفق زیادی در استفاده از اثر انگشت وجود داشته است.

در حال حاضر اثر انگشت خوانهای زیادی در دامنه وسیعی وجود دارند که به همراه بعضی کارتخوانهااستفاده میشوند. اگرچه در حال حاضر قیمت آنها چندان پایین نیست اما میزان عرضه آنان در فروشگاههای کامپیوتر عادی باعث افت سریع قیمت آنان خواهد شد.

۲-۲ هندسه دست

هندسه دست امتیاز بالایی در راحتی استفاده بدلیل بزرگ بودن کسب میکند و میتواند با استفاده از سیستم راهنما در جای ثابتی قرار بگیرد. دست توسط مجموعه ای برجستگیهای مشخص به موقعیت صحیح برای اسکن شدن هدایت میشود و تصویر توسط یک دوربین CCD گرفته میشود.الگوی مرجع میتواند از نظر حجم خیلی کوچک باشد. ( محصولی که بیشترین وسعت استفاده تجاری را در حال حاضر دارد تنها از ۹ بایت استفاده میکند). اگرچه تغییرات روزانه مانند کثیفی روی کارایی آن تاثیر ندارد اما سنجش میتواند بوسیله جراحت یا افزایش سن تاثیر بپذیرد و اگر الگو مرتبا نتواند بروز شود، عملیات ثبت مجدد در هر زمانی لازم است.

۳-۲ اسکن شبکیه

اسکنرهای شبکیه مشخصات الگوهای رگهای خونی روی شبکیه را با استفاده از لیزر مادون قرمز کم قدرت و دوربین میسنجند. در این روش، برای بدست آوردن یک تصویر متمرکز, چشم باید نزدیک دوربین قرار بگیرد. الگوهای مرجع بسیار کوچک هستند (۳۵ بایت در بیشتر سیستمهای تجاری معمول). تحقیقات پزشکی اخیر نشان داده است که مشخصات شبکیه برخلاف آنچه در گذشته تصور میشد، پایدار نیست و توسط بعضی بیماریها که حتی ممکن است خود شخص مطلع نباشد تغییر میکنند. بسیاری از افراد نگران قرار دادن چشم خود درتماس نزدیک با منبع نور هستند. به همین دلیل، این روش جای خود را به اسکن عنبیه داده است.

۴-۲ اسکن عنبیه

اسکنرهای عنبیه رگه‌های موجود در عنبیه چشم را می سنجند. این تکنیک بعنوان نتیجه ای از تعداد زیادی از ویژگیها، سطح بالایی از تفاوت را بوجود می آورد و نسبت به گذشت زمان پایداری بالایی دارد.

کاربر باید از فاصله ۳۰ سانتیمتری یا بیشتربرای چند ثانیه به دوربین نگاه کند. سیستم با عینک و لنزهای تماسی کاربران تطابق دارد، هرچند که سنسور باید طوری قرار بگیرد یا تغییر کند که برای کابران با قدهای متفاوت و آنهایی که روی صندلی چرخدار قرار دارند، مناسب باشد.

اسکن عنبیه از تمام مواردی که شرح آنها رفت، جدیدتر است.

سایر موارد

از نظر تئوری، هر بخش از ساختمان بدن انسان میتواند در زیست سنجی قابل استفاده قرار گیرد. اما طرحهای تجاری روی آنهایی تمرکز شده است که براحتی سنجیده میشوند و از طرف جامعه آسان تر پذیرفته میشوند. گاهی لازم است بررسی شود که سنجش برروی یک شخص زنده انجام میشود تا یک کپی. یک روش که مستقیما از خوصیات زنده استفاده میکند اسکن سیاهرگ است. موقعیت سیاهرگ از طریق جریان خون گرم سنجیده میشود.

تشخیصهای مربوط به صورت – تکنیکی که بیشتر توسط انسانها استفاده میشود- یک زیست سنجی قابل دوام است، مخصوصا جایی که دوربینها از قبل استفاده میشوند و جایی که بررسی کلی، همه آن چیزی است که مورد نیاز است. ویژگیهای مشخص یا نقاط برجسته سنجیده برای ایجاد الگوی مرجع استفاده میشوند.

آخرین زیست سنجی مربوط به تحلیل DNA است. بهر حال، با اطمینان میتوان گفت که هنوز خیلی سال مانده است تا این روش در بررسی هویت در فروشگاههای عادی یا هنگام سوار شدن به اتوبوس مورد استفاده قرار گیرد.

زیست سنجی و کارتها

بعضی تکنیکهای شناسایی، مشخصا کلمات عبور و PINها، استثنائا برای پیاده سازی در سیستم توزیع شده مناسب شده اند. آنها کمترین حجم ذخیره سازی و پردازش را دارند، اما همچنان که دیدیم، بعنوان ابزار چندان امنی شناخته نمیشوند.

بهرحال احتیاجات فضای ذخیره سازی یک عامل محدودکننده است. بیشتر الگوهای مرجع به ۴۰ تا ۱۵۰۰ بایت برای ذخیره شدن احتیاج دارند. الگوهای مرجع کوچکتر میتوانند روی کارتهای مغناطیسی یا بارکدها ذخیره شوند. برای الگوهای بزرگتر می توان از بارکدهای دوبعدی یا هلوگرام ها استفاده کرد، اما راضی کننده ترین پاسخ در تقریبا هر جایی که ذخیره امن مورد نیاز است، استفاده از کارت هوشمند است.

کارتها ابزار مناسبی برای ترکیب زیست سنجی ها هستند. اگر دو یا سه عامل زیست سنجی روی کارت ذخیره شوند، اشتباهات در عدم تایید افراد ذیحق به حداقل میرسد. یا همان کارت میتواند در محیطهای متفاوت مورد استفاده قرار گیرد: تشخیص صدا برای سیستم تلفن، اثرانگشت برای کار با کامپیوتر یا ATM ، و یک PIN برای خرید و فروش. استفاده از چنین زیست سنجیهای لایه بندی شده ای امروزه در حال آغاز در کاربردهای تجاری هستند.