Biometrics Security
Học viện CN BCVT TP. Hồ Chí Minh Nguyễn Khả-Nguyễn Văn Lĩnh-Lê Hồng Hải
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỆN THÔNG TP.HCM
LỚP D06THA1
Đề tài hết môn: Bảo mật mạng
BIOMETRIC
SECURITY
Giáo viên hƣớng dẫn: Lê Phúc
Nhóm thực hiện: Nguyễn Khả
Nguyễn Văn Lĩnh
Lê Hồng Hải
BIOMETRICS FOR NETWORK SECURITY
(SINH TRẮC HỌC VỚI BẢO MẬT MẠNG)
MỤC LỤC
A. GIỚI THIỆU VÀ NỀN TẢNG
I. GIỚI THIỆU
1. Sinh trắc học là gì?
2. Enrollment (sự đăng kí), Template(mẫu), Algorithm(Thuật toán), Verification (Sự xác minh).
II. CÔNG NGHỆ CHỨNG THỰC
1. Những điều bạn biết
2. Những thứ bạn có
3. Những thứ trên ngƣời bạn.
III. TÁC ĐỘNG ẢNH HƢỞNG CỦA NGƢỜI SỬ DỤNG ĐẾN CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC
1. Passive Biometrics
2. Active Biometrics
IV.NHỮNG YẾU TỐ NÀO TẠO NÊN PP NHẬN DẠNG SINH TRẮC HỌC HIỆU QUẢ TRONG CÔNG
TÁC BẢO MẬT MẠNG
B. CÁC CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC.
I. CÔNG NGHỆ NHẬN DIỆN VÂN TAY
1. Mô tả chung về vân tay
2. Hình ảnh vân tay đƣợc lƣu trữ nhƣ thế nào
3. Các thuật toán đƣợc dùng để diễn giải
4. Bảo mật vân tay có thể bị giả mạo nhƣ thế nào
II. CÔNG NGHỆ NHẬN DIỆN KHUÔN MẶT
1. Mô tả chung về nhận diện khuôn mặt
2. Khuôn mặt đƣợc tạo ảnh nhƣ thế nào
3. Các loại thuật toán đƣợc dùng để thể hiện khuôn mặt
4. Nhận diện khuôn mặt có thể bị giả mạo nhƣ thế nào
Biometrics Security
Học viện CN BCVT TP. Hồ Chí Minh Nguyễn Khả-Nguyễn Văn Lĩnh-Lê Hồng Hải
III. KĨ THUẬT SINH TRẮC HỌC GIỌNG NÓI.
1. Mô tả chung về sinh trắc học giọng nói
2. Giọng nói đƣợc thu lại nhƣ thế nào?
3. Các thuật toán dùng để phiên dịch giọng nói
4. Sinh trắc học giọng nói bị đánh lừa nhƣ thế nào?
IV. CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC TRÕNG MẮT
1. Mô tả về Sinh trắc học mống mắt
2. Thu lấy mống mắt nhƣ thế nào?
3. Thuật toán mống mắt.
C. ÁP DỤNG SINH TRẮC HỌC VỚI BẢO MẬT MẠNG.
I. YÊU CẦU SINH TRẮC HỌC CHO BẢO MẬT MẠNG
1. Sinh trắc học vân tay
2. Sinh trắc học khuôn mặt
3. Sinh trắc học giọng nói
4. Sinh trắc học mống mắt
5. Sự lựa chọn của một sinh trắc học cho truy cập mạng
II. THỐNG KÊ ĐO LƢỜNG CỦA SINH TRẮC HỌC
1. FAR (false accept rate)
2. FRR (false reject rate)
3. FTE (false to enroll)
4. EER (Equal Error Rate)
D. TƢƠNG LAI CỦA SINH TRẮC HỌC.
--------------***--------------
A. GIỚI THIỆU VÀ NỀN TẢNG
I. GIỚI THIỆU
Ngày nay, mỗi ngƣời đều có rất nhiều password và số PIN phải nhớ. Bình thƣờng thì độ dài của password
hoặc số PIN là 5 đến 8, với một số ngƣời thì là 12 đến 15.Thật là khó để nhớ hết những con số đó. Bạn hãy
nghĩ bạn có ngón tay, mắt, giọng nói, và khuôn mặt, bạn có bao giờ quên nó không? Đấy chính là một giải pháp
để thay thế cho việc phải nhớ những password hay PIN dài dòng. Và mỗi ngƣời khác nhau lại có những đặc
điểm không trùng nhau, nhƣ vậy mọi thứ trở nên đơn giản và tiện lợi hơn rất nhiều.
1. Sinh trắc học là gì?
Sinh trắc học là những đặc điểm vật lý hoặc tâm lý có thể cân nhắc, ghi lại, hay xác định số lƣợng.Bằng cách
này chúng ta có thể sử dụng những đặc điểm đó để thu đƣợc một số lƣợng sinh trắc học đƣợc đăng kí. Chúng ta
có thể nói ở một góc độ khác rằng những ai đó là cùng một ngƣời trong phƣơng thức xác thực bằng sinh trắc
học thì dựa vào những đăng kí sinh trắc học trƣớc đó.
Biometrics Security
Học viện CN BCVT TP. Hồ Chí Minh Nguyễn Khả-Nguyễn Văn Lĩnh-Lê Hồng Hải
2. Enrollment (sự đăng kí), Template(mẫu), Algorithm(Thuật toán), Verification (Sự xác minh)
Trong hệ thống sinh trắc học, đặc điểm vật lý cần đƣợc ghi lại, Việc ghi lại đƣợc quy về nhƣ một sự đăng kí
(Enrollment). Sự đăng kí dựa vào sự tạo thành của một mẫu (template). Một mẫu là một sự đại diện số của một
đặc điểm vật lý. Template là một chuỗi ký tự đƣợc tạo ra từ thuật toán sinh trắc học, nét đặc trƣng của nét đặc
biệt của đặc điểm vật lý. Thuật toán sinh trắc học có thể xem nhƣ là phƣơng thức xoay những thành phần thô
(đặc điểm vật lý) thành những đại diện số vào một dạng của template. Thuật toán cũng cho phép kiểm tra một
template đăng kí với một template mới để xác minh tính đồng nhất, gọi là live template. Khi một template đƣợc
chứa và một live template đƣợc so sánh, hệ thống tính toán mức độ khớp, nếu nó gần nhƣ đầy đủ, và ngƣợc lại
nếu không đủ.
II. CÔNG NGHỆ CHỨNG THỰC
Dù ở bất cứ nơi nào, bạn luôn có xu hƣớng nhận dạng, xác thực những ngƣời bạn thấy. Ví dụ, bạn tìm kiếm
một ngƣời bạn trong một đám đông ngƣời,bạn nhận ra ngƣời đó bằng cách nhìn vào một số đặc điểm nhƣ đó là
nam hay nữ, màu tóc, thấp hay cao,... Khi ngƣời đó thấy trông thấy bạn, ngƣời đó có thể chào hỏi bằng tên.Nói
chung, bạn đã xác nhận rằng ngƣời đó là bạn của mình Chúng ta có thể chắc chắn rằng chúng ta đã có đúng
ngƣời hay không? Không chắc chắn 100%, nhƣng ta có thể làm giảm nguy cơ nhầm lẫn và việc xác thực này ở
mức chấp nhận đƣợc với các đặc điểm nhận dạng của ngƣời đó. Trƣờng hợp trong đoạn văn trên rất giống với
một hệ thống máy tính khi ngƣời dùng muốn truy cập vào. Máy tính chỉ có thể đƣợc truy cập bởi những ngƣời
dùng hợp lệ. Để biết đƣợc ngƣời dùng là hợp lệ hay không, máy tính có một username là một phƣơng thức xác
thực. Cách thông thƣờng nhất để nhận dạng ngƣời dùng là thông qua một username hoặc identification (ID).
Chúng thƣờng bao gồm họ tên, mã nhân viên, … Và ngƣời dùng tiến hành xác thực dựa trên các phƣơng thức
có sẵn.
Có 3 cách chính để xác thực một nhận dạng:
1. Cái mà bạn biết, chẳng hạn nhƣ một password
2. Cái mà bạn có, chằng hạn nhƣ thẻ, phiếu
3. Là chính bạn, những đặc điểm có thể đo lƣờng, xác định đƣợc
Những cách trên cũng thƣờng đƣợc gọi là 3 điểm tựa xác thực (three pillars of authentication). Chúng có thể
đƣợc dùng riêng lẻ hoặc kết hợp, tùy vào mức độ xác thực.
1. Những điều bạn biết
Có một số thứ bạn cần phải nhớ để chứng minh nhân dạng của bạn. Những thông tin cần nhớ có thể là các
loại sau:
Password
Pass phrases
PINs
Secret handshakes
Password là hình thức xác thực đƣợc dùng thƣờng xuyên nhất. Nó đƣợc dùng để chứng nhận bạn với thông
tin chỉ bạn biết. Nếu bạn nhập vào máy tính một password thích hợp, nó xác nhận bạn là một ngƣời dùng. Tuy
nhiên có một số vấn đề khi sử dụng password: chúng có thể bị lấy cắp, khi bạn viết chúng ra và cất ở nơi dễ
phát hiện, khi chia sẻ, hoặc bị đoán ra. Để tăng độ tin cậy của password, chúng thƣờng đƣợc triển khai với một
chính sách hỗ trợ riêng. Chia sẻ password, viết ra giấy, hoặc không thay đổi password thƣờng xuyên là những
điều phổ biến vi phạm chính sách password. Có một cách để tăng cƣờng độ bảo mật cho password, đó là
phƣơng thức tự động, đƣợc ứng dụng trong hệ điều hành hoặc các chƣơng trình. Phƣơng thức này theo dõi thời
gian giữa các lần thay đổi password, tính toán sức mạnh của password để có thể bắt buộc ngƣời dùng thay đổi
nếu cần thiết.
Biometrics Security
Học viện CN BCVT TP. Hồ Chí Minh Nguyễn Khả-Nguyễn Văn Lĩnh-Lê Hồng Hải
Tuy nhiên, dù password bạn chọn mạnh ở mức nào đi nữa, nó vẫn có khả năng bị mất (đánh cắp). Password
có thể cho ta một môi trƣờng xác thực tốt hơn, nhƣng trở ngại lớn nhất của ngƣời dùng khi sử dụng một
password mạnh lại chính là bản thân của password đó. Vì vậy, các phƣơng thức xác thực thuận tiện hơn đƣợc sử
dụng. Thông thƣờng, khi ta làm cho việc xác thực thuận tiện hơn thì khả năng an toàn của việc xác thực lại bị
giảm, ví dụ rõ ràng nhất là password. Vậy nên ngƣời ta tìm kiếm một công nghệ khác có thể đem lại cùng lúc sự
thuận tiện và khả năng bảo mật cao.
2. Những thứ bạn có
Tất cả những thứ độc nhất và ngƣời dùng có thể sở hữu đều có thể đƣợc sử dụng nhƣ một thẻ (token) xác
thực. Mỗi một thẻ đƣợc đăng ký cho một ngƣời dùng, khi dùng thẻ để chứng thực, thẻ sẽ đƣợc xác nhận để trở
thành hợp lệ. Thẻ có hai loại chính: thẻ lƣu trữ và thẻ đa năng.
+Thẻ lƣu trữ
Thẻ lƣu trữ là sự kết hợp của smart cards và Universal Serial Bus (USB). Một thông tin duy nhất sẽ đƣợc
chứa bên trong thẻ lƣu trữ dùng cho việc nhận dạng. Nếu hệ thông máy tính chỉ chứng thực bản thân thẻ lƣu trữ,
thì khi thẻ bị lấy cắp, kẻ xấu có thể xâm nhậm vào hệ thống. Tuy nhiên, một password đi kèm với thẻ lƣu trữ
sẽ ngăn điều này xảy ra. Theo cách đó, khi ngƣời sử dụng chèn thẻ vào, họ sẽ đƣa ra password để mở thông tin
đƣợc lƣu bên trong thẻ. Khi ai đó biết password của thẻ, họ cũng không thể tiến hành xác thực đƣợc nếu không
có thẻ. Phƣơng pháp xác thực bằng nhiều nhân tố (multi -factor) nhƣ thế này vẫn có khuyết điểm, vì thẻ và
password đi kèm vẫn có thể bị đánh cắp hoặc cho mƣợn. Phƣơng thức này khá quen thuộc với chúng ta thông
qua thẻ ATM: thẻ ATM chính là thẻ lƣu trữ và password là mã số PIN, và ngƣời dùng vẫn phải chịu phiền phức
là họ phải nhớ hai điều, thay vì một: password và chỗ để tấm thẻ.
+Thẻ đa năng
Thẻ đa năng có nhiều mẫu dạng, trong đó có smart card, USB… Điều khác với thẻ lƣu trữ là chúng đƣợc
dùng để tạo ra mã xác thực một lần (one-time). Cũng giống nhƣ thẻ lƣu trữ, việc giữ một thẻ đa năng không
đồng nghĩa với việc bạn có thể xác thực thành công, thẻ đa năng bắt buộc phải đi cùng với một password. Điều
này tiếp tục gây phiền toái cho ngƣời dùng. Tính tiện lợi của thẻ xác thực…
3. Những thứ trên ngƣời bạn
Những đặc điểm tự nhiên có tính riêng biệt, khác nhau có thể đƣợc dùng để xác thực, và đƣợc gọi là sinh trắc
học (biometric). Xác thực bằng sinh trắc học không phải là một công nghệ mới. Trong đoạn đầu tiên của
chƣơng này, sinh trắc học thật ra cũng đã đƣợc dùng để xác nhận bạn bè.
Biometric có thể đƣợc dùng để nhận dạng. Một mẫu biometric có thể đƣợc so sánh v ới toàn bộ dữ liệu
biometric đã đƣợc lƣu trữ, nếu tìm đƣợc mẫu trùng, ngƣời ta có đƣợc thông tin của mẫu ban đầu (nhận dạng
thành công).Biometric có thể đƣợc dùng đề xác thực. Khi ngƣời dùng cần chứng minh nhân dạng của mình,
biometric có thể dùng với mục đích xác thực. Khi này, mẫu biometric của ngƣời dùng sẽ đƣợc so sánh với một
mẫu dữ liệu đã lƣu trữ chứa thông tin ngƣời đó, để kiểm tra sự đồng nhất.
Biometric hiện nay dƣờng nhƣ là một giải pháp lý tƣởng. Ngƣời dùng luôn có sẵn những đặc điểm tự nhiên
của mình để dùng cho việc truy cập thay vì nhớ password hay thẻ. Các chƣơng sau sẽ đề cập chi tiết về sức
mạnh của các loại biometric, và những khả năng chúng có thể bị giả mạo nhƣ thế nào.
III. TÁC ĐỘNG ẢNH HƢỞNG CỦA NGƢỜI SỬ DỤNG ĐẾN CÔNG NGHỆ SINH TRẮC HỌC
Công nghệ nhận dạng sinh trắc học có thể đƣợc định nghĩa dựa vào kiểu ảnh hƣởng đến ngƣời sử dụng của
phƣơng pháp này.Nhận dạng sinh trắc học có thể chia làm 2 nhóm:
• Passive biometrics: Sinh trắc học thụ động
• Active biometrics: Sinh trắc học chủ động
Biometrics Security
Học viện CN BCVT TP. Hồ Chí Minh Nguyễn Khả-Nguyễn Văn Lĩnh-Lê Hồng Hải
1. Passive Biometrics
Nhận dạng sinh trắc học thụ động không yêu cầu ngƣời dùng sử dụng nó 1 cách chủ động. Các phƣơng pháp
thuộc nhóm này thông thƣờng theo trạng thái ẩn. Ngƣời sử dụng không nhất thiết phải chú ý đến việc bị ứng
dụng phƣơng pháp này. Có thể xem nhƣ kiểu phƣơng pháp này tự động đi vào công việc của ngƣời sử dụng 1
cách tự nhiên và riêng biệt. Nhóm phƣơng pháp này hiện nay đang đƣợc đƣa vào ứng dụng và theo dõi.
Để tiện cho việc nghiên cứu ứng dụng của nhóm này, ngƣời ta sẽ thu thập những dữ kiện của 1 nhóm ngƣời,
rồi cung cấp cho hệ thống, sau đó theo dõi kết quả của nó. Nhóm phƣơng pháp này thƣờng bị tác động ảnh
hƣởng mạnh bởi môi trƣờng sử dụng. Nhận dạng sinh trắc học thụ động phù hợp với phƣơng pháp định danh
hơn xác thực. Nhận dạng sinh trắc học thụ động thƣờng không chỉ cho ra một kết quả, mà thông thƣờng sẽ đƣa
ra 1 nhóm những ngƣời phù hợp với kết quả cũng nhƣ 1 chuỗi đặc điểm tƣơng ứng, VD nhƣ:
• Khuôn mặt
• Giọng nói
• Vóc dáng
2. Active Biometrics
Phƣơng pháp nhận diện sinh trắc học chủ động yêu cầu ngƣời dùng sử dụng nó một cách có chủ ý. Những
phƣơng pháp thuộc nhóm này thƣờng ở trạng thái mở (công khai). Ngƣời sử dụng có thể ý thức đƣợc mình
đang đƣợc (bị) nhận dạng sinh trắc học.Nhóm phƣơng pháp sinh trắc học chủ động này đảm bảo đƣợc tốt hơn
tính riêng tƣ (thông tin cá nhân) của ngƣời sử dụng.
Nhận dạng sinh trắc học chủ động thƣờng đƣợc ứng dụng trong việc xác thực thông tin cá nhân của ngƣời sử
dụng. Nó sẽ tiến hành kiểm tra khi nhận đƣợc yêu cầu của ngƣời sử dụng, xác định xem ngƣời đang sử dụng nó
là ai. Ngƣời dùng sẽ cung cấp thông tin hoặc một vài đặc điểm nhận dạng cá nhân khác, sau đó ngƣời dùng sẽ
cung cấp một phƣơng pháp kiểm tra sinh trắc học dựa theo yêu cầu đó. Phƣơng pháp này thƣờng đạt đƣợc 1
mức độ chắc chắn cao hơn trong việc nhận dạng đặc điểm ngƣời sử dụng. Sinh trắc học chủ động không bị phụ
thuộc bới môi trƣờng xung quanh nhƣ sinh trắc học thụ động. Một vài đặc điểm nhận dạng sinh trắc học chủ
động nhƣ:
• Dấu vân tay .
• Hình dạng bàn tay .
• Quét võng mạc mắt .
• Quét con ngƣơi mắt.
IV.NHỮNG YẾU TỐ NÀO TẠO NÊN PHƢƠNG PHÁP NHẬN DẠNG SINH TRẮC HỌC HIỆU QUẢ
TRONG CÔNG TÁC BẢO MẬT MẠNG.
Một phƣơng pháp nhận dạng sinh trắc học hiệu quả trong công tác bảo mật mạng phải đáp ứng đủ các yếu tố
sau:
• Ngƣời sử dụng sẵn sàng ứng dụng công nghệ này.
• Mức độ tiện dụng của công nghệ này với ngƣời dùng.
• Chi phí cho công nghệ này đảm bảo đƣợc tính hiệu quả, tính khả thi trong ứng dụng và thực tiễn.
• Công nghệ này không áp đặt hay yêu cầu ngƣời dùng chủ động áp dụng nó.
• Công nghệ này phải hoàn thiện và chính xác.
• Ngƣời sử dụng có thể nhanh chóng tiếp cận và sử dụng thành thạo công nghệ này.
Thông qua những yếu tố đƣợc liệt kê ở trên, có rất nhiều công nghệ nhận dạng/kiểm tra sinh trắc học đã đƣợc
tìm ra. Dựa vào mục đích sử dụng, ngƣời sử dụng, và tùy thuộc cả vào môi trƣờng sử dụng công nghệ này sẽ
giúp thu hẹp phạm vi chọn lựa ra kiểu nhận dạng sinh trắc học phù hợp nhất.Ở chƣơng tiếp theo sẽ giới thiệu cụ