生物識(shí)別技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)金融安全認(rèn)證領(lǐng)域的應(yīng)用

□戚 爽

一、研究背景

李克強(qiáng)總理在2015年政府工作報(bào)告中首次提出“制定‘互聯(lián)網(wǎng)+’行動(dòng)計(jì)劃”，預(yù)示著互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)將在政府的關(guān)注下繼續(xù)健康有序地發(fā)展。與此同時(shí)，在“互聯(lián)網(wǎng)+金融”的新興商業(yè)模式下，金融信息安全問題所產(chǎn)生的金融風(fēng)險(xiǎn)卻是擺在我們面前的亟待解決的攻關(guān)難題。如何在虛擬的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的金融安全認(rèn)證成為重要建設(shè)性課題之一。很顯然，傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方式，如身份證、IC卡、銀行卡、靜態(tài)密碼、動(dòng)態(tài)口令等，由于自身的缺陷和局限性已無法保障個(gè)人或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)金融信息與資金的安全訪問。

生物識(shí)別技術(shù)是指利用人體終身不變的生理特征和行為特征，借助于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)身份驗(yàn)證與身份辨識(shí)的技術(shù)。［1］身份驗(yàn)證即一對(duì)一的身份確認(rèn)，通過識(shí)別技術(shù)將送檢樣本與模板庫中對(duì)應(yīng)某人的樣本進(jìn)行對(duì)照，以確認(rèn)其是否屬于那個(gè)人;而身份辨別屬一對(duì)多的身份識(shí)別，需將送檢樣本與模板庫中所有樣本一一比對(duì)，最終確定其屬于庫中哪個(gè)人或不屬于任何人。生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在安全認(rèn)證領(lǐng)域，主要研究和關(guān)注其身份驗(yàn)證功能的實(shí)現(xiàn)。在互聯(lián)網(wǎng)金融系統(tǒng)中，憑借生物識(shí)別技術(shù)判斷操作者是否為合法用戶，并確認(rèn)該用戶對(duì)某些資源的訪問和使用權(quán)限，可避免攻擊者假冒合法用戶破壞系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全，保障授權(quán)訪問者的合法利益。

二、適用于互聯(lián)網(wǎng)金融安全認(rèn)證領(lǐng)域的生物識(shí)別技術(shù)

目前，運(yùn)用生物識(shí)別技術(shù)識(shí)別的生物特征通常分為兩大類:生理特征和行為特征。［2］其中，前者包括指紋、虹膜、掌紋、靜脈和人臉等;后者包括簽名、聲紋和步態(tài)等行為特征。

(一)虹膜識(shí)別技術(shù)。虹膜是人眼瞳孔和眼白之間的織物狀環(huán)狀組織，是人體最具獨(dú)特性的器官，可以說虹膜識(shí)別是最精確的生物識(shí)別技術(shù)。同時(shí)，虹膜的紋理特征具有終身不變的特性，不存在職業(yè)因素的磨損和病變損傷等外因影響。虹膜的采集僅需使用普通相機(jī)或高清晰攝像頭即可完成，成本要接近指紋甚至更低。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，使用虹膜識(shí)別技術(shù)完成金融安全認(rèn)證將指日可待。

(二)指紋識(shí)別技術(shù)。指紋識(shí)別技術(shù)是研究最早，研究成果最成熟，應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)生物識(shí)別技術(shù)。人的指紋具有終身穩(wěn)定性，不會(huì)因?yàn)槟挲g的增長或身體健康狀況而發(fā)生變化。當(dāng)然，有較少一部分人由于手脫皮、出汗或長期體力勞動(dòng)而缺少指紋特征。指紋樣本采集設(shè)備較小，采集過程簡單、識(shí)別系統(tǒng)成本低廉。

(三)人臉識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別技術(shù)是利用視頻釆集技術(shù)和熱成像技術(shù)，通過對(duì)面部特征信息的采集、預(yù)處理、特征提取和模式匹配，從而完成身份認(rèn)證的生物識(shí)別技術(shù)，其可分為基于可見光圖像的人臉識(shí)別和近紅外人臉識(shí)別。其中后者即使在黑暗情況下也能高速捕捉到人臉圖像，與傳統(tǒng)的基于可見光的人臉識(shí)別技術(shù)相比，徹底避免了環(huán)境光照對(duì)于人臉識(shí)別的干擾，不同光線條件下皆可達(dá)到較為理想的識(shí)別率。

(四)掌紋識(shí)別技術(shù)。掌紋識(shí)別技術(shù)是指利用主線、褶皺、乳突紋、三角點(diǎn)和細(xì)節(jié)點(diǎn)等手掌紋理特征進(jìn)行身份認(rèn)證的技術(shù)。掌紋特征的采集設(shè)備簡單，采集過程較為簡單，其特征信息比指紋更加豐富。根據(jù)采集到掌紋圖像的質(zhì)量可分為高分辨率掌紋識(shí)別和低分辨率掌紋識(shí)別?？紤]到網(wǎng)絡(luò)金融系統(tǒng)的安全認(rèn)證更注重樣本易獲取、快速處理及高識(shí)別率等特點(diǎn)。

(五)簽名識(shí)別技術(shù)。每個(gè)人都有自己獨(dú)特的書寫風(fēng)格和習(xí)慣，因此，筆跡是人的一種穩(wěn)定的行為特征。簽名識(shí)別是當(dāng)前公認(rèn)的操作最簡便，且更能被大眾人群接受的生物認(rèn)證方式，可分為在線識(shí)別和離線識(shí)別兩種，其中，在線簽名識(shí)別技術(shù)的識(shí)別率相對(duì)較高，除筆劃的位置信息外，還可分析與比對(duì)簽名者筆觸的移動(dòng)、書寫速度以及書寫壓力等動(dòng)態(tài)信息。

(六)聲紋識(shí)別技術(shù)。在我國，聲紋識(shí)別是一項(xiàng)比較前沿的非接觸式識(shí)別技術(shù)。首先使用電聲學(xué)儀器將聲音顯示為攜帶言語信息的聲波頻譜，然后根據(jù)圖中反映說話人生理特征和行為特征的語音參數(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)金融系統(tǒng)中用戶進(jìn)行身份識(shí)別與驗(yàn)證。

三、互聯(lián)網(wǎng)金融安全認(rèn)證中多模態(tài)生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)有的生物識(shí)別技術(shù)而言，每種生物特征都具有其優(yōu)點(diǎn)和自身局限，利用一種單一的生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份驗(yàn)證和身份識(shí)別的準(zhǔn)確率并不十分理想。為提高識(shí)別系統(tǒng)的可靠性和安全性，通常做法是將多種生物特征結(jié)合在一起，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過特征級(jí)或決策級(jí)融合，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)生物識(shí)別技術(shù)。

(一)模板庫的建立。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下建立身份識(shí)別系統(tǒng)中的模板庫，即在用戶進(jìn)行實(shí)名注冊(cè)的同時(shí)，留下面部、虹膜、指紋、簽名、聲紋等生物特征信息，經(jīng)采集、預(yù)處理和特征提取后，將生成的特征模板保存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。出于互聯(lián)網(wǎng)金融安全認(rèn)證系統(tǒng)安全性和保密性的考慮，在建立模板庫時(shí)需保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)安全，特征信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中可利用數(shù)字簽名技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加密，以防御黑客入侵和信息泄露。生物特征信息一旦被竊取，將無法像修改密碼一樣簡單地改變用戶的生理特征。

(二)樣本采集與特征提取。當(dāng)用戶注冊(cè)時(shí)保存特征信息以及后續(xù)登陸互聯(lián)網(wǎng)金融系統(tǒng)進(jìn)行交易和操作時(shí)，都需要進(jìn)行生物特征的采集、預(yù)處理和特征提取。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)生物樣本的采集，要求采集過程用時(shí)少，采集設(shè)備體積小、通用性強(qiáng)、成本低、集成性好，采集到的數(shù)據(jù)質(zhì)量高、數(shù)據(jù)量小等。如人臉、虹膜和聲紋等基于圖像、語音的生物特征可以通過攝像頭和麥克風(fēng)輕松、方便地采集到;指紋、掌紋和靜脈等特征可利用帶有活體識(shí)別的設(shè)備經(jīng)掃描獲取;簽名、筆跡特征經(jīng)由寫字板等設(shè)備輸入到安全認(rèn)證系統(tǒng)中。之后，經(jīng)過去噪、平移和旋轉(zhuǎn)等預(yù)處理操作后，可進(jìn)入特征提取階段。特征提取即將生物樣本中最具有代表性的、區(qū)分能力較強(qiáng)且不易改變的特征數(shù)據(jù)提取出來。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，特征數(shù)據(jù)的提取快速、有效，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，所占存儲(chǔ)空間盡可能少。

(三)模式匹配與識(shí)別。在互聯(lián)網(wǎng)金融的安全認(rèn)證系統(tǒng)中，使用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行用戶的身份驗(yàn)證和識(shí)別，具體流程如下:一是調(diào)用客戶端身份驗(yàn)證模塊，通過外部設(shè)備采集用戶生物特征信息，并提取其特征，得到特征向量。二是利用數(shù)字簽名技術(shù)對(duì)所有的待傳輸?shù)纳锾卣飨蛄亢蜆I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后一同經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器端。三是服務(wù)器端首先驗(yàn)證數(shù)據(jù)簽名，若簽名有效，則將客戶端傳輸來的特征向量與數(shù)據(jù)庫中已存儲(chǔ)的模板特征信息進(jìn)行一對(duì)一的匹配。四是若兩者相匹配，則賦予用戶訪問和相關(guān)業(yè)務(wù)操作權(quán)限，若比對(duì)失敗，則拒絕此次交易請(qǐng)求。

四、結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新形態(tài)的出現(xiàn)，多模態(tài)生物認(rèn)證技術(shù)已成為解決互聯(lián)網(wǎng)金融系統(tǒng)中安全認(rèn)證問題的新途徑。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)與金融行業(yè)的融合和發(fā)展為生物識(shí)別技術(shù)開辟了新的研究領(lǐng)域，也為其蓬勃發(fā)展提供了源源不斷的產(chǎn)業(yè)能量。

［1］李強(qiáng)．掌靜脈身份識(shí)別技術(shù)的理論與實(shí)驗(yàn)研究［D］．華中科技大學(xué)，2010

［2］劉亞輝．基于手掌靜脈血管的身份識(shí)別技術(shù)研究［D］．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007