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指纹传感器和假指纹攻防技术

导读: 我们在很早之前就有指纹传感和采集的需求,但直到20世纪59年代计算机发明后才实现了指纹识别的可能性。

我们在很早之前就有指纹传感和采集的需求,但直到20世纪59年代计算机发明后才实现了指纹识别的可能性。到70年代,美国FBI开启了一个项目,从而开启了用指纹识别来进行一些身份认证的工作。从此,业界对指纹的传感和如何攻破指纹系统的研究延续到现在。

指纹识别遭遇的攻击手段层出不穷,假指纹就是其中之一。

为了防御假指纹带来的安全风险,去年有国内厂商专门推出了活体指纹识别技术,这种技术号称可以通过指纹、手指皮肤颜色以及心率信号等生物特征来验证用户的真实身份,以避免假指纹的攻击。然而雷锋网了解到,市面上所谓内置“活体指纹识别”技术的终端遭假指纹破解的事件也屡见不鲜,这一技术似乎也不可靠。

指纹的采集技术和传感器原理是指纹识别系统最基础的部分,所以,要认清指纹识别的安全问题必然绕不过这两部分。那么活体指纹识别遭破解背后究竟有什么秘密呢?

为此,迈瑞微电子创始人李扬渊为大家分享《指纹传感器原理和假指纹攻防技术》。

指纹传感器和假指纹攻防技术

李扬渊,苏州迈瑞微电子创始人;指纹识别领域唯一贯通算法、传感器、IC设计的从业者;密码芯片领域最早的开发者之一;基于李扬渊所发明的“C-Q-T”电路,仅成立3周年的苏州迈瑞微电子已成为中国大陆电容式指纹传感器出货量第二名的供应商。

以下内容整理自本期公开课:

我们在很早之前就有指纹传感和采集的需求,但直到20世纪50年代计算机发明后才实现了指纹识别的可能性。到70年代,美国FBI开启了一个项目,从而开启了用指纹识别来进行一些身份认证的工作。从此,业界对指纹的传感和如何攻破指纹系统的研究延续到现在。

“活体指纹识别”靠谱吗?

去年2月的MWC上,国内某公司号称发布了全球首个活体指纹检测技术,2017年该公司得到了CES全球创新金奖,在这期间有三个著名的厂商应用了其活体指纹识别,并对外宣称可以避免假指纹的攻击。

MWC2016: XX科技发布全球首个活体指纹检测技术,2016.02

黑科技 XX天机X XXX支持活体指纹识别 ,2016.10

XX“真”旗舰 除了8890芯片还有活体指纹 ,2016.12

XX科技荣获2017年CES全球创新金奖 活体指纹检测识别方案引领生物识别科技创新 ,2017.01

XX M2017活体指纹体验 假指纹无处遁形 ,2017.01

然而,前不久有网友曝出一段视频,视频演示了假指纹是否能破解活体指纹识别的测试,结果如下:

1.未注册的裸手制和理论结果一样不能解锁;

2.使用隐形指纹膜可以解锁;

3.传统指纹膜和理论结果一样不能解锁。

总结来说,活体检测的可靠性随技术方法的提升而提高,现在被破解的是最低级的早已被淘汰的技术。

假指纹“黑产”

指纹识别最早应用在公安、海关等领域,所以假指纹的研究起初是一种间谍级别的行为。用硅胶等材料制作假指纹来欺骗传感器是从指纹识别的应用开始就存在的一种方式。

假指纹黑产一直是指纹识别技术的副产品, “隐形指纹膜”不是新技术,只是因为以前没有需求才没有作为产品推出。而在中国,严格来讲还没有形成黑产业,一般只用作欺骗考勤机。

活体指纹是什么?

活体指纹识别是一个很宽泛的名词,他本身不是一个很严格的技术定义。去年,我在雷锋网发布了一篇文章《iPhone SE发布了,并没有“活体指纹识别什么事”》,这篇文章里面引用了中国知识产权局的定义,定义的内容包括哪些东西可以归纳到活体检测的门类,具体有以下几点:

第一类是生理特征信号,例如体温、皮肤表面的电阻特性、排汗过程、表情的变化、眼部动作、瞳孔大小变化等;

第二类是光谱学信息,该项技术主要针对打印图像形成的规律的纸质纹理特性,利用频谱特征进行检测;

第三类是通过人机互动的形式,通过检测预期的运动来对生物特征的活体特性进行验证;

第四类是多模态的生物特征识别,在认证系统中采用两种以上的生物特征识别技术方式,提高伪造样本的难度。

这是一套检测规则,如果做了其中一种就可以叫活体。但需要注意的是,活体并不代表最新的先进技术,它可能是已经不具备安全性的过时技术。

破解的原理

上文提到的活体指纹被破解的例子中,其手机用的技术其实就是苹果拥有却没有应用的专利技术(专利US 8180120 B2的技术):

电容采集指纹成像;

红外光反射率检测(先发射,再检测它的反射光,反射光的强度在一定范围内的时候就认为其反射率和预期的差不多)。

但是,该方案智能防御传统黑色材料的假指纹,并不能防住半透明材料的假指纹,这种假指纹具备以下两个特性:

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