基于生物特征識別的“IC”技術(shù)在建設領(lǐng)域的應用展望

文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：李錦,薛江煒,馬克生   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月27日

    引 言

    征文的本意是希望在建設領(lǐng)域推廣IC卡技術(shù)，但忽視了“IC”的應用目的，有推銷(xiāo)產(chǎn)品的嫌疑，筆者則認為IC卡技術(shù)現在已經(jīng)落伍，提出了“IC”無(wú)卡的觀(guān)點(diǎn)，一家之言，期待指正。

    一、定義

    IC卡 (Integrated Circuit Card，集成電路卡)是繼磁卡之后出現的又一種新型信息工具。IC卡在有些國家和地區也稱(chēng)智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微電路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO 7816標準的卡基中，做成卡片形式。上述定義僅僅反映了所采用的物理介質(zhì)，是從純技術(shù)角度而言的，也是目前IC卡生產(chǎn)領(lǐng)域所通常認可的定義。

    本文將“IC”的概念和定義從應用目的的角度進(jìn)行了擴展，提出身份證明（Identity Certificate）、檢驗證明（Inspection Certificate）、或身份校驗（Identity Check）等類(lèi)似的定義，其英文縮寫(xiě)均為“IC”。其物質(zhì)形態(tài)也不僅僅局限于“卡”這種表面的形式或集成電路（IC）這種目前科技所采用的記錄信息或加密的技術(shù)措施，而是以開(kāi)放的態(tài)度，著(zhù)重于兼容并蓄，更重要的是——放眼未來(lái)。

    二、信息安全——IC卡的核心和軟肋

    在高度信息化的現代社會(huì )，信息安全問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。傳統的密碼、智能卡等身份鑒別方法由于其易遺忘或易假冒等缺點(diǎn)而不符合現代社會(huì )的需求。據相關(guān)數據顯示，每年由于證件或密碼遺失而造成的損失巨大。比如美國，由于證件的丟失或管理失誤，每年就有上億美元的福利款被冒領(lǐng)；全球知名的信用卡巨頭MasterCard公司估計每年約有4.5億美元的信用卡詐騙案。而因為密碼被破解，則使移動(dòng)通信每年至少損失10億美元，單單自動(dòng)取款機即ATM業(yè)務(wù)，其相關(guān)的詐騙案每年損失就不下3億美元。

    這是因為，加密與解密永遠是一對矛盾，只要能用數學(xué)方法加密，在解密的數學(xué)理論上，就一定存在解密的方法（至少還有窮舉法），即：不存在不可破解的加密，所謂“以子之矛破子之盾”就是這個(gè)道理。由于計算機運算速度及發(fā)展的摩爾定律的存在，即使是在目前很高位數的加密，也會(huì )在不長(cháng)的時(shí)間后用很低的成本完成解密，事實(shí)就是各種加密技術(shù)被破解的概率將越來(lái)越高。

    當前，影響各種IC卡市場(chǎng)定位及區分其價(jià)格的核心因素恰恰就在于其所采用和支持的加密技術(shù)、加密位數上，而信息安全也恰恰就是其軟肋。由于IC卡的一些關(guān)鍵技術(shù)如高端芯片、核心模塊、金融POS機、生產(chǎn)設備等被國外企業(yè)所掌握，IC卡的信息安全將有可能危及我國的金融秩序甚至是國家安全。

    因此，筆者的主張，IC卡熱當前應適當降溫，特別是盡量避免盲目采用國外的技術(shù)和設備。對于IC卡的應用，也最好限制于低值甚至是不記名的IC儲值卡，在建設領(lǐng)域中，如公共電話(huà)、公交乘車(chē)、水暖電收費，作為一些非關(guān)鍵領(lǐng)域的行政管理（如建設市場(chǎng)、資質(zhì)認證等）只可作為輔助性的措施來(lái)采用。

    三、生物特征識別的概念、優(yōu)勢及發(fā)展

    近年來(lái)興起的生物特征識別技術(shù)具有很好的可靠性。人類(lèi)在追尋文檔，交易及物品的安全保護的有效性與方便性經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。第一階段也就是最初始的方法，是采用大家早已熟悉的各種機械鑰匙。第二階段是由機械鑰匙發(fā)展到數字密鑰如密碼或條形碼等，目前在IC卡等技術(shù)中得到不同程度的應用。第三階段是利用人體所固有的生物特征來(lái)辨識與驗證身份。生物識別是當今數字化生活中高級別的安全密鑰系統。

    生物識別技術(shù)是依靠人體的身體特征來(lái)進(jìn)行身份驗證的一種解決方案。人體的生物特征包括指紋、聲音、臉孔、視網(wǎng)膜、掌紋、骨架等等。所謂的生物識別的核心在于如何獲取這些生物特征，并將之轉換為數字信息，存儲于計算機中，利用可靠的匹配算法來(lái)完成驗證與識別個(gè)人身份的過(guò)程。利用人體生物學(xué)特征識別個(gè)人、證明身份的防偽技術(shù)已應用于公安、保安、海關(guān)、金融等領(lǐng)域。由于人體特征具有人體所固有的不可復制的唯一性，這一生物密鑰無(wú)法復制，失竊或被遺忘。而常見(jiàn)的口令、IC卡、條紋碼、磁卡或鑰匙則存在著(zhù)丟失、遺忘、復制及被盜用諸多不利因素。在驗證某人的身份時(shí)，含有持卡人生物特征的智能卡比傳統的PIN碼及口令更具說(shuō)服力，尤其是使用生物特征數據在卡內比對的技術(shù)則更加安全。

    近年來(lái)，在一些工業(yè)發(fā)達的國家，利用生物學(xué)防偽的技術(shù)中，根據人體生物特征識別個(gè)人的方法，已在一些海關(guān)、安全通道以及金融部門(mén)應用，從而阻止了那些盜用真證卡、護照、鑰匙、密碼從事闖關(guān)、提款、開(kāi)門(mén)、開(kāi)鎖、開(kāi)車(chē)及開(kāi)機的違法犯罪活動(dòng)。在我國，近年也有這類(lèi)技術(shù)推出，為揭露和防范持證卡詐騙提供了有力的鑒識工具，如北大方正指紋電子公司推出的彩照指紋卡驗證身份的防偽技術(shù)等。比爾?蓋茨曾做過(guò)這樣的斷言：生物識別技術(shù)，即利用人的生理特征，例如指紋、虹膜等來(lái)識別個(gè)人的身份，將成為未來(lái)幾年IT產(chǎn)業(yè)的重要革新。蓋茨這段言論的背后支撐是，越來(lái)越多的個(gè)人、消費者、公司乃至政府機關(guān)都承認，現有的基于智能卡、身份號和密碼的身份識別系統是遠遠不夠的，生物特征識別技術(shù)將在未來(lái)提供解決方案方面占據重要的地位。

    生物特征識別作為新興的身份鑒別技術(shù)，有其不可替代的優(yōu)越性。從目前的局勢看，尤其是“9?11”以后，它將是國際上新世紀十大最具前景的高新技術(shù)之一；對于國內來(lái)說(shuō)，基于生物特征的身份鑒別也將是國家重點(diǎn)鼓勵及發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

    四、虹膜識別技術(shù)概況及實(shí)現方式

    人眼虹膜位于眼角膜之后，晶狀體之前，透過(guò)角膜可見(jiàn)虹膜呈圓盤(pán)狀，中央有一孔，稱(chēng)瞳孔，瞳孔依環(huán)境的明暗，可自動(dòng)縮小或擴大。圓盤(pán)狀的虹膜以中央的瞳孔為中心，向周?chē)休椛錉畹募y理和小凹，猶如裙子摺。瞳孔縮小時(shí)紋理變直，瞳孔擴大時(shí)紋理呈波浪型（見(jiàn)圖1）。眼睛的虹膜是由相當復雜的纖維組織構成，其細部結構在出生之前就以隨機組合的方式?jīng)Q定下來(lái)了，而且生長(cháng)至1歲半以后不再改變，缺點(diǎn)是虹膜一旦有病變或損傷會(huì )影響識別。虹膜識別技術(shù)將虹膜的可視特征轉換成一個(gè)512個(gè)字節的Iris Code（虹膜代碼），這個(gè)代碼模板被存儲下來(lái)以便后期識別所用，512個(gè)字節，對生物識別模板來(lái)說(shuō)是一個(gè)十分緊湊的模板，但它對從虹膜獲得的信息量來(lái)說(shuō)是十分巨大的。從直徑 11mm的虹膜上，Dr.Daugman的算法用3.4個(gè)字節的數據來(lái)代表每平方毫米的虹膜信息，這樣，一個(gè)虹膜約有266個(gè)量化特征點(diǎn)，而一般的生物識別技術(shù)只有13個(gè)到60個(gè)特征點(diǎn)，這在生物識別技術(shù)中，所獲得特征點(diǎn)的數量是相當大的。虹膜識別是當今可行的準確識別技術(shù)之一，此項技術(shù)使用攝像機對人體的虹膜進(jìn)行照片，無(wú)需使用激光，更不需身體接觸（類(lèi)似于非接觸IC卡）。虹膜作為重要的身份鑒別特征，具有唯一性、穩定性、可采集性和非侵犯性等優(yōu)點(diǎn)。與臉像、聲音等身份鑒別方法相比，虹膜具有更高的準確性。據統計虹膜識別的錯誤率是各種生物識別中最低的。 

圖1：顯微鏡下的虹膜

    第1臺虹膜圖像識別儀于1976年問(wèn)世，必須睜大眼睛貼近儀器檢測。1992年美國Sensak公司研制的帶虹膜識別功能的自動(dòng)取款機可在幾英尺內識別。據報，1993年美國Iriscan公司研制的一種能檢查人眼虹膜的裝置——虹膜自動(dòng)識別儀，已取得專(zhuān)利。這是一種可在幾英尺外攝取虹膜的視頻圖像的系統。僅用普通視頻光學(xué)裝置，即可從某一舒適的距離攝取虹膜圖像。識別時(shí)被檢者走近光學(xué)裝置并注視攝像機鏡頭，使系統獲得虹膜編碼。1臺計算機將圖像數字化，分析虹膜的特征，并生成一個(gè)256個(gè)字節的虹膜編碼，儲存在數據庫中。

    五、采用生物特征識別IC的經(jīng)濟性和安全性分析

    1、經(jīng)濟型：
 
    根據我國和國際專(zhuān)利保護公約，專(zhuān)利保護期大約為20年，如果是1993年的專(zhuān)利，2003年以后就已自動(dòng)失效，我國是世界上的制造業(yè)大國，用于生物特征識別所采用的硬件設施如CCD攝像頭等普通視頻光學(xué)裝置的生產(chǎn)已經(jīng)形成規模，目前，虹膜識別的攝像頭已經(jīng)走入家用，所以，包括虹膜在內的生物特征自動(dòng)識別裝置可以在很短的時(shí)間內實(shí)現國產(chǎn)化和低成本。 

     除了識別裝置外，就不再需要其他的物理介質(zhì)（如卡），人體本身就是一個(gè)經(jīng)過(guò)幾乎完美加密的獨特個(gè)體，儲存著(zhù)巨大的加密信息量，特別是如果若干種生物特征識別裝置結合使用，從常識上就可以判斷一個(gè)人被完全模仿的可能性幾乎沒(méi)有。

    2、安全性： 

    由于人體的生物特征作為識別載體僅儲存著(zhù)ID標識和加密的信息，而其他的所有信息（如姓名、資質(zhì)、賬戶(hù)金額等）均儲存在數據庫中，更重要的是，在任何識別（包括數據庫的生成）過(guò)程中，都保證了被識別單元與數據庫的完全數碼隔離和數據傳輸的絕對單向型，因此，無(wú)法通過(guò)外部渠道接近數據庫。作為數據庫與生物特征之間聯(lián)系的識別系統與生物特征之間也不存在電子數據的交換，亦即識別系統不可能改變生物特征，生物特征也不可能影響識別系統。人體自身生物特征的人工制造（或改變）在目前人類(lèi)科技的發(fā)展水平上尚存在不可逾越的障礙。

    由此可見(jiàn)，當應用基于生物特征的“IC”識別系統時(shí)，可以采用任何通用的、常規的、透明的技術(shù)而不必擔心來(lái)自外部的信息安全，只需從組織上（而不是從技術(shù)上）加強系統內部的安全管理，同時(shí)，在系統內部的安全管理中仍可應用多種生物特征的“IC”識別技術(shù)的組合。

    六、應用案例

   首先以公共交通乘車(chē)為例說(shuō)明基于生物特征識別的“IC”技術(shù)的可行性、方便性和可擴展性。據報，美國華盛頓、紐約等大城市地鐵預計使用這類(lèi)虹膜識別系統，在購卡付款時(shí)攝取乘客的虹膜圖像存入計算機。乘車(chē)時(shí)，乘客只要向攝像頭看一眼，計算機即與庫存的戶(hù)頭、圖像核對，并從預付的票款中消除當扣的款額。同時(shí)，該系統還可以與城市公共安全的“天眼”工程相結合，起到預防和打擊恐怖活動(dòng)和刑事犯罪的效果。

    另?yè)襟w報道說(shuō)，在英國的一家中學(xué)的食堂里，IC卡已經(jīng)被一種更先進(jìn)的電子交易方式所取代，而這種交易所使用的媒介就是我們眼睛中的虹膜！在食堂內使用虹膜ID技術(shù)，就可以秘密地“挑出”那些家境困難，不得不接受免費午餐的學(xué)生，和那些正常就餐的學(xué)生。這樣的話(huà)就可以免去窮學(xué)生的很多尷尬場(chǎng)面，而且能夠更促進(jìn)學(xué)生間的平等。根據校方的計劃，900多名學(xué)生將被要求凝視一架特殊的照相機幾秒鐘，照相機將形成的虹膜掃描結果存入學(xué)校學(xué)生的檔案庫內。在將來(lái)，學(xué)生們不僅可以在食堂通過(guò)虹膜技術(shù)打飯，還可以用它在圖書(shū)館借書(shū)等等。

    七、結語(yǔ)、當前的解決方案及展望

    各種銀行卡（現在多為磁卡，已經(jīng)開(kāi)始向IC卡轉移）、水電費的交費卡、煤氣費卡、有線(xiàn)電視交費卡、就餐卡、醫療卡、電話(huà)卡等儲值卡，以及各種IC卡身份證、學(xué)生證、進(jìn)門(mén)證、考勤卡、醫療證、住宿證等等身份證明卡，在建設領(lǐng)域還有將一些功能合并的所謂“城市卡”等等，五花八門(mén)的卡帶給人們的已經(jīng)不僅僅是方便，而是更加麻煩了，更麻煩的是：若干年后，現在正在使用的這些卡就連普通人都可以很方便地解密、制作，如果還想繼續使用IC卡的話(huà)，就必須再次升級，如此淘汰、升級，淘汰、升級，并在摩爾定律的適用范圍內永無(wú)止境。

    因此，無(wú)論從便民的角度還是從信息安全的角度出發(fā)，對于IC卡的應用都應當適當放緩。在建設領(lǐng)域，如果從實(shí)用、方便、安全的角度出發(fā)，目前可以考慮在人民銀行的監督下，由建設行政和信息產(chǎn)業(yè)主管部門(mén)聯(lián)合制定國家統一的標準，制作一些帶有防偽標識的低值不記名IC儲值卡，比如可以分為50元和100元面值兩種，由人民銀行發(fā)行，相當于人民幣但限制在市場(chǎng)上流通，可以用于使用IC卡設備上的消費，余額用完即自動(dòng)失效，如果卡的成本不能控制在充值金額的1%以下，也可到銀行或人民銀行指定的網(wǎng)點(diǎn)充值。對于應用于建筑市場(chǎng)、資格資質(zhì)管理的身份證明卡，現在已經(jīng)完全可以替換為足夠成熟的基于生物特征識別的“IC”技術(shù)。

    隨著(zhù)信息技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，基于生物特征的“IC”識別系統將逐步取代目前所采用的各種IC卡，相信無(wú)卡時(shí)代的到來(lái)為時(shí)不遠。