UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

TRABALHO DE REDES DE COMPUTADORES II

ENG. DE COMPUTAÇÃO E INFORMAÇÃO

ALUNO: MIGUEL LANNES FERNANDES

TEMA: AUTENTICAÇÃO BIOMÉTRICA

Índice:

1. Autenticação

2. Primeiros mecanismos de autenticação

3. Motivação dos sistemas biométricos

4. Características gerais dos sistemas biométricos

5. Funcionamento geral dos sistemas biométricos

6. Principais sistemas de autenticação biométricos

6.1 - Impressão Digital

6.1.1 - Funcionamento

6.1.2 – Análise de Requerimentos

6.1.3 – Identificação / Verificação

6.1.4 - Tipos de leitores

6.1.5 – Principais Aplicações

6.1.6 - Exemplos

6.2 – Geometria da Mão

6.2.1 - Funcionamento

6.2.2 - Exemplos

7. Tendências para o futuro

8. Conclusão

9. Bibliografia

10. Perguntas

1. Autenticação

Atualmente, o computador é fundamental para o funcionamento de qualquer corporação. Mais do que a máquina em si, as informações armazenadas e a possibilidade de acesso a informações em várias localidades do mundo são o que tornam essas ferramentas tão úteis.

Apesar dessa enorme “utilidade” existe um lado negativo que deve ser analisado. Com a necessidade de um número determinado de pessoas que devem acessar esse ou aquele conteúdo, surge a necessidade de se criar um controle eficaz de acesso. Além disso, cada usuário tem dados privativos aos quais só ele deve ter acesso.

2. Primeiros mecanismos de autenticação

Nos primórdios da humanidade, o controle de acesso se dava de forma muito rudimentar. Era muito simples restringir o acesso aos manuscritos à poucos indivíduos das castas superiores. Bastava não fornecer conhecimento aos outros.

Com o passar do tempo, o acesso à educação e aos mecanismos de escrita se alastrou. As informações passaram a ser protegidas por senhas (que funcionavam como chaves).

Com o advento dos computadores pessoais e do armazenamento digital de informações confidenciais, passou-se a exigir do usuário uma autenticação no sistema para utilizá-lo e acessar o conteúdo das informações armazendas no disco.

É nesse ponto que entramos na questão central deste trabalho, que trata da autenticação e do controle de acesso a arquivos e dados através de alguma forma de identificação do usuário. As senhas se mostram extremamente falhas, na medida em que, alguém mal intencionado, com posse da senha de outrem, é capaz de executar operações em nome deste outro indivíduo e ter acesso a informações que não deveria.

Além do mais, a senha exige memorização do usuário e, por questões de dificultar que outros usuários desvendem-na, muitas vezes é muito complexa e esse processo de memorização é ainda mais complexo ao usuário. Ainda mais quando o número de senhas aumenta, para cada interface ou tipo de acesso que o indivíduo tenha, é exigida um login e uma senha diferentes.

Como forma alternativa ao uso das senhas, surge a utilização de cartões magnéticos e chips que, embora não exijam memorização de nenhuma informação por parte do usuário, são facilmente fraudáveis e o problema de usuários mal intencionados conseguirem roubar esses artefatos e se passarem por outro se mantém. Por mais que se use cartão magnético, chip e senha. Os problemas acima citados não serão suplantados.

Abaixo temos um quadro que resume os três tipos básicos de autenticação:

Tipo de Solução	Resumo	Exemplo
Soluções de Autenticação Baseadas no Conhecimento	O que se sabe	Senhas
Soluções de Autenticação Baseadas na Propriedade	O que se tem	Tokens, cartões, chips
Soluções de Autenticação Baseadas em Características	O que se é	Biometria

3. Motivação dos sistemas biométricos

É aí que surge a biometria ganha importância. O ser humano possui características corporais próprias e únicas, que são perfeitas para sua identificação. A técnica de reconhecimento de seres humanos através de características pessoais, mensurações fisiológicas e/ou características comportamentais chama-se Biometria.

A Biometria traz consigo características que a fazem superiores as formas tradicionais de autenticação:

ü O fato de exigir a presença física do usuário, evitando com isso a fraude na substituição de pessoas,

ü O fato de o usuário não ter que se recordar senhas ou transportar chaves ou crachás.

ü Não há chance de o usuário esquecer a “senha” ou perder o “cartão”, pois estas chaves são parte do indivíduo.

4. Características gerais dos sistemas biométricos

Tecnicamente falando, biometria é o termo utilizado quando nos referimos à tecnologia para reconhecimento, verificação e autenticação de um indivíduo com base em alguma característica física ou comportamental. Pode ser utilizada, por exemplo, para autenticação de usuários em uma rede de computadores, com altíssimo grau de confiança.

Para que uma característica humana possa ser usada como forma de reconhecimento digital de um indivíduo, deve congruir os seguintes requisitos:

ü Universalidade: deve existir em todas as pessoas;

ü Singularidade: deve ser distinta em cada pessoa;

ü Permanência: não pode variar com o tempo;

ü Mensurabilidade: característica não pode ser medida quantativamente.

Quando falamos em universalidade, estamos preocupados no fato da característica existir em todas as pessoas. Sigularidade pelo fato dela ter de ser distinta para cada indivíduo do planeta. Permanencia no que diz respeito a ela não ser mutável com o tempo, ou seja, uma configuração para um indivíduo de 10 anos de idade deve ser a mesma quando ele tiver 70 anos. Por fim, mensurabilidade se traduz na possibilidade de a característica possuir parametros mínimos que possibilitem que seja quantificada.

Na teoria, os quesitos citados bastam, mas na prática, para que o sistema seja adotado, devem ser observados outros pontos importantes:

ü Desempenho: os fatores ambientais que afetam a precisão da identificação;

ü Aceitabilidade: refere-se a amigabilidade do sistema;

ü Proteção: técnicas de segurança.

Basicamente, o sistema biométrico possui um dispositivo de medida, que forma a interface com o usuário; um software de operação, que inclui o algoritmo matemático que irá checar a medida, contra um modelo previamente cadastradio(template), hardware e sistema externo.

5. Funcionamento geral dos sistemas biometricos

Um sistema biométrico reconhece padrões, efetuando a identificação pessoal pela determinação da autenticidade da característica biométrica registrada pelo individuo. Um sistema deste tipo é dividido em duas partes; o módulo de registro e o de Autenticação. No módulo de registro as características biométricas do indivíduo são obtidas por um sensor biométrico, analisadas por um extrator, transformadas para um padrão e armazenadas como um template.

Já o módulo de autenticação identifica indivíduos no momento do acesso. Quando lida, a biometria é processada pelo extrator de características que deve converter as informações capturadas para o padrão definido no processo de cadastramento (esse padrão é único, dentro do sistema) para assim produzir a mesma representação armazenada. Finalmente, o resultado é alimentado ao comparador de características que o confronta contra os templates para esclarecer a identidade. É um processo semelhante à senhas encriptadas.

Em resumo, as etapas de autenticação são:

captura, extração, comparação, e resposta.

6. Principais sistemas de autenticação biométricos

Os prinicipais mecanismos biométricos existentes atualmente são:

ü Impressão Digital: A impressão digital do usuário é usada como mecanismo de identificação. É o único sistema biometrico em que as medidas podem ser obtidas sem a presença do indivíduo no momento da obtenção.

ü Íris: São usados sistemas que mapeiam a parte interna do olho, usado-a para identificar os usuários. É um mecanismo biométrico mais preciso e mais caro que o anterior.

ü Voz: Reconhece o usuário pelos padrões de fala do mesmo. Dentre os sistemas em voga, é um dos menos precisos.

ü Veias das mãos: Identifica o usuário através da análise do posicionamento das artérias e veias dentro da mão do mesmo. É outro mecanismo extremamente preciso.

ü Rosto: A chave é a face do usuário. Pouco preciso.

ü Retina: Baseia-se na análise da camada dos vasos sangüineos do fundo dos olhos. É muito precisa e praticamente impossível de ser adulterada.

ü Geometria da mão: Se baseiam nas medidas das mãos do usuário.

ü Assinatura: Analise de características como velocidade e pressão da caneta no momento de uma assinatura. Apesar de ser razoavelmente precisa e ter baixo custo, poucas aplicações a adotam.

Existem também alguns sistemas que ainda não são usados comercialmente, mas sua aplicação já está sendo testada:

ü Odor: Sensor eletrônico extremamente sensível imita o sentido do olfato humano e detecta as partículas de odor liberadas por cada indivíduo.

ü Arquitetura da orelha: Registra particularidades do orelha do indivíduo, como lóbulo e as formações dentro da concha auricular. Além de ser pouco intrusivo (ao contrário dos mecanismos de reconhecimento de Íris), uma vantagem desse mecanismo de identificação é que esse membro muda muito pouco no decorrer do tempo.

ü DNA: Apesar de parecer extremamente confiável, esse sistema conta com desvantagens como ser extremamente intrusivo e lento (o DNA extraído, atualmente, leva no mínimo, meia hora para poder ser decifrado. Alguns críticos dizem ainda que esse sistema não caracteriza um mecanismo biométrico, na medida em que não é usada uma característica, e sim uma amostra humana.

ü Ondas cerebrais: medem ondas eletromagnéticas emitidas pelo cérebro humano. Ainda não existem sistemas desse tipo, porém estudos indicam que este pode ser um bom mecanismo de identificação. Uma desvantagem está relacionada a mudanças de padrão em casos de estados mentais fora do normal, como stress, depressão, etc..

Abaixo, temos uma tabela que relaciona o mecanismo do sistema biométrico com os requerimentos citados no item 4 deste trabalho.

Sistema	Universalidade	Singularidade	Permanência	Mensurabilidade	Desempenho	Aceitabilidade	Proteção
Face	Alto	Baixo	Médio	Alto	Baixo	Alto	Baixo
Impressão Digital	Médio	Alto	Alto	Médio	Alto	Médio	Alto
Geometria da Mão	Médio	Médio	Médio	Alto	Médio	Médio	Médio
Veias da Mão	Médio	Médio	Médio	Médio	Médio	Médio	Alto
Íris	Alto	Alto	Alto	Médio	Alto	Baixo	Alto
Retina	Alto	Alto	Médio	Baixo	Alto	Baixo	Alto
Assinatura	Baixo	Baixo	Baixo	Alto	Baixo	Alto	Baixo
Voz	Médio	Baixo	Baixo	Médio	Baixo	Alto	Baixo

Analise estatística: Falsa Aceitação e Falsa Rejeição

Outro mecanismo útil que deve ser considerado na escolha de um sistema biométrico é a taxa de erros. Ela é categorizada por:

ü taxa de falsa aceitação (FAR – False Acceptance Rate): Também chamada de erros do tipo 2, essa taxa considera a fraçao de usuários não-autorizados que foram incorretamente identificados como autorizados.

ü taxa de falsa rejeição (FRR – False Rejection Rate): Também chamada de erros do tipo 1, ao contrário da descrição anterior, representa a percentagem de usuários que deveriam ser autorizados, mas que são incorretamente rejeitados.

6.1 - Impressão Digital

6.1.1 – Funcionamento

Em uma impressão digital existem vários sulcos. Em sua formação, eles apresentam diferenças,e a elas damos o nome de pontos de minúcias (figura 1). Esses pontos se localizam nas partes em que os sulcos se dividem (vales) ou onde terminam abruptamente (terminação). Esses pontos tem características únicas, totalmente mensuráveis.

Baseada nestes pontos de minúcias, a comparação de duas digitais permite determinar seguramente se pertencem a pessoas distintas.

As técnicas de de analise de impressões digitais se dividem em duas categorias:

ü Baseadas em Minutae: Definem um ponto e referenciam sua localização relativa no dedo, não levando em consideração o padrão generalizado das estrias e rugas. Quando o registro é mais fraco, torna-se mais dificil extrair os pontos minutae com precisão e também há dificuldade de se comparar padrões de minutaes com tamanhos diferentes.

ü Baseadas em correlação: Levam em consideração os arcos e voltas que aparecem no dedo. Ao contrário do modelo acima, em que o número de cumes é tratado como ruído, os sistemas de identificação biométrica baseados em correlação utilizam essas informações para formar o modelo de referência.

Um modelo padrão de impressão digital consome, em média, 500 bytes. Segundo empresas fabricantes de dispositivos biométricos leitores de impressões digitais, este espaço pode diminuir até dez vezes, se comprimido.

Uma vez de posse de uma impressão digital, o tempo médio para sua conversão para o padrão de referência e comparação com o modelo armazenado, leva de 1 a 2 segundos.

Em uma impressão digital, os leitores biométricos são capazes de identificar de 30 a 40 minúcias, enquanto estudos do FBI comprovam que não existem dois indivíduos que possuam mais do que 8 minúcias comuns. Isso mostra que esse mecanismo tem excelente grau de confiabilidade.

6.1.2 – Análise dos Requerimentos

ü Universalidade: Médio. Se o indivíduo sofre um acidente que danifique o dedo cadastrado, o sistema pode não reconhece-lo mais. Pior que isso, se um acidente mais grave obrigue o indivíduo a amputar suas mãos, ele sequer estará hábil para cadastrar-se no sistema.

ü Singularidade: Alto. Conforme já mencionado, os leitores de impressão digital absorvem no mínimo 30 minutaes, enquando dois indivíduos têm, no máximo, 8 minutaes em comum.

ü Permanência: Alto. Desconsideradas excessões acidentais, o padrão de impressão digital de um indivíduo não se altera ao longo de sua vida. Variações ocorrem somente no tamanho físico da mesma.

ü Mensurabilidade: Médio. Existem problemas quando o usuário tem ferimentos no dedo, sujeira ou ressecamento da pele. Limpeza no dedo e no dispositivo podem reduzir a percentagem de falsas rejeições.

ü Desempenho: Alto. Conforme já mencionado, a comparação de duas digitais levem menos de 2 segundos.

ü Aceitabilidade: Médio. É um mecanismo que necessariamente precisa de contato físico, o que o torna pouco higiênico.

ü Proteção: Alto. É considerada tarefa complexa falsificar uma impressão digital.

6.1.3 – Identificação / Verificação

Verificação ou Autenticação é uma busca 1:1 no qual a identidade de um individuo será verificada. Na verificação o template escaneado é comparado com exatamente um dos modelos armazenados no banco de dados e desta comparação vem o resultado positivando ou negando se as duas digitais (a armazenada e a escaneada no momento) são da mesmaa pessoa.

Já a Identificação representa a comparação de um modelo com uma base de dados com diversos templates (1:N). Nesse processo, o usuário é identificado.

Podemos resumir esses processos em duas perguntas:

6.1.4 - Tipos de leitores

Existem basicamente três tipos de leitores de impressões digitais:

ü Ópticos: O dedo é colocado sobre um plataforma de vidro e uma imagem do dedo é capturada. Tornaram-se dispositivos pequenos e baratos. É o tipo de leitor usado em sistemas de identificação. Sistemas de verificação também podem ser implementados com ele.

ü Ultra-som: O dedo é colocado sobre uma plataforma de vidro e uma varredura de ultra-som é efetuada. Sistemas de verificação podem ser implementados com ele, porém, para sistemas de identificação não são aconselháveis, pois o detalhamento é muito grande e a necessidade de comparação com vários modelos pode consumir muito tempo.

ü Baseados em chip: O usuário coloca seu dedo direto em um chip de silício. Quanto a utilização nos sistemas de identificação/verificação, se comporta como o leitor de Ultra-Som.

6.1.5 – Principais aplicações

Impressões digitais têm sido utilizadas nas mais diversas aplicações:

ü controle de acesso

ü caixas automáticos de bancos

ü registros de saúde

ü criminologia

ü entre outras.

Suas principais vantagens são a rapidez, a confiança, o baixo preço, o pequeno tamanho dos leitores e o fato de ser pouco intrusivo.

6.1.8 - Exemplos

APC Touch Biometric Mouse

HP Compaq NC4400 – Login só é feito mediante a impressão digital do usuário

LaCie SAFE Mobile Hard Drive – Acesso aos dados do HD só é liberada mediante impressão digital previamente cadastrada

Lenovo Teclado FingerPrint – Assim como o mouse, mecanismo de identificação integrado aos componentes básicos do PC

Microsoft Fingerprint Reader – Relaciona a impressão digital a servicos online, como bancos e e-mails

6.2 – Geometria da Mão

6.2.1 – Funcionamento

A geometria da mão tem sido usada em aplicações desde o começo de 1970. Ela é baseada no fato de que não existem duas pessoas com mãos absolutamente idênticas e que o formato delas não sofre mudanças significativas após certa idade.

Existem inúmeras vantagens no uso do formato tridimensional da mão do indivíduo como um dispositivo de identificação:

ü É rápida, levando menos que 2 segundos para capturar a imagem de uma mão e produzir a análise

ü Requer pouco espaço de armazenamento, apenas algumas medidas da mão

ü Pouco esforço ou atenção do usuário durante a verificação, basta posicionar a mão

ü Usuários autorizados são raramente rejeitados, baixa taxa de falsos negativos

Por outro lado, este mecanismo é menos preciso que as impressões digitais e, portanto possui uma confiabilidade menor.

É ideal para locais onde haja grande circulação de pessoas, como universidades, etc...

O sistema é fácil de ser usado, não requer treinamento complexo e pode ser utilizado por qualquer pessoa desde que não tenha deficiência relacionada com algum aspecto físico da mão.

A Universidade de Michigam desenvolveu um sistema de acesso a Web baseado em geometria de mão. Nesse sistema, é utilizada a autenticação básica fornecida pelo NCSA (National Center for Supercomputing Applications) na restrição do acesso à Web. A mesma utiliza dados biométricos da geometria da mão ao invés de senhas. Apesar de apenas um protótipo, demonstrou-se que sistemas de autenticação baseados em geometria de mão podem ser usados para controlar o acesso a paginas Web.

6.2.2 – Exemplos

Leitor de geometria da mão

7. Tendências para o futuro

As tendências para os sistemas de autenticação biométrica devem se voltar para a identificação das veias da mão, que é um processo tão simples como as impressões digitais, porém com um potencial de ser muito mais confiável e rápido.

Prova disso foi o recente prêmio dado pelo Wall Street Journal 2005, na categoria de Redes de Segurança, para a Fujitsu Laboratórios pela sua tecnologia de Autenticação das Veias da Palma da Mão.

Terminal biométrico do Bradesco. Com investimento de 50 mil dólares, o Bradesco instalou dois caixas biométricos em caráter de testes e planeja implementar mais 50 até o final do ano dentro do Estado de São Paulo.

Fujitsu PalmSecure. Usado em caixas eletrônicos selecionados do Bradesco, o sensor PalmVein, da Fujitsu, bombardeia a mão do usuário com raios infravermelhos que grudam em sua corrente sanguínea, o que permite que o dispositivo mapeie as veias e artérias do cliente.

8. Conclusão

A biometria para a identificação de pessoas é realidade e a probabilidade de que outro conceito a substitua é bastante remota.

O avanço das tecnologias de comunicação resulta em cada vez mais interação entre as pessoas e no aumento da utilização de serviços, principalmente os que estão ligados ao setor financeiro.

O fato é que, à medida que o acesso à informação aumenta, parece haver a mesma proporção em golpes e, por consequência, o aumento na necessidade de se proteger deles.

A biometria representa uma comodidade ao usuário. Não é algo proveitoso, nem agradável ao usuário ter uma senha para cada serviço utilizado em seu cotidiano.

Por outro lado, há o temor de que a biometria chegue ao extremo de um sistema identificar cada ação de uma pessoa, aspecto esse que passa a envolver questões éticas. Apesar disso, é certo que a biometria vai ser cada vez mais parte do dia-a-dia das pessoas. Prova disso é que as tecnologias envolvidas ganham aprimoramentos constantes.

Chegará o dia em que você mesmo, e apenas você, será sua senha.

9. BIBLIOGRAFIA:

- LG / Iris Technology Division

- Wikipédia

- Bloomberg

- International Biometric Group

- FAGUNDES, Eduardo. Estudos sobre a infra estrutura para E-Businnes.

- POLÍTICA de segurança da informação - http://geocities.yahoo.com.br/jasonbs_1917/seguranca/politica.htm

- MÓDULO Security Solutions S/A - http://www.modulo.com.br

- INTERSIX Technologies - http://www.intersix.com.br

- CORONATO, Marcos. O futuro ficou para trás.

- NETO, João Amato. Redes de Organizações/Empresas Virtuais na Economia Global

- MEIRELLES, Fernando de Souza. Informática: novas aplicações com microcomputadores

- Vigliazzi, Douglas. Biometria: Medidas de segurança 2ª Edição

- Serpro - http://www.serpro.gov.br

- IDG Now – Especial Biometria

- Fiorese, Mauricio - Uma Proposta de Autenticação de Usuários para Ensino a Distância

- ALTASEG – Tecnologia para um ambiente seguro - http://www.altaseg.com/

10. Perguntas

10.1) Qual a diferença entre verificação e identificação em um sistema biométrico de impressão digital?

R: Na verificação o template escaneado é comparado com exatamente um dos modelos armazenados no banco de dados e desta comparação vem o resultado positivando ou negando se as duas digitais (a armazenada e a escaneada no momento) são da mesmaa pessoa.

Já a Identificação representa a comparação de um modelo com uma base de dados com diversos templates (1:N). Nesse processo, o usuário é identificado, ou seja, sua identidade é pesquisada.

10.2) Quais as etapas comuns a todos os processos de autenticação biométricos?

R: Captura (obtenção da biometria), extração (conversão para o formato do template), comparação (comparação com o template armazenado), e resposta (positiva ou negativa).

10.3) Como funcionam os mecanismos estatísticos de análise de mecanismos biométricos?

R: Falsa Aceitação e Falsa Rejeição. O primeiro representa a taxa de indivíduos autorizados indevidamente e a segunda a taxa de indivíduos que deveriam ser autorizados, mas que o sistema rejeita indevidamente.

10.4) Qual a principal crítica ao processo biométrico baseado no DNA?

R: Os críticos dizem que o DNA de um indivíduo não é uma característica comum ao comportamento do mesmo e sim, uma amostra de material genético. Além do mais, para que o DNA poss ser comparada, atualmente, levasse muito tempo.

10.5) Por que os sistemas biométricos parecem ser tão eficientes perante os atuais sistemas de controle de acesso e autenticação?

Exige a presença física do usuário, evitando fraudes; o usuário não tem que se recordar de senhas ou transportar chaves ou crachás; e não há chance de o usuário esquecer a “senha” ou perder o “cartão”, pois estas chaves, em um sistema biométrico, são parte do próprio indivíduo.