Biometrie

Was ist Biometrie?

Biometrie ist die Wissenschaft der Analyse von körperlichen oder verhaltensspezifischen Eigenschaften, die für jeden Menschen spezifisch sind, um die Identität einer Person authentifizieren zu können. Der Begriff wird normalerweise mit der Verwendung einzigartiger physiologischer Merkmale zur Identifizierung eines Individuums verbunden. Die Anwendung, die die meisten Menschen mit der Biometrie verbinden, ist die Sicherheit. Die Identifizierung von Biometrien erlangt jedoch zunehmend in anderen Bereichen eine hohe Relevanz. Zum Beispiel bei der Entwicklung natürlicher Mensch-Computer Schnittstellen. Die Person, mit der man sich unterhält, zu erkennen, ist ein wichtiger Teil der menschlichen Interaktion. Und es wird erwartet, dass Computer in der Zukunft dieselben Fähigkeiten haben.

Die Biometrie ermöglicht die Identifizierung und Authentifizierung einer Person anhand einer Reihe erkennbarer und überprüfbarer Merkmale, die eindeutig und für die Person spezifisch sind. Die Idee hinter der Biometrie ist, die besonderen Merkmale einer Person zu verwenden, um sie zu identifizieren. Bei der biometrischen Authentifizierung werden Daten für die Merkmale der Person mit der biometrischen “Vorlage” dieser Person verglichen, um die Übereinstimmung zu bestimmen.

Was sind die Vorteile der Biometrie bei der Identifizierung einer Person?

Ein auf biometrischen Merkmalen basierendes Identifizierungsverfahren wird aus verschiedenen Gründen gegenüber herkömmlichen Passwörtern und PIN-basierten Verfahren zunehmend bevorzugt. Die zu identifizierende Person muss zum Zeitpunkt der Identifikation physisch anwesend sein. Eine auf biometrischen Techniken basierende Identifikation macht es nicht erforderlich, sich ein Passwort zu merken oder ein Token mitzunehmen.

Ein biometrisches System ist im Wesentlichen ein Mustererkennungssystem, das eine persönliche Identifikation durch Bestimmen der Authentizität eines bestimmten physiologischen oder Verhaltensmerkmals einer Person vornimmt. Die in der Biometrie eingesetzten Technologien werden daher als “automatisierte Verfahren zur Identifizierung oder zur Authentifizierung der Identität einer lebenden Person auf der Grundlage eines physiologischen oder Verhaltensmerkmals” definiert.

Wie wird die Biometrie in der Praxis genutzt?

Ein biometrisches System kann entweder ein Identifizierungssystem oder ein Verifizierungssystem/Authentifizierungssystem sein.

Identifikation: Mit der Biometrie kann die Identität einer Person auch ohne deren Wissen und Einwilligung bestimmt werden. Wenn beispielsweise eine Personengruppe mit einer Kamera gescannt und eine Gesichtserkennungstechnologie verwendet wird, kann eine Übereinstimmung mit Daten in einer Datenbank ermittelt werden, ohne, dass die betroffenen Personen davon etwas erfahren.

Verifizierung: Biometrie kann zur Verifizierung der Identität einer Person verwendet werden. Zum Beispiel kann der physische Zugriff auf einen sicheren Bereich in einem Gebäude durch Fingerscans oder der Zugriff auf ein Bankkonto an einem Geldautomaten durch einen Retina-Scan gewährt werden.

Die biometrische Authentifizierung erfordert den Vergleich einer gespeicherten und registrierten biometrischen Probe mit einer neu erfassten biometrischen Probe. Dies ist ein dreistufiger Prozess, der aus Erfassung, Verarbeitung und Registrierung gefolgt von einem Überprüfungs- oder Identifikationsprozess besteht.

Während des Erfassungsprozesses wird die Rohbiometrie von einem Erfassungsgerät wie einem Fingerabdruckscanner oder einer Videokamera erfasst. Die zweite Phase der Verarbeitung besteht darin, die Unterscheidungsmerkmale aus der rohen biometrischen Probe zu extrahieren und in einen verarbeiteten biometrischen Identifizierungsdatensatz – manchmal auch als biometrische Probe oder biometrische Vorlage bezeichnet – zu konvertieren. In der nächsten Phase erfolgt die Registrierung. Hier wird die verarbeitete Probe – eine mathematische Darstellung der ursprünglichen Probe – in einem Speichermedium zum späteren Vergleich während einer Authentifizierung gespeichert und registriert. In vielen kommerziellen Anwendungen muss nur die verarbeitete Probe gespeichert werden. Die ursprüngliche biometrische Probe kann anhand dieser Kennung nicht rekonstruiert werden.

Physiologische Messungen und Verhaltensmessungen in der Biometrie

Eine Reihe biometrischer Merkmale werden verarbeitet, um die Identität der Person zu authentifizieren. Es gibt zwei Kategorien biometrischer Messungen, die dazu verwendet werden: Physiologische Messungen und Verhaltensmessungen.

Physiologische Messungen können entweder morphologischer oder biologischer Natur sein. Morphologische Messungen nutzen hauptsächlich Fingerabdrücke, die Form der Hand, eines Fingers, das Venenmuster, Iris und Netzhaut und die Form des Gesichts für morphologische Analysen. Für biologische Analysen können die DNA, Blut, Gewebeproben, Speichel oder Urin verwendet werden.

Bei Verhaltensmessungen werden die Sprache und Signaturdynamik, das heißt die Bewegungsgeschwindigkeit des Stiftes beim Schreiben, Beschleunigungen, ausgeübten Druck und Neigung des Schreibgerätes, die Tastendynamik beim Schreiben mit einer Tastatur, die Handhabung von Objekten, der Gang, das Schrittgeräusch, Gesten und vieles mehr analysiert. Die verwendeten Techniken sind Gegenstand laufender Forschung und Entwicklung und werden ständig verbessert.

Die verschiedenen Messmethoden haben eine unterschiedlich hohe Zuverlässigkeit. Physiologische Messungen werden in der Regel als zuverlässiger angesehen, da physiologische Merkmale wie die DNA oder Fingerabdrücke während des gesamten Lebens einer Person stabil oder relativ stabil bleiben. Und sie unterliegen, im Gegensatz zur Erkennung durch Verhaltensmessung nicht so stark den Auswirkungen von Stress.

Grundlegende Eigenschaften biometrischer Merkmale

Für die automatisierte Erfassung und den automatischen Vergleich mit zuvor gespeicherten Daten müssen die biometrischen Merkmale eine Reihe von Eigenschaften erfüllen. Hierzu gehören

Universalität: Jede Person muss das Merkmal/Attribut besitzen. Das Attribut muss eines sein, das universell ist und selten durch Unfall oder Krankheit verloren geht.

Invarianz von Eigenschaften: Sie sollten über einen langen Zeitraum konstant sein. Das Attribut sollte keinen signifikanten Unterschieden aufgrund des Alters, einer vorübergehenden oder chronischen Erkrankung unterliegen.

Messbarkeit: Die Eigenschaften sollten für die Erfassung ohne eine Wartezeit geeignet sein und die Attributdaten müssen passiv erfasst werden können.

Singularität: Jeder Ausdruck des Attributs muss für die Person eindeutig sein. Die Merkmale sollten ausreichend einzigartige Eigenschaften haben, um eine Person von einer anderen Person zu unterscheiden. Größe, Gewicht, Haar- und Augenfarbe sind einzigartige Eigenschaften, wenn man sehr genau nachmisst. Sie bieten aber nicht genug Differenzierungspunkte, um mehr als nur eine Kategorisierung zu ermöglichen.

Akzeptanz: Die Erfassung sollte auf eine Weise möglich sein, die für einen großen Prozentsatz der Bevölkerung akzeptabel ist. Ausgenommen hiervon sind besonders invasive Technologien, bei denen ein Teil des menschlichen Körpers eingenommen werden muss oder die den menschlichen Körper objektiv oder subjektiv beeinträchtigen.

Reduzierbarkeit: Die erfassten Daten sollten auf eine einfach zu handhabende Datei reduziert werden können.

Zuverlässigkeit und Manipulationssicherheit: Das Attribut sollte für die Maskierung oder Manipulation unpraktisch sein. Der Prozess sollte eine hohe Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit gewährleisten.

Vergleichbarkeit: Das Attribut sollte auf einen Zustand reduziert werden können, der es digital mit anderen vergleichbar macht. Je weniger Wahrscheinlichkeit das Matching beinhaltet, desto autoritärer ist die Identifikation.

Unnachahmlichkeit: Das Attribut darf auf andere Weise nicht reproduzierbar sein. Je weniger reproduzierbar das Attribut ist, desto zuverlässiger wird es sein.

Datenschutz: Durch die Erfassung der biometrischen Merkmale darf die Privatsphäre der Person nicht verletzen.


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