DE19715644A1 - Verfahren zur Identitätsprüfung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Identitätsprüfung als Voraussetzung
für die Erteilung einer Zugangs- und/oder Ausübungsberechtigung, bei dem mit Hilfe
eines Datenerfassungs- und Datenverarbeitungssystems mindestens ein Datensatz auf
der Grundlage biometrischer Merkmale erzeugt wird und bei dem der Identitätsnach
weis anhand der zugrundeliegenden biometrischen Merkmale erfolgt. Die Erfindung
bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Unter dem Gesichtspunkt aktueller Entwicklungstendenzen in der Gesellschaft besteht
zunehmend das Bedürfnis, einen unberechtigten Zugang zu Sachen, eine unberechtigte
Auslösung von Vorgängen und/oder eine unbefugte Ausübung von Handlungen aus
zuschließen. Im Zusammenhang damit sind verschiedenartige Verfahren und Anord
nungen entwickelt worden, die eine Zugang- bzw. eine Ausübungserlaubnis erst nach
erfolgreich vorgenommener Identitätsprüfung von Personen erteilen.
So ist in der Patentschrift DE 43 22 445 C1 ein Verfahren zum Codieren von Identifi
kationskarten mittels Fingerabdrücken beschrieben, bei dem mit Hilfe eines Sensors
vom Inhaber der Identifikationskarte eine Mehrzahl von Fingerabdrücken abgenommen
wird, von den abgenommenen Fingerabdrucken ein Abdruck als Schlüsselcode auf die
Identifikationskarte aufgebracht wird und nach einem Verwirbelungsschlüssel minde
stens einer der anderen Fingerabdrücke als Identifizierungscode ausgewählt und ge
speichert wird. Der Schlüsselcode-Fingerabdruck kann beispielsweise in Form eines
Hologrammes gespeichert werden.
Das hier vorgeschlagene Verfahren sieht vor, daß der Karteninhaber seine Identifikati
onskarte in eine Fingerabdruck-Vergleicheinrichtung einschiebt und eine Mehrzahl oder
alle Finger beider Hände auf einen Fingerabdrucksensor legt. Es erfolgt ein Vergleich
des auf der Karte gespeicherten Fingerabdruckes mit einem der natürlichen Fingerab
drücke, wonach bei positivem Vergleich mittels eines abgegebenen Ausgangssignales
ein Zugang zu einem Speicher geöffnet wird, der den nach einem Verwürfelungssystem
ausgewählten Fingerabdruck des Karteninhabers enthält. Dieser Speicher kann ein lo
kales Terminal am Einsatzort der Karte sein. Vorgeschlagen wird aber auch ein zentra
les Terminal, das mit dem Fingerabdruck-Vergleichsgerät am Einsatzort verbunden ist.
Mit dem geöffneten Zugang zum Speicher erfolgt ein Vergleich des gespeicherten Fin
gerabdruckes mit den übertragenen Fingerabdrücken und bei Übereinstimmung des
gespeicherten Fingerabdruckes mit einem der übertragenen Fingerabdrücke eine Frei
gabe der Identifikationskarte.
Aufgrund der doppelten Codierung wird ein relativ hoher Sicherheitsstandard erreicht.
Nachteilig dabei ist jedoch, daß bei einer Vielzahl von Benutzern, deren Zugangsbe
rechtigung zu prüfen ist, eine hohe Kapazität zur Speicherung aller Fingerabdrücke
erforderlich ist, und daß außerdem jeder Benutzer eine Identifikationskarte bei sich
haben muß.
Eine anderweitige Verfahrensweise mit zugehöriger Anordnung ist in der DE 42 20 971 A1
beschrieben. Hier wird eine Fingerabdruck-Abtastvorrichtung zur Identitätsprü
fung genutzt, bei der eine Bildeingabeeinrichtung mit einer Speichereinrichtung zum
fotoelektronischen Speichern von Fingerabdrücken registrierter Personen gekoppelt ist.
Eine Merkmalerkennungseinrichtung verarbeitet die Bilddaten und erzeugt ein Spek
trenmuster. Eine Bestimmungseinrichtung identifiziert die eintretende Person als regi
strierte Person. Eine Ausgangssignaleinrichtung erzeugt ein Entriegelungssignal und
sendet es an eine Türschließeinrichtung.
In der hier genutzten Merkmalerkennungseinrichtung ist eine Linienverdünnung vor
gesehen, welche die dicken Elemente der Fingerabdrucklinien von den zweidimensiona
len Fingerabdruckdaten trennt, die von einer CCD-Kamera an die Merkmalerkennungs
einrichtung übertragen worden sind. Ferner weist die Merkmalerkennungseinrichtung
eine Mittelpositionserkennungseinrichtung auf, die den Mittelabschnitt der zweidi
mensionalen Fingerabdruckdaten bestimmt. Weiterhin ist eine Datenerkennungsein
richtung vorgesehen, die einen Fingerabdruckabschnitt innerhalb eines bestimmten
Radius von der Mittelposition an erkennt, um ihn als Bestimmungsdaten darzustellen.
Auf der Basis dieser Bestimmungsdaten erfolgt eine zweidimensionale Fourier-
Transformation, in deren Ergebnis das zweidimensionale fouriertransformierte Bild als
Spektrenmuster festgehalten wird.
Bei dieser Verfahrensweise wird zwar die erforderliche Speicherkapazität aufgrund der
zweidimensionalen Fouriertransformation reduziert, nachteiligerweise ist aber immer
noch ein Vergleich von Strukturen bzw. Strukturmustern der Daten, die von der eintre
tenden Person erfaßt werden, mit den Daten der registrierten Person erforderlich. Es
gibt also eine Eindeutigkeit der gespeicherten Biometriedaten in Bezug auf die von der
eintretenden Person neu eingelesenen Biometriedaten. Damit jedoch besteht nach wie
vor die Möglichkeit einer Entschlüsselung der gespeicherten Fingerabdrücke und für
den Vergleich bereitgehaltenen Daten; d. h. die Gefahr eines Mißbrauchs durch Unbe
rechtigte ist nicht völlig ausgeschlossen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorbeschriebenen Art so
weiterzubilden, daß die Sicherheit noch weiter erhöht wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß in einem ersten Verfahrensschritt
charakteristische biometrische Merkmale in Form hinreichend reproduzierbarer Merk
maldaten erfaßt werden, daß in einem weiteren Verfahrensschritt ein erster Datensatz
aus Zufallsdaten generiert und als Steuerdatensatz auf einem Datenträger abgelegt
wird, daß mindestens ein Teil der Merkmaldaten mit mindestens einem Teil des Steu
erdatensatzes verknüpft und durch eine nicht umkehrbare Rechenoperation in einen
zweiten Datensatz transformiert wird und daß der zweite Datensatz als Kriterium für
die Erteilung der Zugang- und/oder die Ausübungsberechtigung und/oder als Krypto
graphieschlüssel verwendet wird.
Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik, der zugleich auch den bedeuten
den Vorteil der Erfindung begründet, besteht darin, daß der zweite Datensatz zwar
eindeutig ist in Bezug auf die Kombination des Steuerdatensatzes mit den Biometrieda
ten, die von der Eintritt begehrenden Person aufgenommenen werden, der zweite Da
tensatz jedoch nicht eindeutig ist in Bezug auf die eingelesenen Biometriedaten allein.
Ein Bild- oder Strukturvergleich zur Identifizierung der Person bzw. der Biometriequelle
(Finger, Gesichtszüge oder auch Stimme) ist nicht mehr möglich.
Der zweite Datensatz, der in der dargelegten Art und Weise erzeugt wird und als Zu
gangskriterium dienen soll, steht immer mit den eingelesenen Daten in Beziehung und
wird bei jedem Eintritts begehren, auch wenn es sich dabei um dieselbe Person handelt,
neu und abweichend generiert. Das aber heißt zugleich, daß keine Vorhersage zum
Inhalt von weiteren erzeugten zweiten Datensätzen möglich ist, selbst wenn dieselben
Biometriedaten zugrundegelegt werden. Damit ist gewährleistet, daß von unberechtig
ter Seite weder ein Rückschluß auf die Biometriedaten noch eine Vorschau auf die Da
tensätze möglich ist, die als Eintrittsbegehren generiert werden.
Sinnbildlich bedeutet das, daß als Zugangsvoraussetzung nicht wie bisher schlechthin
ein Schlüssel für ein vorhandenes Schloß notwendig, sondern für jeden neuen Zugang
ein neues, unvorhersehbares Schloß zu überwinden und dazu ein unbekannter Schlüs
sel erforderlich ist. Wird nun der zweite Datensatz gemeinsam mit dem Namen des
Nutzers als Kriterium oder Paßwort einer Prüfung zugrunde gelegt, wird eine Zugangs-
und/oder Ausübungsberechtigung nur den Personen zu erteilen, welche die entspre
chende Identitätsvoraussetzung erfüllen.
Der Vorteil besteht weiterhin darin, daß ein extrem hohes Maß an Sicherheit gegeben
ist, ohne daß der Benutzer bzw. derjenige, der Zutritt begehrt, eine Identifikationskarte
oder einen ähnlichen Gegenstand, auf dem Daten gespeichert sind, mit sich führen
muß. Die zu speichernden Daten sind im Vergleich zu bisher bekannten Verfahren so
weit reduziert, daß nur noch eine wesentlich verringerte Speicherkapazität erforderlich
ist. Außerdem ist es nicht mehr notwendig, die Einrichtung zum Einlesen der Merkmale
beispielsweise mit einer Mittenpositionserkennung auszustatten oder eine Bildauswah
leinheit im Hinblick auf einen Fingerabdruckabschnitt innerhalb eines bestimmten Ra
dius von der Mittenposition vorzusehen. Die Anordnungen zur Ausübung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens sind deshalb mit geringerem Aufwand herstellbar und ha
ben aufgrund der unkomplizierteren Bauweise zugleich eine höhere Funktionssicher
heit als die im Stand der Technik bekannten Anordnungen.
Eine sehr bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Rechenopera
tion zur Transformation der Daten nach einer cryptographischen HASH-Funktion er
folgt. Damit ist die Unumkehrbarkeit der Transformation mit hoher Sicherheit gewähr
leistet. Mit der Hash-Funktion wird eine variable Größe, zum Beispiel einen beliebigen
Wertevorrat, in einen festen String überführt. Die Rechenoperation ist für beliebige
Werte leicht auszuführen, jedoch nicht umkehrbar. Aus Eingangsgrößen beliebiger
Länge werden Ausgangsgrößen fester Länge, die knapp aber präzise die ursprüngliche
Information wiedergibt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erzielung
hinreichend reproduzierbarer Merkmaldaten die charakteristischen biometrischen
Merkmale mehrfach erfaßt werden und nach jeder Datenerfassung jeweils eine Merk
malextraktion vorgenommen wird. Das hat den Vorteil, das die spätere Identifizierung
mit höherer Sicherheit möglich ist. Die Merkmalextraktion kann dabei durch mehrfach
ablaufende Bilderkennung und "Minutien-Detektion" analog zur kriminaltechnischen
Bearbeitung vorgenommen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß nach jeder Merkma
lextraktion eine Verifikation zur vorher erfolgten Datenerfassung vorgenommen wird.
Durch den mehrfachen Durchlauf in Verbindung mit einer Verifikation kann mit erhöh
ter Sicherheit die spätere Speicherung entschlüsselbarer Daten ausgeschlossen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Weise ausgeführt werden, daß die Gene
rierung des Steuerdatensatzes (y) auf der Grundlage einer opto-elektronischen Auf
nahme eines Fingerabdruckes vom Nutzer erfolgt, daß die gewonnenen Bilddaten in ein
Datenverarbeitungssystem übernommen werden, daß anhand der Minutien des betref
fenden Fingers entsprechend der vorgenannten Ansprüche Daten m gewonnen und
nach der HASH-Funktion H(m) = f{y} in den Steuerdatensatz transformiert werden und
dieser unkodiert unter dem Namen des Nutzers in einer Nutzerdatenbank auf dem Da
tenträger abgelegt wird.
Ein weiterer bedeutender Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht darin, daß
der Steuerdatensatz uncodiert ohne Gefahr einer unberechtigten Entschlüsselung auf
dem Datenträger abgelegt werden kann.
Die Generierung des zweiten Datensatzes kann in der Weise erfolgen, daß durch Ein
gabe des Nutzernamens über eine Tastatur das Vorhandensein eines zugeordneten
Steuerdatensatzes (y) auf dem Datenträger geprüft und gegebenenfalls aufgerufen
wird, daß die optoelektronische Aufnahme des Fingerabdruckes des Nutzers erfolgt
und daraus entsprechend der vorgenannten Ansprüche hinreichend reproduzierbare
Merkmaldaten (x) gewonnen werden, daß die Daten (x) mit dem Steuerdatensatz (y)
verknüpft und nach der HASH-Funktion H(z) = f{x,y} in einen zweiten Datensatz trans
formiert werden, der als "privater" Datensatz (z) als Kriterium für die Erteilung der Zu
gang- und/oder die Ausübungsberechtigung dient und/oder als Kryptographieschlüs
sel verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zwar sehr gut anhand der biometrischen
Daten eines Fingers anwenden, kann aber auch anderweitig, z. B. auf Grundlage der
Gesichtsform oder auf Grundlage der Stimme, genutzt werden. In den ersten beiden
genannten Fällen wird die Aufnahme der charakteristischen biometrischen Daten durch
Erfassung elektronischer Bildinformationen vorgenommen, beim Zugrundlegen der
Stimme dagegen werden die zu speichernden Daten anhand eines elektronischen
Klangbildes erzeugt.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zur Durchführung des Ver
fahrens, mit einem opto-elektronischen Bildwandler, einer Bilddatenverarbeitungsein
heit und einer Datenausgabeeinheit, bei der zwischen der Bilddatenverarbeitungsein
heit und der Datenausgabeeinheit eine Rechenschaltung zur nichtumkehrbaren Trans
formation der erfaßten Daten nach der HASH-Funktion H(m) = f{y} vorgesehen ist.
In einer weiteren Anordnung, die zur Generierung des zweiten Datensatzes genutzt
werden kann und die über einen opto-elektronischen Bildwandler, eine Bilddatenverar
beitungseinheit, einen Datenträger, und eine Datenausgabeeinheit verfügt, ist im
Signalweg zwischen der Bilddatenverarbeitungseinheit, dem Datenträger und der Da
tenausgabeeinheit eine Rechenschaltung zur Verknüpfung des Steuerdatensatzes (y)
mit den Merkmaldaten (x) und zur Transformation nach der HASH-Funktion H(z) =
f{x,y} in einen zweiten Datensatz vorgesehen.
Mit diesen vorgeschlagenen Anordnungen ist es vorteilhaft möglich, die weiter oben
beschriebenen Verfahrensmerkmale funktionssicher auszuführen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Soll ein neuer Nutzer beispielsweise in die Zugangsberechtigung zu einem nicht öf
fentlichen Datensystem einbezogen werden, so wird zunächst sein Name in die Nut
zerdatenbank aufgenommen und ein Steuerdatensatz auf der Grundlage von Zufallsda
ten erzeugt. Die Erzeugung des Steuerdatensatzes kann beispielhaft mit Hilfe des für
die weiteren Verfahrensschritte vorhandenen hochauflösenden optischen Systems er
folgen, indem ein Fingerabdruck als elektronisches Bild aufgenommen, mittels Frame
grabber in ein Datenverarbeitungssystem übertragen und die so vorliegenden Daten
dann in der Rechenschaltung nach der HASH-Funktion H(m) = f{y} in den Steuerdaten
satz transformiert und auf dem Datenträger zur weiteren Verwendung bereitgehalten
wird.
Begehrt der Nutzer Zugang zu dem gesperrten Datensystem, wird er zunächst aufge
fordert, seinen Namen über Tastatur einzugeben, woraufhin geprüft wird, ob der Nut
zername bekannt ist; bei positivem Ergebnis wird der Steuerdatensatz aktiviert.
Jetzt wird der Nutzer aufgefordert, einen entsprechenden Finger auf den Fingerprint-
Scanner zu legen und die Biometriedaten werden neu erfaßt, erneut ein elektronisches
Bild erzeugt und dieses wiederum in das Datenverarbeitungssystem eingelesen. Analog
zur Minutien-Detektion der kriminaltechnischen Bearbeitung wird nun im Datenverar
beitungssystem eine Merkmalsextraktion vorgenommen. Das Einlesen der biome
trischen Merkmale des Fingerabdruckes mit nachfolgender Merkmalsextraktion wird
n-mal wiederholt.
Die eingelesenen Merkmaldaten und der Steuerdatensatz werden der Rechenschaltung
nach der HASH-Funktion H(z) = f{x,y} zugeführt, dort miteinander verknüpft und in
einen zweiten, einen sozusagen "privaten" Datensatz transformiert. Damit steht ein
Datensatz zur Verfügung, der mit der vorbeschriebenen Sicherheit als Kriterium für die
Erteilung der Zugangsberechtigung, einer Ausübungsberechtigung, als Kryptographie
schlüssel oder auch anderweitig verwendet werden kann.
Werden beispielsweise sowohl der Nutzername als auch der "private" Datensatz, der die
Funktion eines Paßwortes übernimmt, zur Prüfung an ein Kontrollsystem übergeben
und ergibt die Kontrolle ein positives Ergebnis, wird der Zugang zum Datensystem für
den Nutzer geöffnet.
Claims (8)
1. Verfahren zur Identitätsprüfung als Voraussetzung für die Erteilung einer Zu
gangs- und/oder Ausübungsberechtigung, bei dem mit Hilfe eines Datenerfas
sungs- und Datenverarbeitungssystems mindestens ein Datensatz auf der
Grundlage biometrischer Merkmale erzeugt wird und bei dem der Identitäts
nachweis anhand der zugrundeliegenden biometrischen Merkmale erfolgt da
durch gekennzeichnet,
- - daß in einem ersten Verfahrensschritt charakteristische biometrische Merkmale in Form hinreichend reproduzierbarer Merkmaldaten erfaßt werden,
- - daß in einem weiteren Verfahrensschritt ein erster Datensatz aus Zufallsdaten generiert und als Steuerdatensatz auf einem Datenträger abgelegt wird,
- - daß mindestens ein Teil der Merkmaldaten mit mindestens einem Teil des Steu erdatensatzes verknüpft und durch eine nicht umkehrbare Rechenoperation in einen zweiten Datensatz transformiert wird und
- - daß der zweite Datensatz als Kriterium für die Erteilung der Zugangs- und/oder die Ausübungsberechtigung und/oder als Kryptographieschlüssel verwendet wird.
2. Verfahren zur Identitätsprüfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rechenoperation zur Transformation der Daten nach einer kryptographischen
HASH-Funktion erfolgt.
3. Verfahren zur Identitätsprüfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erzielung hinreichend reproduzierbarer Merkmaldaten die charakteristischen
biometrischen Merkmale mehrfach erfaßt werden und nach jeder Datenerfassung
jeweils eine Merkmalextraktion vorgenommen wird.
4. Verfahren zur Identitätsprüfung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß
nach jeder Merkmalextraktion eine Verifikation zur vorhergehenden Datenerfas
sung vorgenommen wird.
5. Verfahren zur Identitätsprüfung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Generierung des Steuerdatensatzes (y) auf der
Grundlage einer opto-elektronischen Aufnahme eines Fingerabdruckes vom Nut
zer erfolgt, daß die gewonnenen Bilddaten in ein Datenverarbeitungssystem
übernommen werden, daß anhand der Minutien des betreffenden Fingers ent
sprechend der vorgenannten Ansprüche Daten in gewonnen und nach der HASH-
Funktion H(m) = f{y} in den Steuerdatensatz transformiert werden und dieser
unkodiert unter dem Namen des Nutzers in einer Nutzerdatenbank auf dem Da
tenträger abgelegt wird.
6. Verfahren zur Identitätsprüfung nach einem der vorgenannten Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Generierung des zweiten Datensatzes durch Ein
gabe des Nutzernamens über eine Tastatur das Vorhandensein eines zugeordne
ten Steuerdatensatzes (y) auf dem Datenträger geprüft und gegebenenfalls auf
gerufen wird, daß die opto-elektronische Aufnahme des Fingerabdruckes des
Nutzers erfolgt und daraus entsprechend der vorgenannten Ansprüche hinrei
chend reproduzierbare Merkinaldaten (x) gewonnen werden, daß die Daten (x)
mit dem Steuerdatensatz (y) verknüpft und nach der HASH-Funktion H(z) =
f{x,y} in einen zweiten Datensatz transformiert werden, der als "privater Daten
satz (z) als Kriterium für die Erteilung der Zugangs- und/oder die Ausübungsbe
rechtigung dient und/oder als Kryptographieschlüssel verwendet wird.
7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit
einem opto-elektronischen Bildwandler, einer Bilddatenverarbeitungseinheit und
einer Datenausgabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bild
datenverarbeitungseinheit und der Datenausgabeeinheit eine Rechenschaltung
zur nichtumkehrbaren Transformation der erfaßten Daten nach der HASH-
Funktion H(m) = f{y} vorgesehen ist.
8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit
einem opto-elektronischen Bildwandler, einer Bilddatenverarbeitungseinheit, ei
nem Datenträger, und einer Datenausgabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß
im Signalweg zwischen der Bilddatenverarbeitungseinheit, dem Datenträger und
der Datenausgabeeinheit eine Rechenschaltung zur Verknüpfung des Steuerda
tensatzes (y) mit den Merkmaldaten (x) und zur Transformation nach der HASH-
Funktion H(z) = f{x,y} in einen zweiten Datensatz vorgesehen ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19715644A DE19715644A1 (de) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Verfahren zur Identitätsprüfung |
PCT/EP1998/002201 WO1998047110A1 (de) | 1997-04-15 | 1998-04-15 | Verfahren zur identitätsprüfung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19715644A DE19715644A1 (de) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Verfahren zur Identitätsprüfung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19715644A1 true DE19715644A1 (de) | 1998-10-22 |
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ID=7826540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19715644A Ceased DE19715644A1 (de) | 1997-04-15 | 1997-04-15 | Verfahren zur Identitätsprüfung |
Country Status (2)
Country | Link |
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WO (1) | WO1998047110A1 (de) |
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