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| 本文作者： dragondevil | 2016-03-23 21:18 |
iPhone SE發(fā)布了，沒有提到“活體指紋識別”的什么鳥事。
在今年的MWC展會上，有廠商利用自制假指紋破解包括iPhone在內(nèi)的指紋鎖，將“活體指紋識別”的概念用洗地板的架勢覆蓋了各大媒體，成為一時熱點。根據(jù)其在展會上對外宣傳的信息顯示，這是將電容指紋傳感器、光學(xué)檢測傳感器集成到一顆傳感器中，從而通過指紋、手指皮膚顏色以及心率信號來驗證用戶的真實身份，識別并拒絕假指紋的一項“全新技術(shù)”。
（圖1，Goodix在MWC 2016展示的“活體指紋識別”的原理示意圖）
其實多年以來，電容指紋傳感識別技術(shù)的別名就是“活體指紋識別”，銀行業(yè)更是硬性規(guī)定不可使用光學(xué)指紋識別技術(shù)，必須使用電容式指紋識別技術(shù)以保證一定安全等級的活體檢測能力。
如今居然有電容式指紋識別技術(shù)公司自爆電容式?jīng)]有活體檢測能力（而不是活體檢測能力不夠），把業(yè)內(nèi)人士都驚呆掉了！
作為電容指紋識別界的老大，蘋果公司擁有大量的技術(shù)發(fā)明，其中于2012年授權(quán)的美國發(fā)明專利US 8180120 B2，也披露了一種技術(shù)方案，將指紋傳感器和光學(xué)檢測傳感器集成。
（圖2，蘋果公司擁有的US8180120B2授權(quán)發(fā)明專利的原理示意圖）
這腫么和MWC上展出的方案原理圖一模一樣？
這到底怎么回事？難道蘋果公司有先進的技術(shù)發(fā)明不率先使用？在解答問題之前，先來扒一扒“活體指紋識別”的前世今生。
活體指紋識別是“活體檢測”和“指紋識別”兩個概念的組合。讀者們對“指紋識別”應(yīng)該沒什么異議，就解釋一下“活體檢測”的概念。
“活體檢測”是什么？
2014年6月，國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心的王馨寧審查員發(fā)表了《生物特征識別中的“活體檢測”概念及分析》，作為專利審查工作中遵循的科技名詞定義規(guī)范。感興趣的朋友可以在這里下載原文。
（圖3，國家知識產(chǎn)權(quán)局對“活體檢測”的官方解釋）
在這篇官方名詞解釋里，活體檢測是這樣被定義的：
“為了防止惡意者將偽造的他人生物特征用于身份認證，在生物特征識別過程中，針對待認證樣本的是否具有生命特征進行檢測的技術(shù)，稱為活體檢測?；铙w檢測是將具有生命特征的人的樣本，與仿制的人造樣本進行區(qū)分的過程，是欺騙檢測中的一種?！?/p>
活體檢測會用到什么技術(shù)類型呢？該科技名詞定義規(guī)范里還有進一步的解釋：
活體檢測過程中常用的信息有以下幾種類型——
第一類是生理特征信號，例如體溫、皮膚表面的電阻特性、排汗過程、表情的變化、眼部動作、瞳孔大小變化等；
第二類是光譜學(xué)信息，該項技術(shù)主要針對打印圖像形成的規(guī)律的紙質(zhì)紋理特性，利用頻譜特征進行檢測；
第三類是通過人機互動的形式，通過檢測預(yù)期的運動來對生物特征的活體特性進行驗證；
第四類是多模態(tài)的生物特征識別，在認證系統(tǒng)中采用兩種以上的生物特征識別技術(shù)方式，提高偽造樣本的難度。
在其中還強調(diào)：
目前市場上已有的生物特征識別系統(tǒng)產(chǎn)品，已經(jīng)在不同程度上采用了活體檢測技術(shù)。活體檢測雖然能夠提高生物識別認證系統(tǒng)的安全性，但是檢測的算法復(fù)雜度直接關(guān)系到產(chǎn)品成本，以及用戶在使用產(chǎn)品時的時效性和方便度。因此活體檢測技術(shù)僅僅是在一定程度上防止偽造的樣本對識別系統(tǒng)進行攻擊，并不能夠提供百分之百的安全。生物的活體檢測技術(shù)或者任何安全技術(shù)所能做到的，就是對于那些潛在的敵人“提高門檻”。
從這段比較直白的文字可以看出，活體檢測既不是新鮮技術(shù)，也不是馬靈丹妙藥，而是個大雜燴。不同的活體檢測方法之間沒有準(zhǔn)確的誰高誰低的必然區(qū)別，而要看其給攻擊者制造了多高的“門檻”，來量化一種活體檢測技術(shù)組合的安全性。
如何進行“活體檢測”的安全性量化？
我們再來看一下該怎么進行“活體檢測”的安全性的量化工作。2012年由全國安全防范報警系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口，由中科院自動化所、中國物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心、公安部安全防范產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心、公安部第一研究所、國防科技大學(xué)、清華大學(xué)以及6家著名生物識別企業(yè)共同起草的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《安防生物特征活體檢測技術(shù)要求》的征求意見稿。豆丁網(wǎng)提供該標(biāo)準(zhǔn)原文的免費下載。
（圖4，中國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)封面截圖）
該標(biāo)準(zhǔn)對活體檢測技術(shù)的測試流程進行了規(guī)定，包括6個步驟：
1、確定待測技術(shù)類別；
2、確定待測假體類型；
3、測試影響因素控制；
4、測試樣本選擇；
5、測試過程；
6、性能評測。
在第2步驟“確定待測假體類型”里，該標(biāo)準(zhǔn)指出：根據(jù)檢測的嚴酷等級，可以將待測假體類型分為輕度、中度和重度三個級別——
輕度攻擊性假體指以簡單的技術(shù)手段為工藝獲得的、具有低攻擊能力的假體。
中度攻擊性假體是指以復(fù)雜的技術(shù)手段為工藝獲得的、具有一定攻擊能力的假體。
重度攻擊性假體是指以非常復(fù)雜的技術(shù)手段為工藝手段制造的、具有極高攻擊能力、十分逼真的假體。
在第4步驟“測試樣本選擇”里，該標(biāo)準(zhǔn)指出：
如果該活體檢測技術(shù)針對特定應(yīng)用場景而設(shè)計，則測試報告中同時應(yīng)給出該特定應(yīng)用場景的真實人群的分布、可能遇到的虛假生物特征攻擊評估，以及與本測試中所采用的測試樣本的分布的差異性。
我來解釋一下，因為這是非常、非常、非常重要的技術(shù)常識。
活體檢測是多種技術(shù)手段的組合，根據(jù)應(yīng)用場景中可能遭遇的假體類型進行正確的選擇和組合；
通過采用與應(yīng)用場景匹配的活體檢測組合手段，迫使攻擊者必須花非常大的代價才能實施攻擊，是提高活體檢測安全性的唯一途徑；
所以沒有最好的活體檢測，只有最適合的活體檢測。
在本文一開始舉出的例子里，廠商用超出應(yīng)用場景的定制假體來攻擊Touch ID，同時在自己的活體檢測方案里加入對應(yīng)用場景沒有意義但能夠阻擋該定制假體的活體檢測手段。
在這次破解中，廠商用的指紋假體是黑色的，而且看起來很厚實，所以光學(xué)方法當(dāng)然能阻擋下來?？墒牵钟姓l見過黑漆漆的假指紋？自1971年的007電影首次出現(xiàn)假指紋以來，所有的假指紋都是透明或半透明得。
（圖5，Goodix公司定制版本的假指紋，和真實存在的假指紋）
我們來仔細討論：
為什么智能手機應(yīng)用場景不需要考慮這個黑乎乎的假指紋？
在iPhone沒有丟失的情況下，即使被旁人借用，也在主人的視線以內(nèi)。誰能當(dāng)著主人的面拿出一坨黑乎乎的東西往Touch ID上擼，把iPhone給擼開，還不被主人發(fā)現(xiàn)呢？再說，這黑乎乎的一坨也不是誰都造得了，必須基于真指紋二次倒模才能做出來，所以需要“iPhone的主人親自做了一坨黑乎乎的假指紋，送給想竊取手機內(nèi)信息的人，并看著他當(dāng)面把Touch ID破解掉”。如果有這樣又眼拙又主動配合攻擊者制造假指紋的iPhone用戶，恐怕已經(jīng)不是安全技術(shù)所能解決的范疇，而進入精神病醫(yī)生的業(yè)務(wù)范圍。這樣假定攻擊場景根本沒有意義。
從攻擊者的角度來講，由于太容易被他人發(fā)現(xiàn)，這坨黑東西根本不實用。這就是為什么我們從未見過如此假指紋的原因。如果G公司換用一個真實存在的假指紋，去掉黑色這個特性，光傳感器自然就失去效用，那么G公司的“活體指紋識別”的表現(xiàn)就跟Touch ID一樣啦。這就回答了蘋果明明擁有結(jié)合指紋傳感器和光傳感器的發(fā)明專利卻不使用，因為這在應(yīng)用場景中沒有導(dǎo)致任何的攻擊成本上升。
這么說可能說服力不夠，我們換個角度繼續(xù)談。
手機丟失后迅速鎖定和擦除是王道?；铙w識別不是唯一的安全技術(shù)，安全技術(shù)也不是解決安全問題的唯一辦法。安全技術(shù)一般不會嘗試解決這樣的問題：熟人在主人不知情的情況下先竊取指紋，再竊取手機，然后破解指紋作案，因為熟人經(jīng)過長期準(zhǔn)備來作案，其暴露風(fēng)險已經(jīng)導(dǎo)致了很高的攻擊成本。而攻擊成本是安全等級的唯一度量，只有高于該攻擊成本級別的安全系統(tǒng)才會處理這類問題，例如公安局。而一部智能手機，被蘋果做到連FBI都束手無策的地步，憑什么還要強求對根本不存在的攻擊場景作出應(yīng)對呢？（《讓 FBI 證明產(chǎn)品的安全性，蘋果做到了》）
本文的線索來自我們的法國朋友Jean-Fran?ois對G公司在MWC 2016展示的吐槽。Jean建立了全球最全面最優(yōu)秀的指紋識別技術(shù)資料站，是我成長學(xué)習(xí)中主要知識來源之一，可以點擊這里進入。
Jean自己就是研究假體攻擊和活體檢測的技術(shù)大拿，對廠商跑到MWC炒陳年米飯大為不滿，吐槽其用了Authentec（就是蘋果的電容指紋技術(shù)研發(fā)部門）的原理圖，還提到專利侵權(quán)和Samsung（眾所周知，三星電子因為專利侵權(quán)賠了蘋果公司一大筆錢）。在他的提示下，我找出了蘋果的發(fā)明專利，進而揭開了這個謎題。須知，Jean的資料站年訪問量近百萬，這些吐槽讓全世界的專業(yè)讀者都看到了。
Cheers Jean!
設(shè)計公司的價值觀不應(yīng)該是技術(shù)高超，而是完好地解決需求
在Jean的槽點以外，平心而論，搞這種不考慮應(yīng)用場景的破解（iPhone在內(nèi)的指紋鎖）是沒什么意義的——既然破解者連應(yīng)用場景都沒搞清楚過，豈不是正好說明了破解者自己根本不知道會面臨怎樣的攻擊，怎能做到成功的防御呢？成為優(yōu)秀的設(shè)計公司應(yīng)該是以產(chǎn)品為中心，為了解決產(chǎn)品的需求才采用或研究高超的技術(shù)。就像蘋果為保iPhone的顏值，促進電容指紋技術(shù)的行業(yè)性提升，這才是值得我們稱道的。
而一切不以滿足產(chǎn)品需求為目的的秀技術(shù)，就跟不以結(jié)婚為目的的談戀愛一樣，都是在耍流氓。
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