Забавные игрушки, или Мифы биометрии

(Компиляция на основе публикаций 2002-2003 годов)

Почему компетентные эксперты считают, что биометрия – «это для удобства, а не для безопасности». И как умельцы демонстрируют, что провозглашаемая безопасность биометрических систем – это сплошной обман.

biometrics-m

Государственные структуры, радеющие за повсеместное применение биометрических систем опознания, и конечно компании, продающие на рынке такого рода аппаратуру, всячески заверяют общество, что это – высшее достижение современных технологий безопасности, очень надежное и практически не поддающееся обманам и злоупотреблениям.

Реальное же положение дел в этой области выглядит, мягко говоря, абсолютно иначе.

Японские «умелые руки»

В начале 2002 года японский криптограф Цутомо Мацумото более чем наглядно продемонстрировал, что с помощью подручного инвентаря и недорогих материалов из магазина «Умелые руки» можно обмануть практически любую из биометрических систем контроля доступа, идентифицирующих людей по отпечатку пальца.

Мацумото и группа его студентов в Университете Иокогамы не являются профессионалами в области тестирования биометрических систем, а занимаются математическими аспектами защиты информации. Однако, даже чисто любительского энтузиазма исследователей хватило на то, чтобы создать две крайне эффективные технологии для изготовления фальшивых дактилоскопических отпечатков. [TM02]

При первом (тривиальном) способе японцы делали непосредственный слепок с пальца «жертвы», для чего использовался обычный пищевой желатин и формовочный пластик, применяемый авиа- и судомоделистами.

Полупрозрачную желатиновую полоску-отпечаток можно незаметно прилеплять к собственному пальцу и обманывать компьютерную систему доступа даже в присутствии поблизости охранника. Эта нехитрая технология сработала в 80% случаев при тестировании более десятка коммерческих приборов биометрической защиты.

Но еще более эффективен оказался «высокотехнологичный» способ, разработанный группой Мацумото в воодушевлении от первого успеха. При этом методе уже не требуется сам палец, а просто аккуратно обрабатывается один из оставленных им отпечатков (согласно исследованиям экспертов, человек ежедневно оставляет на различных предметах в среднем около 25 отчетливых «пальчиков»).

Взяв отпечаток «жертвы» на стекле, исследователи улучшили его качество с помощью циан-акрилатного адгезива (паров супер-клея) и сфотографировали результат цифровой камерой. Затем с помощью стандартной программы PhotoShop на компьютере была повышена контрастность снимка, после чего его распечатали принтером на прозрачный лист-транспарант.

Для изготовления же объемного отпечатка Мацумото воспользовался методом фотолитографии: в магазине для радиолюбителей студенты купили светочувствительную печатную плату-заготовку, спроецировали на нее «пальчик» с транспаранта и вытравили отпечаток на меди. Эта плата стала новой формой для изготовления желатинового «фальшивого пальца», который оказался настолько хорош, что обманывал практически все из опробованных биометрических систем, как с оптическими, так и емкостными сенсорами.

Более того, после некоторой тренировки желатиновый слепок позволил исследователям-любителям преодолевать и более продвинутые системы, оборудованные «детекторами живого пальца», реагирующими на влажность или электрическое сопротивление. И нет никакого сомнения, что профессионалам в этой области удается проделывать много больше.

Короче говоря, пользуясь комментарием известного крипто-гуру Брюса Шнайера, можно говорить, что полученных результатов вполне достаточно для полной компрометации подобных систем и для того, чтобы отправить многочисленные компании дактилоскопической биометрии «паковать вещички». [BS02]

fingr

Самое же неприятное, что настоящим специалистам в области биометрии все эти факты известны давным давно. Широкая публикация в Интернете результатов группы Мацумото позволила привлечь внимание к значительно более раннему исследованию голландцев Тона ван дер Путте и Йероэна Койнинга, уже давно разработавших собственную технологию, обманывающую 100% из доступных на рынке биометрических систем распознавания отпечатка пальца. Все попытки этих ученых достучаться до компаний, изготовляющих оборудование, закончились ничем, а полученные ими результаты просто всяческими способами замалчивались. [PK00]

Забавные игрушки

Вслед за эффектной работой японских исследователей из Иокогамы, на страницах средств массовой информации стали появляться сообщения и о других исследовательских проектах, очень серьезно компрометирующих биометрические системы самых разных конструкций.

Так, летом того же 2002 года германский компьютерный журнал «c’t» опубликовал результаты собственного обширного исследования, посвященного изучению 11 систем биометрической верификации на основе распознавания лиц, пальцев и радужной оболочки глаз пользователей. [TZ02]

Выводы экспертов журнала вполне однозначны: биометрические сканеры для потребительского рынка пока что не достигли того уровня, когда в системах доступа их можно рассматривать в качестве реальной альтернативы традиционным паролям и персональным идентификационным номерам.

Все из изучавшихся систем приходится рассматривать скорее как забавные игрушки, а не «серьезные средства защиты» (как представляют их изготовители), поскольку преодоление каждого из устройств не вызвало у исследователей сколь-нибудь существенных проблем. Важно подчеркнуть, что эксперты «c’t» ориентировались в первую очередь на самые тривиальные методы обмана систем, не требующие сколь-нибудь серьезных профессиональных навыков.

Так, систему опознания лиц FaceVACS-Logon немецкой фирмы Cognitec удается обмануть даже с помощью подсовывания фотографии зарегистрированного пользователя, снятого предварительно цифровой камерой. Если же в системе работает более чувствительное (и менее дружелюбное к пользователю) программное обеспечение, анализирующее характерные признаки движения живого человека, то для обмана успешно применен экран мобильного компьютера-ноутбука, демонстрирующий видеоклип с лицом «жертвы».

face-defeat

Несколько более сложно было преодолеть систему Authenticam BM-ET100 фирмы Panasonic для опознания радужной оболочки глаза, поскольку здесь инфракрасные датчики реагировали не только на характерный узор изображения, но и на иную глубину расположения зрачка. Тогда в снимке глаза, распечатанном на матовой бумаге принтером высокого разрешения, исследователи проделали небольшое отверстие на месте зрачка, куда и подставляли собственный глаз при опознании. Этого ухищрения для обмана системы оказалось вполне достаточно.

Что же касается систем аутентификации пользователя по отпечатку пальца с помощью емкостного сенсора на «мышке» или клавиатуре, то здесь самым тривиальным способом обмана является повторное «оживление» уже имеющегося отпечатка, оставленного зарегистрированным пользователем.

Для «реанимации» остаточного отпечатка иногда бывает достаточно просто подышать на сенсор, либо приложить к нему тонкостенный полиэтиленовый пакет, наполненный водой. Подобные трюки, в частности, весьма удачно опробованы на мышках ID Mouse фирмы Siemens, оснащенных емкостным сенсором FingerTIP производства Infineon.

Еще эффективнее срабатывает более тонкая технология, когда оставленный «жертвой» отпечаток на стекле или оптодиске CD посыпается тонкой графитовой пудрой, лишний порошок сдувается, а сверху накладывается липкая лента, фиксирующая характерный узор папиллярных линий. Прикладывание этой ленты обманывает не только емкостные, но и некоторые более строгие оптические сенсоры.

Наконец, «искусственный палец», отлитый в парафиновой форме из силикона, позволил исследователям преодолеть все из шести протестированных систем на основе дактилоскопии.

Любопытства ради эксперты «c’t» немного поиграли не только с лобовыми атаками на основе «фальшивых» частей тела, но и с более тонкой технологией «повторного воспроизведения». В этом случае подлинная биометрическая информация незаметно перехватывается на канале между сенсором и проверяющей программой, а затем вновь воспроизводится в нужный момент для получения нелегального доступа.

Как показали эксперименты, коммуникационный порт USB, через который обычно подсоединяются к ПК биометрические датчики, легко допускает подобные манипуляции, поскольку информация здесь никак не шифруется.

Справедливости ради следует признать, что все из опробованных систем относятся к сравнительно недорогому рынку потребительских товаров, то есть, грубо говоря, не предназначены для защиты секретных объектов.

С другой стороны, у экспертов журнала просто не было доступа к исследованию дорогих «настоящих» систем, а, кроме того, все выявленные слабости оборудования относятся не столько к собственно сенсорам, сколько к алгоритмам программного обеспечения. И если более мощное ПО уже существует, то почему не применяется?

Как известно, производители биометрических систем всячески уклоняются от внятных ответов на подобные вопросы, предпочитая напирать на то, что лабораторные эксперименты весьма далеки от условий реальной эксплуатации.

Реальные атаки

В августе 2003 г. пришло известие, что и этот аргумент производителей пытливые исследователи демонстративно раздолбали. В Германии, на проходившем под открытым небом близ Берлина слете хакеров Chaos Computer Camp, свою исследовательскую работу на данную тему продемонстрировали два местных умельца, именующие себя Starbug и Lisa (ныне более известный как Карстен Ноль).

Атакам с целью компрометации вновь подверглись сканеры, идентифицирующие людей по отпечатку пальца, поскольку именно такое оборудование все чаще начинают использовать в торговых точках для электронной регистрации покупок. Данная методика преодоления системы разработана специально для реальных условий и позволяет обманывать сканер даже в присутствии надзирающего ока продавца или охраны.

Метод весьма дешев и при наличии навыка позволяет подделывать отпечаток, по характеристике авторов, «на лету» с помощью тонкой прозрачной полоски из латекса.

Технология подделки с некоторыми модификациями повторяет способ группы Мацумото: отпечаток жертвы снимается с помощью графитовой пудры и липкой ленты-скотча; со слепка (еще лучше, с нескольких слепков) делается цифровой снимок, качество папиллярного рисунка улучшается специальной графической программой, которая переводит изображение на покрытую светочувствительным слоем фольгу печатной платы; после травления на плате остается объемный рельеф нужного пальца, и по этой форме из жидкого латекса изготовляется ложный отпечаток.

После высыхания небольшая тонкая полоска прикрепляется к пальцу и становится практически незаметна. При надлежащем навыке на всю процедуру подделки уходит меньше 10 минут.

Starbug и Lisa подчеркнули, что целенаправленно занялись разработкой своей атаки для того, чтобы продемонстрировать серьезность угрозы и неискренность изготовителей оборудования. Поэтому способ немецких хакеров не только базируется на уже известных приемах, но и продемонстрирован в реальной эксплуатации.

Чтобы не конфликтовать с законом, Starbug и Lisa изготовили отпечатки пальцев друг друга и сделали в магазине компьютерного оборудования «контрольные закупки» с помощью поддельных накладок. [AH03]

«Это для удобства, а не для безопасности»

Проведенный в конце 2002 года в США социологический опрос показал, что предупреждения компетентных экспертов о недостаточной надежности и небезопасности биометрических систем идентификации явно не доходят до массового сознания общества.

Исследование, проведенное по заказу Бюро судебной статистики США, свидетельствует, что от 75 до 90 процентов опрошенных по телефону американцев хотели бы видеть еще большее применение биометрии как в частном, так и в общественном секторе.

В частности, респонденты полагают, что системы биометрического сканирования повысят безопасность их жизни, если технику применять в таких областях: проверка личности по базам осужденных преступников при покупке оружия (91%); верификация личности при покупке по кредитной карте (85%); снятие наличных в банкомате (78%); доступ к документам с конфиденциальной информацией, таким как медицинская карта или финансовая отчетность (77%); проверка биографических данных (76%).

Это же исследование показывает, что в представлениях общественности биометрия тесно связана с защитой от «краж личности», сильно возросших за последние годы. [LR03]

Достаточно очевидно, что подобные взгляды публики, не понимающей особенностей технологии, являются прямым результатом весьма успешной государственной «промывки мозгов» через СМИ и шумного рекламного гвалта коммерческих фирм, продвигающих это оборудование в качестве «наиболее надежного, современного и универсального средства безопасности».

По этой причине особо важно, что в ноябре 2002, практически одновременно с социологическим опросом, в специализированном журнале по защите информации Info Security Magazine было опубликовано примечательное интервью с Джимом Уэйманом, несколько последних лет возглавлявшим национальный Центр тестирования биометрии США (U.S. Biometrics Test Center).

Данный материал замечателен прежде всего тем, что это – очень редко встречаемые в прессе честные и здравые суждения о биометрических системах защиты с точки зрения профессионала, занимающего серьезный пост в официальных структурах (точнее говоря, занимавшего, потому что ныне Уэйман уже не возглавляет Центр биометрии).

В самом кратком изложении суть оценок этого авторитетного эксперта выглядит так. Еще в 1998 году Джим Уэйман предупреждал индустрию, что сделанная ею установка на провозглашение биометрии в качестве надежного средства идентификации – это ошибка, которая будет иметь самые негативные последствия. Во-первых, потому что биометрия не является надежной. И во-вторых, потому что на самом деле она вовсе не для безопасности, а для удобства пользователей.

Прошедшие с той поры годы и новейшие технологические достижения ничуть не поколебали позицию Уэймана, по-прежнему убежденного, что биометрия вовсе не плоха сама по себе, просто на нее возлагают явно преждевременные и чрезмерные надежды. Выступая в прессе и на конференциях, Уэйман подчеркивает, что пока еще даже на подходе нет сколь-нибудь зрелых протоколов для серьезного тестирования биометрических устройств, а в производство и приобретение такого рода систем уже торопливо вбухиваются многие миллионы долларов.

Одним из наиболее заметных поборников сравнительно новой технологии является правительство США: в военном агентстве передовых исследований DARPA развернут 42-миллионный четырехлетний проект по разработке технологии биометрической идентификации для охраны посольств США по всему миру, а министерство обороны выразило желание закупить системы распознавания лиц, выделяющие и идентифицирующие людей из толпы.

Список этот можно продолжать и дальше, но куда важнее суть процесса. По мнению Уэймана, столь истовая вера правительственных боссов в биометрические системы опознания в значительной степени вызвана откровенными преувеличениями в заявлениях производителей биометрического оборудования – достаточно познакомиться с тем, что они провозглашают на своих сайтах и в рекламных релизах. [AS02, AH02]

«Биометрию следует запретить»

Другой серьезный эксперт в области биометрических систем, австралийский профессор Роджер Кларк, идет в своих заключениях существенно дальше и доказывает, что в современных условиях биометрия вообще должна быть запрещена. В работах Кларка проанализировано, сколь гигантское количество проблем возникает при широком внедрении биометрических систем опознания, сколь стремительно растет сложность мер защиты этих систем при появлении контрмер и из-за необходимости выработки контр-контрмер.

Неизбежным следствием этой гонки становятся снижение дружелюбности систем к пользователю, а также высокий процент ложных-положительных и ложных-отрицательных идентификаций.

Вследствие незрелости технологии, процент откровенной халтуры, и близко не делающей того, что сулят недобросовестные изготовители, в этом секторе рынка намного выше, чем в других областях индустрии инфотехнологий. Широкому распространению биометрии на рынке способствует устоявшийся в обществе миф о том, что «это круто».

Вопреки же другому распространенному мифу, биометрия вовсе не решает проблемы подделки и кражи личности. Более того, биометрия в действительности сама является частью этой проблемы, поскольку часто лишь упрощает подобного рода подделки.

Наконец, биометрия закладывает чрезвычайно мощный и опасный фундамент для злоупотреблений государства и корпораций, которые получают удобнейшую технологическую возможность управлять правами доступа и вообще процедурами идентификации любой отдельно взятой личности.

При этом в современном обществе пока что абсолютно никак не отработаны механизмы борьбы со злоупотреблениями биометрией. Нет ни юридических норм, ни законов, которые бы регулировали встраивание биометрии в технологии и товары, в процессы разработки биометрических приложений, в практику поведения корпораций и правительственных ведомств в этой области.

Как это ни поразительно, но у общества нет вообще никаких средств для адекватной защиты от биометрии. Единственное, что есть – это «дискуссии по соответствующим вопросам» в индустрии с участием правительственных чиновников.

Потенциально биометрические технологии представляют для общества чрезвычайную опасность, если и дальше допускать их нерегулируемое использование. А потому, убежден Кларк, до выработки соответствующих норм и законов, использование систем биометрической идентификации следует запретить. [DV03]

Несколько иначе ту же самую мысль – о необходимости законодательного запрета биометрии – правозащитные организации формулируют следующим образом.

Распознавание лиц и всякая другая биометрическая технология безопасности не должны внедряться до тех пор, пока не получены ответы на два вопроса. Первое, эффективна ли данная технология? Говоря иначе, существенно ли она повышает нашу защиту и безопасность? Если ответ «нет», то дальнейшее обсуждение утрачивает смысл. Если же ответ «да», то следует задаться вторым вопросом: нарушает ли технология целесообразный баланс между безопасностью и свободой?

Фактически, говорят правозащитники, биометрия не подходит обществу по обоим из указанных критериев. Поскольку технология работает ненадежно, она не способна сколь-нибудь существенно обеспечить безопасность. Но при этом она несет в себе очень значительную угрозу гражданским свободам и правам на тайну личной жизни… [QA03]

biometrics-f

ИСТОЧНИКИ

[TM02] «Impact of Artificial «Gummy» Fingers on Fingerprint Systems» by Tsutomu Matsumoto et al., Prepared for Proceedings of SPIE Vol. #4677, Optical Security and Counterfeit Deterrence Techniques IV, 2002, http://cryptome.org/gummy.htm

[BS02] «Fun with Fingerprint Readers» by Bruce Schneier,  Crypto-Gram, May 15, 2002, http://www.schneier.com/crypto-gram-0205.html

[PK00] «Biometrical Fingerprint Recognition: Don’t Get Your Fingers Burned,» by Ton van der Putte and Jeroen Keuning,  in the Proceedings of Fourth Working Conference on Smart Card Research and Advanced Applications, pages 289-303, Kluwer Academic Publishers, 2000; http://cryptome.org/fake-prints.htm

[TZ02] «Body Check: Biometric Access Protection Devices and their Programs Put to the Test,» by Lisa Thalheim, Jan Krissler, Peter-Michael Ziegler, c’t, n11, 2002, http://www.heise.de/ct/english/02/11/114/

[AH03] «Hackers Claim New Fingerprint Biometric Attack,» by Ann Harrison, Security Focus, Aug 13, 2003, http://www.securityfocus.com/news/6717

[LR03] «Americans give thumbs up to biometrics,» by John Leyden, The Register, Jan 8, 2003, http://www.securityfocusonline.com/news/2001

[AS02]»Retrospective and Crystal Ball: Jim Wayman on biometrics», edited by Anne Saita, Information Security Magazine, November 2002, http://www.infosecuritymag.com/ 2002/nov/retrospective.shtml#1d

[AH02] «Researcher: Biometrics Unproven, Hard To Test,» By Ann Harrison, Security Focus, Aug 7, 2002, http://www.securityfocusonline.com/news/566

[DV03] «Why Biometrics Must Be Banned,» by Roger Clarke, presentation at the Conference on ‘State Surveillance after September 11’, Sydney, 8 September 2003, http://www.anu.edu.au/people/Roger.Clarke/DV/Biom030908.html

[QA03] «Q&A On Facial Recognition,» ACLU Web feature on face-recognition technology, 2003, http://www.aclu.org/Privacy/Privacy.cfm?ID=13434&c=130