Tag-arkiv: reverse engineering

mar 30 2010

Forskning i biometrisk kryptering viser lovende resultater

Formålet med biometrisk kryptering er at optimere privacy så meget som muligt. Forskningen er relativ ny og der findes forskellige metoder til biometrisk kryptering, men grundprincippet i forskningen går ud på at udvikle metoder til

  • at beskytte den digitale biometriske værdi på en sådan måde, at den ikke kan føres tilbage til en bestemt person
  • at en fikseret ‘erstatningsværdi’ for den biometriske værdi ikke kan bruges til at genskabe den originale biometriske værdi og
  • at flere ‘erstatningsværdier’ af den samme biometriske værdi ikke kan genkendes op mod hinanden

Det eneste og for tiden største EU FP7 forskningsprojekt om biometrisk kryptering og biometrisk innovation i det hele taget er the Turbine Project, der løber fra 2008-2011 og som har et budget på knap 75 mill. kr. Turbine er et akronym for Trusted Revocable Biometric Identities. Konsortiet har ti medlemmer, herunder Gjøvik University College, Philips Research Europe, Precise Biometrics, Sagem Sécurité og University of Twente. Konsortiet har oprettet to rådgivende komiteer, der skal facilitere samarbejdet med hensyn til kompetencer og viden om databeskyttelse, privacy og øvrige brugerinteresser. Jeg har selv fornøjelsen at repræsentere European Privacy Institute i den ene af de to rådgivende komiteer med særlig fokus på privacy evaluering. Derudover er der deltagelse af bl.a. Berliner Beauftragter für Datenschutz und Informationsfreiheit, Commission Nationale de Informatique et Libertiés, ENISA, NIST, SWIFT og Unafhängiges Landeszentrum für Datenschutz. Man kan roligt konstatere, at konsortiet består af nogle af de fremmeste teknologileverandører, forskere og eksperter i biometri, privacy og databeskyttelse på internationalt plan i dag.

Projekideen går ud på, at

  1. transformere et fingeraftryk til såkaldte “pseudo-identiteter”
    1. parametre danner uafhængige identiteter: ID1, ID2,…IDn
    2. ingen mulighed for at linke forskellige ”pseudo-identiteter”
  2. uden mulighed for “reverse-engineering”

Det er hensigten at skabe et ID management-koncept, der indbefatter biometri og certifikater samt databeskyttelsesmekanismer ved hjælp af forskellige identiteter (pseudo, som vælger, som skattebetaler osv.) deriveret af en betroet identitet. Dette opnås ved at skabe tillid til tokenindehaveren med hans fingeraftryk, der er transformeret og substitueret i stedet for at blive krypteret. Revokation kan gennemføres uden indvirkning på det originale fingeraftryk.

Det årlige plenummøde med deltagelse af de to rådgivende komiteer fandt i år sted 18.-19. marts i smukke gamle arkitektoniske rammer i universitets- og ølbyen Leuven i Belgien og var denne gang organiseret af Katholieke Universiteit Leuven, et andet medlem af Tubine konsortiet.

Et af hovedpunkterne på mødedagsordenen er projektstatus. Projektet kan siges at have to udfordringer, dels samfundsmæssige, dels teknologiske.

De væsentligste samfundsmæssige udfordringer er:
1. biometri til brug for ID management
- hvornår er det nødvendigt at supplere login/password med en sikker token?
- skaber det mere tillid eller mere bekvemmelighed?
2. privacy: indvirkning på revokation af den beskyttede template
- et biometrisk eksemplar er persondata: specifikke management karakteristika.
- en Turbine Pseudo-identitet (PI) er deriveret af et biometrisk eksemplar: dermed er det persondata
- TURBINE faciliterer måden at håndtere persondata på: revokation, reusability, brugerkontrol, verifikation versus identifikation osv.

Forskningsprojektets teknologiske udfordringer er:
1. systemets performance
- kan resultaterne af biometrisk kryptering sammenlignes med en state-of-the-art fingeraftryksløsning?
- har forskellige leverandører en procesorienteret interoperabel løsning?
2. security ≈ irreversibilitet af pseudo-identiteten
- denne egenskab åbner døren til nye fordele: revokation, privacy-beskyttelse, multi pseudo-identiteter
- men såfremt mekanismen bliver hacket, så er “kuren værre end sygdommen”
- mulige sårbarheder: FAR angreb (false acceptance rate) osv.

Turbine har designet en komplet referenceramme for biometrisk template beskyttelse baseret på digitale pseudo-identiteter. Enrolment består af en feature extractor (biometrisk sensor) og en pseudo identity encoder (supplerende data), der henholdsvis kreerer en pseudoidentitet (PI) og såkaldt hjælpedata (AD). Feature extractoren kan enten slette eller gemme den biometriske reference. PI og AD kan gemmes på forskellig måde, enten på et smart card, en stregkode eller en central database og skal tilføre yderligere identitetsbeskyttelse til applikationen. PI sendes videre til applikationen til match (pseudo identity comparator). AD sendes videre til selve verifikationsprocessen,hvor den indgår i en pseudo identity recoder sammen med PI* (en regeneration af PI, der samtidig sendes tilbage til applikationen) og hermed udgør supplerende data sammen med et fra en biometrisk sensor frisk indfanget eksemplar, der efter brug øjeblikkelig slettes igen.

Projektet er struktureret i 4 delprojekter og forskellige scenarier bliver i samarbejde med de relevante konsortiedeltagere evalueret både teoretisk med hensyn til privacy og security og praktisk med hensyn til en flerhed af fingeraftryks-sensorer/algoritmer. Feltanalyserne, der er væsentlige for projektets succes, er komplicerede, fordi de skal tage højde for en række relationelle og variable forhold, så som sensortype, algoritme, brugeren samt miljøet. Til trods herfor så overholder den indtil dato foreløbige benchmarking, der er baseret på en række kontrollerede og ukontrollerede sessioner, de minimumstestkrav (bl.a. i henhold til ISO/IEC 19795-1), der er opstillet.

Det er min opfattelse, at the Turbine Project er det hidtil mest visionære biometriske forskningsprojekt overhovedet,idet der sættes en helt ny målestok for teknologianvendelsen. At de foreløbige testresultater har vist sig at svare til forventningerne, er for mig at se meget opmuntrende og vil derfor kunne få stor indflydelse på hvorledes f.eks. især fremtidige udgaver af EU-passet og et kommende dansk borgerservicekort skal designes.

Biometri kan betragtes i sammenhæng med de såkaldte privacy enhancing technologies (PETs) eller på dansk privatlivsfremmende teknologier. PETs er forholdsregler i et sammenhængende system af informations- og kommunikations teknologier (IKT), der beskytter privacy ved at eliminere eller reducere persondata eller ved at forhindre unødvendig og/eller uønsket behandling af persondata; uden samtidig at miste datasystemets funktionalitet. PET princippet relaterer sig til biometri ud fra to synspunkter. For det første ved at betragte biometri som princippets objekt, således at implementering og anvendelse af biometri skal følge et omfattende og korrekt privacy-system med henblik på at sikre privacy-beskyttelsen. Men man kan også betragte biometri som et egentligt PET-værktøj, idet biometri kan være en del af en privacy-beskyttende metode i sig selv. Og det er netop det som er scopet for Turbine projektet, eftersom biometri anvendes til at sikre de forskellige identiteter. Man gør brug af den egenskab som er helt unik for biometri i modsætning til passwords og standard tokens, nemlig at linke den menneskelige krop til brugerens psudo-identiteter (personlige nøgler).

De af konsortiet opstillede privacy-principper og metodologi i henhold til krav og retningslinjer i ISO/IEC JTC1 (struktur og arkitektur for ID management og privacy) kan meget vel sætte en ny banebrydende standard for ID verifikation med biometri som den bærende teknologi.

Man har længe kunnet iagttage, at markedet for biometri udvikler sig alt andet end forudsigeligt og at den ikke følger den gængse adaption for såkaldt disruptiv innovation (ingen tornado effekt), uagtet at biometri teoretisk set kan betegnes som en disruptiv teknologi. Men Turbine projektet og konceptet for biometrisk kryptering kan uden tvivl fremskynde en positiv vækst.

Det er derfor vigtigt at fremhæve perspektivet i forskningen, fordi modellen tager udgangspunkt i at sikre brugerens persondata og privacy samtidig med at den effektivt eliminerer de klassiske sårbarheder ved biometri (spoofing, public domain biometrics). Hermed vil løsningerne uden tvivl bidrage til at skabe øget tillid til selve teknologien og imødegå den skepsis, der nogen steder hersker med hensyn til troværdigheden ved biometri.

okt 11 2009

Biometri er noget du har

Det fremføres ofte i debatten, at biometri er offentlig tilgængelig information. Vi aflægger vore fingeraftryk alle vegne (på ølglas, dørhåndtag osv.) og vore ansigter afbildes på fotos, der lægges på internettet endda uden at vi selv ved af det.

Men denne uafvendelige kendsgerning udelukker ikke, at biometriske kendetegn er og bliver unikke. De er bare ikke hemmelige. Udfordringen for leverandørernes forskning- og udviklingsafdelinger består i, at gøre dem hemmelige. Og hvorfor det ? Fordi en kompromitteret biometri ikke kan erstattes. Du kan ganske vist designe et biometrisk system med substituering af op til ni fingre og en iris (alle dine fingeraftryk er forskellige og selv din venstre iris er forskellig fra din højre). Men en forfalsket biometri er tabt for altid.   

Det er også en kendt sag, at især fingeraftryksbiometri kan hackes eller spoofes. Hvorledes dette kan lade sig gøre har den tyske Chaos Computer Club bl.a. givet tips om  i en videosekvens. For fuldstændighedens skyld skal det imidlertid anføres, at disse angreb ofte gennemføres i laboratorier, på baggrund af en forud indhøstet indgående viden om det biometriske system og hvor positive tests ofte først lykkes efter mange forsøg. Men selv om det i den virkelige verden vil være endog meget svært at gennemføre en hacking, så udelukker det dog ikke, at det principielt er muligt.   

Derfor tages disse eksempler alvorligt og er faktisk med til løbende at forbedre teknologien. Hidtil er dette sket ved at raffinere sensorerne (f.eks. med anvendelse af multispektral billedanalyse), at fusionere flere forskellige biometriske modaliteter (f.eks. fingeraftryk og iris), at supplere med PIN-koder mm.  

Når det er sagt, så hersker der heller ikke nogen tvivl om, at passwords (eller noget du ved) og smartcards alene eller i kombination heller ikke giver sikker autentificering, eftersom de enten kan glemmes eller tabes og ydermere ikke effektivt kan bindes til en person, hvorved systemet ikke kan differentiere mellem en legitim bruger og angriber.  

Når nu biometri ikke er hemmelig,hvorfor så ikke dels kryptere disse data og derudover benytte biometri som en krypteringsnøgle  ?  At kryptere den biometriske template i en database kan lade sig gøre på sædvanlig vis og vil forbedre systemets security, men spørgsmålet om privacy er uløst, i de tilfælde hvor kontrollen med krypteringsnøglerne og dermed af de biometriske data er hos ejeren af en centraldatabase (i modsætning til en lokaldatabase). Det andet spørgsmål kan imidlertid ikke umiddelbart lade sig gøre, fordi de biometriske data (templates) er forskellige af natur. Hvert nyt realtime fingeraftryk er forskelligt og konventionel kryptering tolererer ikke en eneste bitfejl.  Eftersom traditionel hashing kryptering indtil videre har vist sig for kompliceret koncentrerer nyere forskning sig i stedet for at udvikle metoder til at binde en krypteringsnøgle til de biometriske data, således at nøglen hele tiden kan regenereres. Forskningen kaldes for biometrisk kryptering og defineres som en proces, der på en sikker måde binder (ikke indlejrer) en PIN eller en krypteringsnøgle til biometrisk data, så hverken nøglen eller de biometriske data kan udledes fra den gemte template. Nøglen kan kun dekrypteres med den registrerede persons realtime biometriske data, f.eks. et fingeraftryk. Hermed kan man dekryptere en PIN, et password eller en alfanumerisk streng for adskillige applikationer.

Det vil føre for vidt at komme nærmere ind på de forskellige modeller for biometrisk kryptering i denne omgang, men temaet vil blive taget op ved en senere lejlighed. Nogle hovedprincipper kan dog anføres:

 •  brug af biometriske eksemplarer (f.eks. friske fingeraftryk) og biometriske templates anvendes kun for at danne samt verificere bestemte pseudo-identiteter (som ikke må indeholde biometriske data) og det biometriske eksemplar så vel som den biometriske template må ikke gemmes overhovedet.
• undgå at biometriske data eller andre data kan benyttes til at udlede en bestemt persons identitet 
• undgå at biometriske data eller andre data kan bruges til at linke personer (datasubjekter) på tværs af databaser (function creep)
 • begrænse processen af persondata til et absolut minimum
• slette det biometriske eksemplar og den biometriske template (rodidentitet) så hurtigt som muligt efter processen, såfremt disse ikke er nødvendige til brug for processens formål
• udelukke rekonstruktion af det biometriske eksemplar fra den biometriske template (uden reverse engineering)
• gøre brug af lokal database samt verifikationsfunktion og gemme persondata på en device under kontrol af datasubjektet (match-on-card eller system-on-card)
• undgå at nogen yderligere persondata er direkte linket til de biometriske data (til brug for den midlertidige proces), såfremt dette ikke er nødvendigt for processens formål
• informere brugeren (datasubjektet) om systemets formål, funktion og proces 
• såfremt det kræves, at enhver bestemt pseudoidentitet genereres fra et nyt (frisk) biometrisk eksemplar med henblik på at øge gennemsigtighed
• generering af forskellige pseudoidentiteter, som til enhver tid kan tilbagekaldes af datasubjektet, til forskellige applikationer

Lad os forestille os et scenarie med brug af en biometrisk krypteringsløsning i forbindelse med eksempelvis receptudskrivning.

1. Patienten (datasubjektet) besøger sin læge, der skriver en recept. Recepten sendes til patientens indbakke på den landsdækkende receptserver.
2. Derhjemme, bruger patienten sin personlige computer til at få adgang til receptserveren. Via en sikker forbindelse, autentificerer receptserveren sig overfor patientens smartcard, og som ved denne autentificering ved, hvilken indbakke, der skal åbnes. I indbakken er gemt de yderligere data, der kræves for at udføre hybridverifikationen. Patientens realtime biometriske data bruges sammen med de supplerende oplysninger til at oprette en midlertidig pseudo-identitet (PI1*). Denne bliver herefter sendt til den centrale applikation og sammenlignes med en tidligere (ved registreringen) gemt pseudo-identitet (PI1). Eftersom der er en match får patienten adgang.
3. Herefter finder patienten den pågældende recept i indbakken og tildeler apoteket adgang til den. Dette sker ved at etablere et link mellem recepten og den pseudo-identitet, som patienten gør brug af på apoteket.
4. På apoteket bruger patienten sit  personlige smart card i forbindelse med apotekets terminal ( indstiks- eller berøringsfri læser). Terminalen autentificerer sig selv og får adgang til sin indbakke på patientens smartcard, hvor yderligere data til brug for verifikationsprocessen er gemt. Ved at bruge patientens realtime biometriske data (via en scanner på f.eks. selve patientens smartcard) sammen med de supplerende oplysninger, kreeres en  midlertidig pseudo-identitet (PI2*), der sammenlignes med den oprindelige (PI2), der er gemt på patientens smartcard ved registreringen. Apoteket’s system sammenligner de to pseudo-identiteter, og eftersom der er et match, kan systemet nu bruge pseudo-identiteten til at søge efter linkede recepter.
5. Den recept, der er linket til patientens ”apotek-pseudo-identitet” bliver fundet og patienten kan få sin medicin. Apoteket opdaterer recepten med bemærkning om hvilken medicin der er blevet udleveret.

Biometrisk kryptering kan således både sikre security og privacy. Sådan som de biometriske data indgår i processen ved kun at blive anvendt ved registreringen af en person, hvorefter de transformeres til pseudoidentiteter, kan man faktisk ikke mere definere biometri som “noget du er”, men mere som “noget du har”, nemlig unikke pseudoidentiteter. Det komplette koncept kan i øvrigt også indeholde “noget du ved” (hybridverifikation), hvorefter der sker en effektiv integration af alle hidtil kendte autentifiseringsmetoder. Man kan med rette tale om den højeste grad af en  privacy enhancing technology-løsning. 

Biometrisk kryptering bør være en obligatorisk feature for et fremtidigt dansk borgerservicekort.

I undermenuen biometrisk kryptering kan man finde yderligere information om biometrisk kryptering.