Biometrische Verfahren Auf die Wahl des Scanners kommt es an

Autor / Redakteur: Jörg Sauerbrey* / Jan Vollmuth

Ob E-Pässe, Gebäude- und IT-Zugang oder DVD-Verleih – Biometrie begegnet uns heute in den unterschiedlichsten Bereichen. Die Systeme, die zum Einsatz kommen, sind dabei so verschieden wie die einzigartigen Körpermerkmale eines Menschen. Eines ist ihnen jedoch gemeinsam: Sie werden immer zuverlässiger.

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Biometrie wird in erster Linie für mehr Sicherheit und Komfort eingesetzt. Dazu gehört der Schutz von Daten sowie von Gebäuden, Anlagen und Systemen – kombiniert mit leichter Handhabung. Laut Marktanalysten von Soreon Research sollen biometrische Zutrittskontrollen bei sensiblen Räumen wie Forschungsarchiven sowie biometrisch gesicherte Zugriffssysteme für elektronische Daten bis 2009 Standard sein. Bislang treibt vor allem der öffentliche Sektor mit Projekten wie der Einführung von E-Pässen und biometrischen Grenzkontrollen die Marktentwicklung voran. Doch auch in der Privatwirtschaft finden sich immer mehr Anwendungsfelder – vom Biometric Boarding an Flughäfen bis hin zum Online-Banking.

Das Erkennen von Fingerabdrücken ist besonders ausgereift

Der Markt bietet zahlreiche verschiedene Systeme: einige sind bereits seit Jahrzehnten etabliert, andere befinden sich noch in der Entwicklungsphase. Die am häufigsten eingesetzte Technologie ist die Erkennung der Fingerabdrücke. In diesem Bereich hat die Industrie bereits langjährige Erfahrung, entsprechend ausgereift ist die Technologie. Hier gibt es bereits umfassende Datenbanken, und auch die Verfügbarkeit günstiger und robuster Geräte am Markt sorgt für vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

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Da das Verfahren für die Erkennung von Fingerabdrücken nur wenige Sekunden benötigt, eignet es sich besonders für viel frequentierte Umfelder wie Zutrittskontrollen in großen Unternehmen. Hinzu kommt eine sehr hohe Nutzerakzeptanz: Einfach zu handhabende Anwendungen wie diese überzeugen die Nutzer meist schneller als langwierige und umständliche Prozeduren, die sie nicht nachvollziehen können.

3-D-Gesichtserkennung wird optimiert

Die Gesichtserkennung wiederum macht ein Fünftel des Biometriemarktes aus. Sie kommt meist in Verbindung mit einem Passfoto, beispielweise bei Grenzkontrollen, zum Einsatz.

Derzeit arbeiten die Hersteller an der Optimierung des 3D-Verfahrens: Mithilfe von farbigen Lichtstreifen wird die Oberflächenbeschaffenheit von Objekten aufgenommen und daraus ein dreidimensionales Abbild errechnet. So lässt sich ein System nicht mit dem Foto einer zugangsberechtigten Person täuschen.

Dank dieser Verbesserung werden sich die Erkennungsraten erheblich verbessern und der Gesichtsscan einen großen Technologieschub erhalten. Führend bei diesem Verfahren sind vor allem deutsche Unternehmen.

Ein Blick in die Augen genügt

Als das genaueste Biometrieverfahren gilt die Iriserkennung. Da sie in vielen Fällen jedoch noch unangenehm und aufwändig ist, kommt sie nur in besonders sicherheitsrelevanten Bereichen zum Einsatz. Der Benutzer muss sekundenlang in grelles Licht sehen oder seine Körperhaltung einem fest installierten Gerät anpassen. Zudem ist die Technik noch sehr teuer. Aus diesen Gründen haben Irisscans derzeit nur etwa sieben Prozent Anteil am Biometriemarkt.

Individuelle Venenmuster aus der Hand lesen

Eine neuere Technologie sind Handvenenscanner, die den bei jedem Menschen einmaligen Venenverlauf unter der Handfläche erkennen. Dabei tastet ein Infrarotscanner sekundenschnell die Innenseite der Hand berührungslos in wenigen Zentimetern Abstand ab. Das so gelesene Handvenenmuster wird dann mit dem gespeicherten Handvenenbild der Person verglichen. Da die Venen unter der Hautoberfläche liegen, ist das Verfahren weniger anfällig und lässt sich kaum überlisten.

Diese Technologie wird in Asien bereits häufig eingesetzt, steckt in Europa jedoch noch in den Kinderschuhen. Zusammen mit Fujitsu Limited entwickelt Siemens IT Solutions and Services derzeit eine neue Venenscan-Lösung für den europäischen Markt.

Weitere biometrische Verfahren wie die Handgeometrieerkennung, Retina-Scan, Stimm-, DNA- oder Ohrenform-Erkennung spielen zurzeit nur eine untergeordnete Rolle im Biometriemarkt.

Scanner sind das Herzstück von Biometriesystemen

Biometrische Anwendungen basieren auf unterschiedlichen Scannertechniken. So genannte Siliciumscanner werden vorwiegend zur Fingerabdruck- oder Handerkennung eingesetzt: So beispielsweise bei der ID-Mouse – einer Computermaus mit einem Sensor für Fingerprinterkennung, die einen biometrischen Computerzugang ermöglicht – oder bei Flächensensoren für Zutrittskontrollen.

Wegen ihres moderaten Preises und ihrer unkomplizierten Funktionsweise finden diese Scanner heutzutage breite Anwendung, z.B. bei höherwertigen Notebooks.

Optische Sensoren scannen den Abdruck direkt als Bild und eignen sich vor allem für Massenanwendungen. Im Unterschied zu Siliciumscannern zeigen sie auch bei Verschmutzungen eine gute Erfassungsrate. Aufgrund ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Witterungseinflüssen, werden sie typischerweise bei Grenzkontrollen oder im Außenbereich wie in Stadien oder Freizeitparks eingesetzt.

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Blick unter die Haut

Höchste Fälschungssicherheit bieten Ultraschallscanner, die nicht nur die Hautoberfläche, sondern auch die Unterschicht erfassen. Der Venenscan nutzt berührungslose Infrarotsensoren. Beim Scan der Handvenen kann sich der Nutzer auch mit verunreinigten Händen authentifizieren – anders etwa als beim Fingerabdruckverfahren, wo Verunreinigungen und Verletzungen die Erkennung beeinträchtigen können. Dieses hygienische Verfahren ist besonders interessant für den Einsatz in Krankenhäusern oder stark frequentierten Geräten wie Bankautomaten.

Erkennung durch identifizieren oder verifizieren

Alle biometrischen Verfahren funktionieren nach dem gleichen Grundprinzip: Der Benutzer wird zunächst anhand seiner biometrischen Merkmale wie zum Beispiel dem Fingerabdruck registriert – diesen Vorgang bezeichnet man als Enrollment. Dazu erfasst der Scanner den aufgelegten Finger meist dreimal. Die so aufgenommenen biometrischen Eigenschaften werden zentral oder dezentral wie beispielsweise auf einer Smartcard gespeichert.

Nach dem Enrollment gibt es abhängig vom eingesetzten System zwei verschiedene Möglichkeiten, um die Personen wiederzuerkennen – die Identifikation und die Verifikation. Bei der ersten Variante gibt der Nutzer seine Identität nicht bekannt. Nach Auflegen des Fingers auf die dafür vorgesehene Fläche wird die Datenbank nach dem passenden Abdruck durchsucht. Diese Prozedur findet zum Beispiel bei authorisierten Zugangssystemen zu sicherheitsrelevanten Anlagen oder Gebäuden vor allem im Unternehmensbereich Anwendung.

Bei der Verifikation hingegen gibt der Benutzer seine Identität über eine SmartCard, eine eindeutige Nummer oder einen Ausweis preis. Das System überprüft diese mithilfe des aufgelegten Fingers. Beispielhaft für diesen Prozess ist der biometrische Ausweis, bei dem das System den Ausweisinhaber mit den auf dem Dokument gespeicherten Daten vergleicht. Die Vorteile: Sowohl ein umfassender Schutz der privaten Daten als auch ein hohes Sicherheitsniveau sind hierbei gewährleistet.

Nicht unfehlbar – aber nahe dran

Trotz moderner Technik gibt es bei biometrischen Systemen einige Herausforderungen. Die häufigsten Fehler entstehen beim Erfassen und Speichern der Merkmale. Die Gründe sind vielfältig: Verschmutzung des Fingersensors bei starkem Gebrauch, Verletzung und Vernarbung der Fingerkuppen, Schielen beim Irisscan oder eine Erkältung beim Stimmabgleich.

Moderne Systeme wie Ultraschallscanner bewältigen solche Herausforderungen, indem sie beispielsweise oberflächliche Verletzungen ignorieren. Meist werden beim Enrollment gleich zwei oder mehr Finger registriert, um Fehlerkennungen vorzubeugen.

Es gibt auch selbsterklärende Systeme, die Benutzern exakte Hinweise geben, was als nächstes zu tun sei wie beispielsweise den Sensor säubern oder den Daumen stärker aufdrücken.

Das kommt vor: Fälschlich abgewiesen

In einigen Fällen können bei der Wiedererkennung Probleme auftreten. Die sogenannte False Acceptance Rate (FAR) gibt Auskunft darüber, wie vielen Unberechtigten das System Zugang gewährt hat. Bei den neueren Systemen liegt sie bei weniger als 1:10 Mrd.

Die False Rejection Rate (FRR) zeigt hingegen an, wie viele tatsächlich Berechtigte zurückgewiesen werden. Sie liegt bei durchschnittlich 2 bis 5%. Das bedeutet, dass die Erkennung in einem von 50 beziehungsweise 20 Versuchen wiederholt und dann der Berechtigte zugelassen wird.

Wofür sich biometrische Systeme eignen

Biometrische Erkennungsverfahren werden zur Identifikation von Personen eingesetzt, etwa in elektronischen Pässen oder bei der Zutrittskontrolle zu Gebäuden. Mithilfe der Biometrie können Individuen automatisch anhand ihrer biologischen Charakterirtika wie z.B. der Fingerabdrücke oder dem Augenhintergrund (Iris) erkannt werden. Die am häufigsten eingesetzte Technologie ist die Erkennung der Fingerabdrücke. Als das genaueste Biometrieverfahren gilt die Iriserkennung, bei der der Augenhintergrund mit einem Scanner erfasst wird. Eine neuere Technologie sind Handvenenscanner, die den bei jedem Menschen einmaligen Venenverlauf unter der Handfläche erkennen. Dabei tastet ein Infrarotscanner sekundenschnell die Innenseite der Hand berührungslos mit wenigen Zentimetern Abstand ab. Der Vorteil: Beim Scan der Handvenen kann sich der Nutzer auch mit verunreinigten Händen authentifizieren.

Jörg Sauerbrey ist Leiter Public Security bei Siemens IT Solutions and Services

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