The study of behavioral biometrics using data analysis and machine learning methods
Authors: Смирнов И.С. , Кочкаров А.А. 
Published: August 2024

В статье показаны возможности применения методов машинного обучения для построения и анализа системы аутентификации на основе динамики нажатий клавиш. В работе обоснована необходимость улучшения многофакторной системы аутентификации. Предложен способ классификации работ поведенческой биометрии для сравнения и использования результатов исследований. Рассмотрены базовые возможности обработки и генерирования динамических и статических признаков динамики нажатий клавиш. Протестированы различные комбинации наборов признаков и выборок обучения, описана лучшая комбинация с равной частотой ошибок (Equal Error Rate (EER)) 4,7%. Итеративный анализ качества системы позволяет установить важность первых символов последовательности ввода, а также нелинейную взаимосвязь степени ранжирования модели и EER. Высокие показатели, достигнутые бустинговой моделью, свидетельствуют о значительном потенциале поведенческой аутентификации для дальнейшего улучшения, развития и применения. Приводится значимость данного метода, его практическая полезность не только в задаче аутентификации, перспективы развития, включая использование нейросетевых методов и анализ динамики данных. Несмотря на достигнутые результаты, отмечается необходимость дальнейшей работы над моделью, включая разработку дополнительных моделей кластеризации, классификации, изменение набора признаков и построение каскада. Подчеркивается важность исследуемой области, способной принести значительный вклад в развитие информационной безопасности и технологий.

The article shows the possibilities of using machine learning methods to build and analyze an authentication system based on the dynamics of keystrokes. The paper substantiates the need to improve the multifactor authentication system. A method of classifying the work of behavioral biometrics for comparison and use of research results is proposed. The basic possibilities of processing and generating dynamic and static signs of the dynamics of keystrokes are considered. Various combinations of feature sets and training samples were tested, and the best combination with an Equal Error Rate (EER) of 4.7% was described. An iterative analysis of the quality of the system allows us to establish the importance of the first characters of the input sequence, as well as the nonlinear relationship between the degree of ranking of the model and EER. The high performance achieved by the boosting model indicates the significant potential of behavioral authentication for further improvement, development and application. The significance of this method, its practical usefulness not only in the task of authentication, development prospects, including the use of neural network methods and data dynamics analysis are presented. Despite the achieved results, there is a need for further work on the model, including the development of additional clustering, classification models, changing the set of features and building a cascade. The importance of the research area, which can make a significant contribution to the development of information security and technology, is emphasized.