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Die automatische Identifikation von Personen auf Grund von persönlichen Merkmalen
René Brüderlin
Inhalt
1.1 Das Prinzip
Das Bedürfnis, Personen einwandfrei und unwiderlegbar zu identifizieren, besteht schon sehr lange. Die Berechtigung, ein Haus zu betreten, einen Schrank zu öffnen, eine Grenze zu überschreiten, Geld von einer Bank zu beziehen, usw. usw. ist immer an die Identität einer Person geknüpft. Diese Identität muss in irgend einer Weise bewiesen werden. In allen diesen Fällen sprechen wir von Verifizierung: Eine Person behauptet, berechtigt zu sein bzw. eine bestimmte Identität zu besitzen, und dies muss verifiziert werden.
Die Polizei kennt diese Fragestellung, z.B. bei Personen, die einen Identitätsausweis vorlegen, dessen Echtheit in Zweifel steht. Es gibt aber im polizeilichen Bereich noch eine andere Fragestellung: Wer ist diese Person, die diese Spur hinterlassen hat, z.B. ein Fingerabdruck, oder wer ist dieser Tote? Hier geht es um eine Suche nach der Identität bzw. um eine Identifizierung.
Im biometrischen Bereich sprechen wir auch vom Vergleich one-to-one (Verifizierung), bzw. vom Vergleich one-to-many (Identifizierung). Im nachfolgenden beziehen wir uns, wo nicht anders vermerkt, in der Regel auf den Vorgang der Verifizierung, der in der nichtpolizeilichen Praxis die grössere Rolle spielt.
1.2 Geschichte
Wohl der älteste Identitäts- und damit Berechtigungsbeweis, der auf einer technischen Einrichtung und nicht auf dem persönlichen Wiedererkennen einer Person beruht, ist der mechanische Schlüssel. Hier beruht der Nachweis der Identität und damit Berechtigung auf einem Besitz. Neuere Ausformungen derselben Kategorie sind alle Arten von Kunststoffkarten, die elektrisch, magnetisch oder optisch lesbar sind. Alle diese Formen von Berechtigungsbeweisen haben heute einen hohen technischen Stand erreicht und sind zum Teil schwer nachzuahmen oder zu fälschen. Es haftet ihnen aber ein prinzipieller Nachteil an: Die technische Einrichtung kann wohl die Identität und Berechtigung der Karte oder des Schlüssels feststellen, aber nicht diejenige des Besitzers oder Überbringers. Mit andern Worten: Besitz kann gestohlen, verloren, oder an Unberechtigte weitergegeben werden.
Diesen Nachteil suchen Systeme zu vermeiden, die nicht auf Besitz, sondern auf Wissen beruhen. Passwörter sind hier die älteste Methode, Identität und Berechtigung zu beweisen. In neuerer Zeit sind diese Verfahren ebenfalls automatisiert worden in Form von Zugangspasswörtern z.B. bei Computern, oder von Persönlichen Identifikations-Nummern (PIN). Der Missbrauch durch Diebstahl ist hier ausgeschaltet, jedoch nicht die Weitergabe an Unberechtigte. Auch reduziert das Notieren von PIN z.B. auf Kreditkarten, das leider trotz Warnung von vielen Benutzern immer noch praktiziert wird, den Sicherheitswert einer PIN praktisch auf Null.
Kombinationen von besitzbasierten und wissensbasierten Systemen reduzieren zwar nochmals die Wahrscheinlichkeit eines Betrugs, schliessen aber den prinzipiellen Mangel nicht aus, dass damit der Überbringer noch immer nicht zweifelsfrei identifiziert ist.
Einziges Mittel, die Identität einer Person unwiderlegbar festzustellen, ist die automatische Erkennung persönlicher Eigenschaften. Wir bezeichnen diese als biometrische Eigenschaften, die Technik dieser Erkennung als Biometrie.
Messbare biometrische Eigenschaften einer Person gibt es viele. Einige davon finden sich in schriftlicher Form in jedem Pass. Sollen Messung und Vergleich mit vorher gespeicherten Daten jedoch automatisch erfolgen, so sind folgende Anforderungen an diese biometrischen Eigenschaften zu stellen:
Unter diesen Voraussetzungen reduzieren sich die denkbaren automatisch erfassbaren Eigenschaften auf wenige, die denn auch alle in der Vergangenheit untersucht worden sind. Die nachfolgende Tabelle gibt dazu eine Übersicht.
Die Qualifikation in der Kolonne Akzeptanz beruht auf bekannten Aussagen von Benutzern, ist aber natürlich subjektiv.
Eine detaillierte Diskussion der Vor- und Nachteile der hier genannten Verfahren sowie des technischen Standes folgt im nächsten Kapitel. Andere Merkmale, wie zum Beispiel die in jedem Reisepass erfassten Gewicht, Grösse, Augenfarbe und Haarfarbe sowie evt. besondere Merkmale fallen ausser Betracht, da sie Kriterien wie Einzigartigkeit, Möglichkeit messtechnischer Erfassung, oder Invarianz nicht erfüllen.
2.1 Registrier- und Verifiziervorgang
Technische Voraussetzungen für die Verifizierung einer Person ist, dass die betreffende Person zuerst als XY im Erkennungssystem registriert und ein Datensatz abgespeichert wurde, der die biometrischen Merkmale festhält.
Jede biometrische Verifizierung beginnt deshalb mit der Registrierung, am Beispiel der Fingerabdruck-Verfahren:
Nun soll verglichen werden, ob die als XY auftretende Person dieselben biometrischen Merkmale aufweist. Dazu ist erforderlich:
Dabei spielen eine Rolle:
Mit moderner Elektronik hat sich die Möglichkeit ergeben, diese Anforderungen weitgehend zu erfüllen. Mikroprozessortechnik, miniaturisierte Kameratechnik, Lasertechnik und anderes mehr haben zur Konstruktion solcher Erkennungsgeräte beigetragen. Der bekannte Preisverfall für elektronische Komponenten hat bewirkt, dass diese Geräte kleiner, preisgünstiger und effizienter wurden. Einzelne handelsübliche Geräte sehen bereits auf eine Entwicklung von über 20 Jahren zurück und sind in ersten Ausführungen vor etwa 15 Jahren erstmals auf dem Markt angeboten worden.
Damit ist die Biometrie in ein Stadium getreten, das als ausgereift und den Kinderkrankheiten entwachsen bezeichnet werden darf.
2.2 Beurteilung von biometrischen Systemen
Obwohl sich diese Werte bei allen bekannten Systemen im Laufe der Entwicklung beträchtlich verbessert haben, bestehen von System zu System grosse Unterschiede, die zum Teil auf die Art der erfassten Merkmale zurückgehen. Leider gibt es für die Erfassung dieser Werte noch keine Normen, es sind allerdings Normierungsbestrebungen im Gang, die aber wegen der Unterschiedlichkeit der Systeme auf erhebliche Schwierigkeiten stossen.
Der am schwierigsten zu erfassende Wert ist die Falsche Rückweisung, da sie in hohem Mass vom Verhalten des Benutzers abhängt. Hier wäre eine Normierung dringend nötig.
2.3 Messtechnische Erfassung biometrischer Merkmale (Sensoren)
Das häufigste Verfahren zur Erkennung biometrischer Merkmale ist bis heute die optische Erfassung. Dabei gelangen geeignete Kameras zum Einsatz, meist miniaturisierte CCD-Kameras, die auf sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung reagieren. Die optische Anordnung richtet sich nach dem zu erfassenden Merkmal:
Neuere Verfahren versuchen vor allem bei der Fingerbilderkennung von der optischen Erfassung, die einen optischen Pfad erfordert und damit die Miniaturisierung des Sensors begrenzt, wegzukommen. Dabei wird auf Wärme, Druck und/oder kapazitive Erfassung ausgewichen. Insbesondere die kapazitive Erfassung scheint vielversprechend zu sein und lässt sich in miniaturisierten Silizium-Chips unterbringen. Sobald diese Verfahren die nötige Genauigkeit, Stabilität und einen adäquaten Preis erreichen, dürften sie die optische Erfassung ergänzen, wenn nicht gar verdrängen. Es ist auch ein Ultraschall- Erfassungsverfahren für Fingerabdrücke bekannt geworden.
Die Unterschrifterkennung arbeitet entweder mit einem druckempfindlichen Tablett, oder erfasst die Koordinaten des Schreibstiftes mit einem Ultraschall- oder elektrischen Verfahren.
Die Stimmerkennung benötigt zur Erfassung lediglich ein Mikrophon ausreichender Qualität.
2.4 Erzeugung von Mustern (templates)
Ein wichtiger Vorgang bei der biometrischen Erkennung ist die Erzeugung von Mustern (engl. templates) bei der Erstregistrierung einer Person. Das Muster dient dem nachfolgenden Vergleich bei der Verifizierung, stellt eine Datenreduktion des ursprünglich aufgenommenen biometrischen Merkmals dar, und soll:
sein. Je besser der dazu verwendete Algorithmus diese sich zum Teil widersprechenden Forderungen erfüllt, desto geeigneter ist das Verfahren. Dem verwendeten Registrierungs- und Erkennungsalgorithmus kommt demnach eine grosse Bedeutung zu.
Mit den vor 15 Jahren, d.h. zu Beginn der Kommerzialisierung dieser Verfahren verfügbaren Mikroprozessoren war es verhältnismässig schwierig, Algorithmen zu finden, die genügend rasch und genau arbeiteten. Noch heute sind zahlreiche Geräte mit einem schnellen PC verbunden, der die Rechenarbeit ausführt. Die Forderung nach unabhängig von einem PC arbeitenden Geräten (wie zum Beispiel im Bereich physischer Zutrittskontrollen erforderlich) führte in der Vergangenheit bei einzelnen Herstellern dazu, den Algorithmus in eine kundenspezifische integrierte Schaltung (ASIC) zu integrieren.
Seit neuerer Zeit stehen jedoch Mikroprozessoren zur Verfügung, die klein und bezüglich Stromversorgung anspruchslos genug, anderseits mächtig genug sind, solche Algorithmen zu bewältigen. Deshalb können jetzt autonome Geräte konzipiert werden, ohne den teuren Weg der Integration in einem ASIC zu beschreiten.
2.5 Sicherheit der Verifizierung
Für eine Reihe von Anwendungen stellt die Verifiziersicherheit (Falsche Akzeptanz) kein dominierendes Problem dar, sei es dass mehrere Verifizierverfahren kombiniert werden, oder dass die Sicherheitsanforderungen aus der Natur der Sache nicht hoch sind.
Andere Anwendungen, insbesondere im öffentlichen Bereich, erfordern sehr hohe Sicherheiten.
Die Prüfung der Sicherheit eines Algorithmus stellt ein besonderes Problem dar. Ein einzelner Anwender ist in der Regel nicht in der Lage, die Werte der Falschen Akzeptanz eines Herstellers zu überprüfen, da er dazu über Tausende von Merkmalen (und damit Personen) verfügen müsste, um statistisch relevante Aussagen zu erhalten.
Seriöse Hersteller verwenden zur Sicherheitsprüfung umfangreiche Datenbanken von Merkmalen und publizieren gelegentlich auch die entsprechenden Resultate. Leider gibt es bis heute nur wenig unabhängige Prüfanstalten, die gültige Sicherheitsprüfungen durchführen können.
3.1 Hand- und Fingergeometrie
Die Handgeometrie ist eines der ersten Verfahren, die auf dem Markt bekannt wurden. Das Gerät, genannt ID3D von Recognition Systems in den USA, erfordert das Einführen der rechten Hand, wobei die Finger von Führungsstiften positioniert werden, und erfasst die Dimensionen der aufliegenden Hand mit Kamera und Spiegel. Daraus wird ein Datensatz von 9 Bytes Länge abgeleitet, der unter einer Kennung als Identifikator der Person abgelegt wird.
Das Gerät kann autonom arbeiten und speichert bis 20’000 Handmuster. Der Verifikationsvorgang besteht in der Bekanntgabe der Identität der Person (z.B. durch Eingabe einer PIN) und dem Auflegen der Hand, deren Dimensionen dann mit dem gespeicherten Datensatz verglichen werden.
Hauptvorteil des Geräts sind seine Geschwindigkeit, der bezüglich Platz anspruchslose Datensatz sowie die gute Akzeptanz beim Benutzer, dessen Privatsphäre in keiner Weise tangiert wird. Bedenken bestehen höchstens hygienischer Art (Auflegen der ganzen Hand auf eine Platte).
Die Kennwerte des Geräts sind:
Das Gerät hat, da es das erste mit sehr kurzer Verifizierzeit war, eine recht hohe Verbreitung gefunden. Der hohe Wert der Falschen Akzeptanz (obwohl vom Hersteller bestritten) macht es aber untauglich für bestimmte Anwendungen. Das Gerät ist nur für die rechte Hand eingerichtet.
Von Personen, die mit der Entwicklung des Handgeometriegeräts befasst waren, ist unter dem Namen Digi-2 ein Gerät zur Erfassung der Geometrie zweier Finger herausgebracht worden, das in der Schweiz gefertigt wird. Auch hier sind Erfassung und Verifizierung der Abmessungen gemeint, und nicht etwa des Fingerabdrucks. Das Gerät ist noch nicht weit verbreitet, genaue Zahlen über die Herstellerzahlen hinaus sind nicht bekannt.
3.2 Venenprüfung
Es ist bekanntgeworden, dass an der Erkennung des Venenmusters des Handrückens gearbeitet wird. Die Venen werden mit einer Infrarotkamera erfasst und das Muster zu einem Datensatz verarbeitet. Es sind noch keine weiteren Daten bekannt.
3.3 Augennetzhaut-Erfassung
Unter dem Namen Eyedentify ist seit über 10 Jahren ein Gerät bekannt, das mittels eines Laserstrahls die Augennetzhaut des Benutzers abtastet und daraus ein Muster von 256 Bytes Länge ableitet, das hernach zur Verifikation dient. Das Gerät weist die folgenden Daten auf:
Das Gerät erfordert einen Minimalabstand zum Auge von ca. 10 cm, weswegen die Positionierung relativ zum Benutzer eine grosse Rolle spielt. Brillen und Kontaktgläser sollen die Funktion des Geräts nicht beeinträchtigen. Die Fälschungssicherheit ist sehr hoch.
Das Gerät ist dennoch nicht weit verbreitet, da es vom Benutzer als invasiv wahrgenommen und deshalb nur schlecht akzeptiert wird.
3.4 Augeniris-Erfassung
Eine Kamera nimmt die Iris des menschlichen Auges auf, die etwa 6 mal soviel unterscheidbare Merkmale enthält wie die Netzhaut oder der Fingerabdruck. Das Verfahren kann also hochsicher gestaltet werden. Die Positionierung des Auges geschieht meist mit einem Spiegel, d.h. der Benutzer muss für entsprechende Positionierung für die korrekte Aufnahme des Auges sorgen. Der Einsatz dieser Geräte ist bis heute eher beschränkt, da sie zur Zutrittskokntrolle bei Türen eher kostspielig sind. Gegenüber andern Verfahren hat die Iriserkennung den Vorteil, berührungslos zu sein.
3.5 Erfassung von Gesichtszügen
Hier sind zwei Ansatzpunkte möglich:
Heute sind einige derartige Verfahren im Handel erhältlich. Die im Vergleich recht hohen FAR-Werte zeigen jedoch, dass dieses Verfahren für eine Türöffnung eher ungeeignet ist. Es wird deshalb vor allem als Suchmittel für unerwünschte Personen (Blacklist-Vergleich) eingesetzt.
Verschiedene Universitätsinstitute befassen sich mit dem Problem.
3.6 Fingerabdruck
Grundsätzlich erfolgte die Erfassung des Fingerabdrucks bis vor kurzer Zeit meist optisch: Der Finger wird auf ein Prisma gelegt; an den Berührungsstellen der Haut mit dem Prisma wird Licht gestreut, statt totalreflektiert, und das entstehende Bild wird mit einer CCD-Kamera aufgenommen.
Es sind andere Aufnahmeverfahren bekanntgeworden, wie Wärme/Druck- sowie kapazitive Verfahren, die mit Sensor-Halbleiitern arbeiten, und Ultraschall-Aufnehmer. Das Ultraschallverfahren ist wegen seines hohen Preises bis heute nicht eingesetzt worden. Die übrigen Verfahren mit Halbleitersensoren sind zwar fabrikatorisch wegen der Integrationsfähigkeit interessant, anderseits aber im praktischen Betrieb häufig zu wenig robust (empfindlich auf elektrostatische Entladungen).
Die anschliessende Bildverarbeitung und Verifikation kann auf grundsätzlich zwei Arten erfolgen:
In beiden Fällen werden ähnliche Sicherheitswerte erreicht; die Verifikationszeit kann jedoch im ersten Fall etwas länger sein.
Geräte sind mehrere bekanntgeworden. Das früheste Gerät stammt wohl von Identix Inc., Kalifornien, mittlerweile bereits in fünfter Generation auf dem Markt. Die Geräte verarbeiten den Vergleichsalgorithmus in einem integrierten Industrie-PC, wodurch sie von extern angeschlossenen Computern unabhängig, d.h. autonom sind. Andere Systeme sind von Sagem (Frankreich), Startek (Taiwan), Dermalog (Deutschland), Dermoprint (Ungarn), usw.
Nur wenige Hersteller bieten eine sogenannte Lebendfinger-Erkennung an. Dabei geht es darum, zu verhindern, dass eine Verifizierung mit einer Kopie (z.B. in Silikon) oder im Extremfall mit dem abgeschnittenen Finger einer registrierten Person erfolgen kann. Um tote oder nachgeahmte Finger von lebenden zu unterscheiden, stehen zwar verschiedene Merkmale zur Verfügung, aber lange nicht alle sind einsetzbar, da
sind. Bekanntgeworden sind Erfassung der Farbe der Haut, ihrer elektrischen Eigenschaften und ihrer Reflexionseigenschaften. Da mit der Erhöhung der Sicherheitsschwelle durch Lebendfingerprüfung automatisch die Zahl der falschen Rückweisungen steigt, werden diese Verfahren in der Praxis nur sehr selten eingesetzt.
3.7 Andere physiologische Eigenschaften
Es werden weitere Versuche unternommen mit biometrischen Merkmalen, die zum Teil recht exotisch anmuten. So sind bekannt geworden:
4. Geräte zur Erfassung von Verhaltensmustern
Das Problem bei der Erfassung von Verhaltensmustern liegt in der Trennung variabler von invarianten Anteilen. Das macht sie in der Regel den physiologischen Merkmalen unterlegen, und sie sind deshalb nur in bestimmten Anwendungen wirklich interessant.
4.1 Unterschrift
Attraktiv sind diese Verfahren, weil die Unterschrift vor allem in Bankkreisen als Identifikationsmerkmal schlechthin im Gebrauch ist. Die Geräte erfassen jedoch nicht nur, wie etwa ein Bankkassier, das Bild der fertigen Unterschrift, sondern zusätzlich die Dynamik der Bewegungen im Moment des Unterschreibens.
Es wurden mehrere Geräte dieser Art bekannt. Die Werte der Falschakzeptanz liegen recht hoch (bis 10%), was aber für die anvisierten Applikationen - vor allem im Bankbereich, wo noch andere Mittel der Verifikation eingesetzt werden - meist genügt. Für viele Applikationen scheidet das Verfahren jedoch aus, da es Platz und Zeit beansprucht und im Fall von Analphabeten (Drittweltländer) unbrauchbar ist.
4.2 Stimmerkennung
Der wesentliche Vorteil der Stimmerkennungsverfahren liegt in der leichten Verfügbarkeit des Erfassungsgeräts: Ein Telefonapparat genügt. Falscherkennungsraten und Falsche Rückweisungen sind jedoch noch so hoch, dass sie höchstens als Ergänzung zu andern Identifizierungsverfahren in Frage kommen. Die Geräte analysieren den Energieverlauf und die spektrale Entwicklung meistens eines bestimmten gesprochenen Wortes. Die Geräte weisen entweder eine hohe Toleranz (und entsprechend geringe Sicherheit) auf, oder arbeiten mit hohen Falschrückweisungsraten.
4.3 Tastaturanschlag
Verschiedene Versuche wurden gemacht, den Anschlag auf einer PC-Tastatur, der individuell ist, als Erkennungsmerkmal zu verwenden. Zwei Probleme bieten dabei Schwierigkeiten:
Nach unsern Informationen sind keine marktgängigen Produkte mit dieser Technologie bekanntgeworden.
4.4 Zusammenfassung
Überblickt man die Entwicklung des Marktes in den vergangenen 10 Jahren, so waren folgende Produkte bisher am erfolgreichsten:
Handgeometrie und Fingerabdruck wurden am häufigsten eingesetzt. Offenbar wird auch von einem breiteren Publikum die Verwendung der eigenen Hand als Verifikationsmittel am ehesten akzeptiert.
Augennetzhaut-Erkennung wird nur in Hochsicherheits-Umgebungen eingesetzt und hat demnach keine grössere Verbreitung erlangt.
Ernsthaft werden Gesichtserkennung und Augeniris-Erkennung für verschiedene Einsätze untersucht, aber grössere Anwendungen sind noch nicht bekannt.
Alle übrigen Verfahren, so interessant sie im Einzelfall auch sein mögen, haben bis jetzt keine nennenswerte Verbreitung gefunden.
5. Anwendungen
Grundsätzlich sind die Anwendungsfälle für biometrische Systeme sehr zahlreich. Überall da, wo die Identität einer Person zweifelsfrei festgestellt werden soll, bieten solche Systeme klare Vorteile. Warum diese Art der Identifikation noch nicht weit verbreitet ist, hat wohl mehrere Gründe:
Immerhin sind in den letzten Jahren doch einige grössere Anlagen bekanntgeworden. Hier einige Beispiele:
5.1 Zutrittskontrolle
Die ersten Verwender biometrischer Systeme zur Zutrittskontrolle zu Gebäuden und Anlagen waren verschiedene Armeen sowie hochsicherheitsbewusste Betreiber, wie z.B. Banken und Kernkraftwerke.
Mehr und mehr setzt sich allerdings nun die Erkenntnis durch, dass Biometrie nicht nur für solche Hochsicherheitsanwendungen Vorteile bietet, sondern aufgrund der bequemen Handhabung (‘der Schlüssel ist immer dabei’) auch andere Einsatzfälle abdecken kann. So sind Industrien und Dienstleistungsbetriebe dazu übergegangen, den Zutritt ihres Personals, ja selbst der Kunden oder Besucher, biometrisch zu kontrollieren.
Es steht zu erwarten, dass die Ausbreitung in diesem Gebiet in den nächsten Jahren stark anwachsen wird. Trotzdem wird dies nie ein Massenmarkt werden, da die Anzahl der Geräte pro Fall meist begrenzt ist auf die Anzahl der zu sichernden Türen.
5.2 Zeiterfassung
Von Fachleuten wird angenommen, dass in Europa in Betrieben mit Zeiterfassung durch Betrug (Erfassung durch den ‘guten Kollegen’) etwa eine Arbeitsstunde pro Angestellten und Woche verloren geht. Viele Geschäftsleitungen wollen diese Zahlen zwar nicht akzeptieren, der Betrug findet aber trotzdem statt. Gerade Betriebe mit stark wechselndem, saisonalem und temporärem Personal bieten hier besondere Angriffsflächen.
Biometrische Zeiterfassung schaltet diese Art von Betrug vollständig aus. Es liegen uns Berechnungsbeispiele vor, bei denen biometrische Zeiterfassungsanlagen durch Eliminierung von Zeitbetrug in weniger als 6 Monaten amortisiert waren. In den USA wird geschätzt, dass in naher Zukunft etwa 10% aller Zeiterfassungsanlagen auf Biometrie umgestellt werden.
5.3 Grenzübertritte, Identitätskarten und Pässe
Die Problematik dieser Anwendungen besteht einerseits in der biometrischen Erfassung einer sehr grossen Zahl von Personen. Anderseits kann das Fehlen einer Normierung ein Hindernis sein, wenn die biometrischen Systeme verschiedener Staatsgrenzen vereinheitlicht werden sollen. Diese Fragen sind zum Teil noch ungelöst.
5.4 Auszahlung von Sozialgeldern
Die Auszahlung von Sozialgeldern und staatlichen Pensionen ist in vielen Ländern mit einer erheblichen Betrugsrate verbunden. Es werden Gelder ausbezahlt an Verstorbene, an nicht Berechtigte, und es werden an Berechtigte Gelder doppelt ausbezahlt. Auf diese Weise kann beträchtlicher Schaden für den Staat entstehen, in Einzelfällen bis zur Höhe der rechtens auszuzahlenden Beträge.
Dabei ist allerdings zu beachten, dass Verifikationssysteme (one-to-one) der beschriebenen Art nicht verhindern können, dass Personen sich mehrfach in ein solches Sozialprogramm eintragen lassen. Die Verifikationsmethode one-to-one ist deshalb zu kombinieren mit einer Suchmethode (one-to-many) beim Einschreiben, die (z.B. auf Grund des Fingerabdrucks) die mehrmalige Eintragung verhindert. Dazu sind in letzter Zeit Lösungen bekanntgeworden, die mit wesentlich weniger Aufwand auskommen als die für polizeiliche Aufgaben entwickelten sogenannten AFIS (Automated Fingerprint Identification Systems), die aber auch weniger leisten, da sie nicht forensischen Ansprüchen genügen müssen.
Das gleiche Problem ist bei Identitätskarten und Pässen zu lösen.
5.5 Sicherung von Computern und Datennetzen
In einschlägigen Kreisen ist allgemein bekannt, dass die Sicherung von Daten mit Passwörtern, wie sie heute meistens geschieht, äusserst problematisch ist. Wenn sie nicht daran gehindert werden, verwendet die Grosszahl der Benutzer triviale Passwörter, wie den Vornamen, das Geburtsdatum und dergleichen. Wird die Verwendung trivialer Kombinationen softwaremässig ausgeschlossen, und wird ein regelmässiger Wechsel des Passwortes oder PIN zu häufig erzwungen, so beginnen die Benutzer die Passwörter aufzuschreiben, oft am Computer oder Terminal selbst, oder dann zumindest in der obersten Schublade des Schreibtisches. Damit sinkt der Sicherheitswert auf praktisch Null.
Und Hand aufs Herz: Welcher Benutzer hat nicht schon sein Passwort übers Telefon einem Kollegen oder einer Sekretärin mitgeteilt, damit diese schnell etwas nachsehen konnten!
Es sind Beispiele aus nichteuropäischen Ländern bekannt, wo Passwörter in Bankensystemen Anlass zu ausgedehnten Betrügereien waren. Potentiell ist dies auch in der westlichen Welt möglich.
Etwas mehr Sicherheit bieten kartenbasierte Zugriffskontrollen, die bereits eine recht grosse Verbreitung gefunden haben, unter anderem auch wegen des günstigen Preises dieser Geräte. Besitzesbasierte Sicherungssysteme haben jedoch inhärente Nachteile, wie vorstehend bereits dargestellt wurde.
In jüngster Zeit, und gefördert von den fallenden Preisen, sind jedoch vor allem Fingerabdruck-Systeme in Zusammenhang mit Datenschutz auf Computern bekannt geworden. Hier eröffnet sich für biometrische Systeme ein Massenmarkt.
Drei Anwendungsfelder sind hier vor allem im Blickwinkel:
5.6 Andere Verifizierungsaufgaben
Manch neue Anwendung ist in der letzten Zeit zum Vorschein gekommen. Biometrische Systeme sind überall dort denkbar, wo es um zuverlässige Verifizierung einer Person geht.
6. Wirtschaftliche Überlegungen
Sind biometrische Sicherheitssysteme teuer?
Die Verwertung biometrischer Merkmale zur Erkennung von Personen wird immer teurer bleiben als das Lesen von Ausweiskarten mit einem Magnetstreifen oder einem andern physikalischen Speichermedium. Das ergibt sich aus der Komplexität der Aufgabe. Dabei ist ein Kostenvergleich natürlich nur zu ziehen bei in etwa vergleichbaren Herstellungs-Stückzahlen, und in dieser Hinsicht sind die biometrischen Geräte bis heute noch deutlich im Nachteil.
Ein Vergleich lediglich der Stückkosten solcher Geräte ist jedoch kaum aussagekräftig. Vielmehr sollten weitere Faktoren in die Kalkulation eingehen, wie zum Beispiel:
Die Installationskosten sind in den meisten Fällen weder wesentlich höher noch tiefer als bei konventionellen Systemen.
Die Einführungskosten dürften höher liegen, da zu berücksichtigen ist, dass die Benutzer zunächst einzeln registriert werden müssen, und da der Gewöhnungsbedarf mindestens heute noch höher liegt. Allerdings darf nicht vergessen werden, dass auch z.B. beim seinerzeitigen Einführen von Magnetkarten ein Gewöhnungsbedarf entstand, der heute, nachdem breite Teile der Bevölkerung mit Magnetkarten oder ähnlichen Systemen vertraut sind, vernachlässigbar ist.
Gegenüber besitzesbasierten Systemen sind jedoch die Betriebskosten biometrischer Systeme wesentlich geringer. Es entfällt der Ersatz, die Neuausgabe und die Verwaltung von Karten. Die biometrischen Merkmale sind digital gespeichert und lassen sich ebensoleicht löschen wie validieren und devalidieren.
Auch gegenüber Passwortsystemen sind biometrische Systeme im Betrieb günstiger, da die Administration des Passwortwechsels entfällt.
Die Lebensdauer der Systeme ist mit konventionellen Systemen vergleichbar, beide Arten sind von Abnützung und Verschmutzung betroffen, beide basieren auf Elektronik mit ihrer zwar begrenzten, aber doch langen Lebensdauer.
Ein schwieriges Thema stellt die Abschätzung von Kosteneinsparungen durch Vermeidung von Betrug dar. Während etwa bei Kreditkartensystemen die Höhe der durch Betrug entstehenden Kosten den Banken meist bekannt ist (wenn sie auch in der Öffentlichkeit kaum diskutiert wird), ist Betrug bei Zeiterfassung nur schwer abschätzbar und in den wenigsten Fällen genau bekannt. Konkret kann etwa die Vermeidung von Diebstahl bei Zutrittskontrollsystemen errechnet werden: Ein grosses Softwarehaus errechnete den Verlust, den der Diebstahl von PCs aus den Büroräumen verursachte und rechtfertigte damit die Investition in ein biometrisches Zutrittskontrollsystem.
Ein Rechenbeispiel:
Im bereits früher erwähnten Fall der Zeiterfassung von 7‘500 Mitarbeitern einer Supermarktkette wird die Annahme zugrunde gelegt, dass pro Mitarbeiter und Woche durch Betrug eine Arbeitsstunde zuviel registriert wird. Bei mittleren Arbeitszeitkosten von US$ 80.00 soll die Amortisationszeit einer Anlage, die diesen Betrug verhindert, nicht mehr als 6 Monate betragen. Dies ergibt, dass die Investition samt Einführungskosten den Betrag von 15 Mio. US$ erreichen darf. Umgerechnet auf die hier vorhandenen 500 Standorte dürfen pro Standort rund US$ 30'000 investiert werden, was für ein aktuelles biometrisches System weit mehr als ausreichend ist.
7.1 Marktaussichten
Man braucht keine prophetischen Gaben zu haben, um den biometrischen Systemen eine rasante Aufwärtsentwicklung vorauszusagen. Mit der Verfügbarkeit immer billigerer, kleinerer und einfacher zu handhabenden Systeme werden diese Technologien besitz- und wissensbasierte Systeme in sehr vielen Bereichen sicher nicht vollständig ablösen, aber teilweise ersetzen oder mindestens ergänzen. Genau so wie sich der Benutzer an Magnetkarten, Chipkarten und Passwörter gewöhnt hat, wird er sich an die biometrische Verifikation, die heute für viele noch einen Hauch von Science Fiction hat, gewöhnen. Bequemlichkeit und Sicherheit dieser Systeme dürften schliesslich auch die Skeptiker davon überzeugen, dass es sich um natürliche Verfahren der automatisierten Erkennung von Personen handelt.
Die Erfassung biometrischer Eigenschaften ist technisch nicht unproblematisch. Das bedeutet, dass sie mit einem apparativ recht hohen Aufwand verbunden ist, um zuverlässig zu arbeiten. Dies ist aber kein prinzipielles Ausbreitungshindernis, da Preiszerfall der Elektronik und Miniaturisierung weiter fortschreiten und damit immer weitere Anwendungsbereiche freigeben.
7.2 Normierung biometrischer Systeme
Ein Problem besonderer Art stellt die Normierung dar. Zunächst müsste sicherlich die Erfassung der relevanten Qualitätsmerkmale (Falscherkennung, Falsche Rückweisung, Geschwindigkeit der Registrierung und Verifizierung) so normiert werden, dass die Daten verschiedener Hersteller vergleichbar werden. Dies scheint eher möglich als die Normierung von Erkennungsalgorithmen, die notwendig wird, wenn Verfahren auf internationaler Basis (Sicherung von Pässen, Frontzugang von Geldausgabeautomaten) eingesetzt werden sollen. Aus begreiflichen Gründen ist heute kein Hersteller bereit, seinen Erkennungsalgorithmus zu publizieren, da dieser
Ob auf einem übergeordneten Niveau Algorithmen zu harmonisieren und danach zu normieren sind, ist wohl - bei der Unterschiedlichkeit heutiger Systeme - sehr fraglich. Eine Lösung dieses Problems könnte darin bestehen, dass ein in einem Auswahlverfahren ausgesuchter Hersteller seinen Algorithmus lizenziert und damit für andere Hersteller zugänglich macht. Hier harren noch einige Probleme der Lösung.
7.3 Datenschutz
Die Hinterlegung biometrischer Eigenschaften einer Person tangiert deren Persönlichkeitsrechte und wird deshalb bezüglich Datenschutz relevant. Dies gilt besonders für alle Fingerabdrucksysteme, deren Nähe zur polizeilichen Tätigkeit solche Fragen als naheliegend erscheinen lässt. Nicht auf Fingerabdruck basierte Systeme sind zum vornherein weniger verdächtig, obwohl sich auch hier die gleiche Frage stellen lässt.
Folgendes lässt sich dazu sagen:
Nach Auskunft von Spezialisten des Datenschutzes ist die Hinterlegung eines biometrischen Musters dann unbedenklich, wenn dies freiwillig geschieht und die diesen Dienst anbietende Organisation offenlegt, was sie mit der hinterlegten Information tut. Ausserdem sollte die Anwendung in einer Verifizierung vom Willen der betreffenden Person abhängen, also nicht unerkannt vorgenommen werden. Dieses Erfordernis erfüllen nicht alle Systeme in gleicher Weise. Gerade die berührungslosen Systeme (Augeniris, Gesichtserkennung) bieten hier Anlass zu Diskussionen.
Die Fingerabdruckmethoden stehen besonders im Schussfeld, wie oben angeführt. Dazu kann festgehalten werden, dass das hinterlegte Muster die Rekonstruktion des Fingerabdruckbildes nicht zulassen sollte. Ist dies gewährleistet, so ist das Muster für polizeiliche Suchzwecke wertlos und damit bezüglich Datenschutz unbedenklich, da es nur in Kooperation mit der registrierten Person verwendet werden kann.
Völlig unbedenklich sind biometrische Systeme insbesondere dann, wenn das biometrische Muster nicht in einer Datenbank, sondern auf einer Karte gespeichert wird, die der Besitzer mit sich trägt (Kreditkarte zum Beispiel).
Etwas anders liegt die Situation bei Systemen, die in der Lage sind, Suchvorgänge in Datenbanken (one to many) durchzuführen. Hier gelangen wir an die Grenze dessen, was eine private Organisation zulässigerweise durchführen darf. Diese Fragen sind jedoch von der örtlichen Gesetzgebung abhängig: Die Vereinigten Staaten lassen diesbezüglich viel mehr Freiheit für private Organisationen zu als die europäischen Länder.
8. Glossar biometrischer Begriffe
© René Brüderlin, 1999-2001