CC BY
7Вестник АПК
Агроинженерия -; № 1(25), 2017 " "
УДК 681.324
A. М. Трошков, М. А. Трошков, Д. В. Шлаев, И. В. Самойленко,
B. Е. Рачков, А. П. Жук, И. П. Кузьменко, Д. Н. Резеньков
Troshkov M. A., Troshkov A. M., Shlaev D. V., Samoylenko I. V., Rachkov V. E., Zhuk A. P., Kuzmenko I. P., Rezenkov D. N.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕЛОВЕКА
THE MODELING OF DIGITAL PROCESSING OF HUMAN BIOMETRIC CHARACTERISTICS
Для создания концептуальных положений применения проектируемой биометрической системы предложена модель использования биометрических и антропометрических особенностей биологического организма - человека. Идентификация человека по биометрическим отличиям имеет перспективное направление в криминалистической, медицинской и в сфере защиты информации. Представлены основные области, входящие в состав проектируемой модели. Сформированы два потока требований к биометрии. Применены облачные информационные технологии, показан проект биометрического информационного облака. Для оценки результатов представлен метод сходимости и допуск полученных расчетных единиц. В заключение представлена научно-техническая задача передачи биометрической информации сигналами-переносчиками.
Ключевые слова: биометрическое состояние, идентификация личности, биометрические облачные технологии, сигнально-кодовые конструкции, сходимость результатов, микропроцессорная элементная база.
To create a conceptual framework of application of the designed biometric system the proposed model uses biometric and anthropometric features of biological organisms. Human identification by biometric differences is a promising direction in forensic, medical and protection of information. The main area included in the projected model is presented. Two streams of requirements for biometrics are formed. Cloud information technology is applied; project of the biometric information of the cloud is shown. Method of fusion and the convergence tolerance obtained units of account is presented to evaluate the results. In conclusion the scientific and technical problem of biometric information transmission of the signal vector is studied.
Key words: biometric state,the identification of the person, biometric cloud technology, signal-code constructions, the convergence of the results, microprocessor-based circuitry.
Трошков Александр Михайлович -
кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: troshkov1954@mail.ru
Трошков Михаил Александрович -
кандидат технических наук «ИТ-Видео» г. Ставрополь Тел.: 8-918-750-42-74
Шлаев Дмитрий Валерьевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: shl-dmitrij@yandex.ru
Самойленко Ирина Владимировна -
кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: stvirishka@mail.ru
Рачков Валерий Евгеньевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
Troshkov Alexandr Mihailovich -
Ph. D in technical Sciences, Docent of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Tel.: 8(8652)63-28-90 E-mail: troshkov1954@mail.ru
Troshkov Mikhail Alexandrovich -
Ph. D. in technical Sciences
«IT-Video»
Stavropol
Tel.: 8-918-750-42-74
Shlaev Dmitry Valeryevich -
Ph. D. in technical Sciences, Head of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Tel.: 8(8652)63-28-90 E-mail: shl-dmitrij@yandex.ru
Samoylenko Irina Vladimirovna -
Ph. D. in technical Sciences, Docent of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Теl.: 8(8652)63-28-90 E-mail: stvirishka@mail.ru
Rachkov Valery Evgenievich -
Ph. D. in technical Sciences, Docent of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
58
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
аграрный университет» г. Ставрополь Тел.: 8(8652)63-28-90 E-mail: rw6hlg@mail.ru
Stavropol
Те!.: 8(8652)63-28-90 E-mail: rw6hlg@mail.ru
Жук Александр Павлович -
кандидат технических наук, профессор кафедры информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: alekszhuk@mail.ru
Кузьменко Ирина Петровна -
кандидат экономических наук, доцент кафедры
информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: 11kip11@mail.ru
Резеньков Денис Николаевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры
информационных систем
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652)63-28-90
E-mail: drezenkov@mail.ru
Zhuk Alexander Pavlovich -
Ph. D. in technical Sciences, Professor of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Теl.: 8(8652)63-28-90 E-mail: alekszhuk@mail.ru
Kuzmenko Irina Petrovna -
Ph. D. in economics Sciences, Docent of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Теl.: 8(8652)63-28-90 E-mail: 11kip11@mail.ru
Rezenkov Denis Nikolaevich -
Ph. D. in technical Sciences, Docent of Department
of Informational Systems
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Теl.: 8(8652)63-28-90 E-mail: drezenkov@mail.ru
Йостоинства биометрических идентификаторов на основе уникальных биологических, физиологических енностей человека, однозначно удостоверяющих личность, привели к интенсивному развитию соответствующих средств. В настоящее время самое широкое распространение получили всевозможные считыватели карт (проксимити, Виганда, с магнитной полосой и т. п.). Они имеют свои неоспоримые преимущества и удобства в использовании, однако при этом в автоматизированном пункте доступа контролируется «проход карточки, а не человека». В то же время карточка может быть потеряна или украдена злоумышленниками.
Все это снижает возможность использования СКУД, основанных исключительно на считывателях карт, в приложениях с высокими требованиями к уровню безопасности. Несравненно более высокий уровень безопасности обеспечивают всевозможные биометрические устройства контроля доступа, использующие в качестве идентифицирующего признака биометрические параметры человека (отпечаток пальца, геометрия руки, рисунок сетчатки глаза и т. п.), которые однозначно предоставляют доступ только определенному человеку - носителю кода (биометрических параметров).
1. Разработка модели использования биометрических характеристик человека
Модель применения биометрических характеристик человека представлена из областей (рис. 1):
1 - область выделения
биометрических характеристик;
2 - область обработки и хранения
БХЧ;
3 - область применения БХЧ;
4 - регулятор БХЧ;
5 - область разработанных
требований.
Рисунок 1 - Модель использования биометрических характеристик человека
в
: № 1(25), 2017
Агроинженерия
59
Человек с точки зрения антропологического и биометрического состояния имеет достаточно большое количество биологического состояния биометрических параметров, которые встречаются в природе в единичном состоянии или со значительными отличиями. Идентификацию личности можно применять в криминалистической, медицинской и сфере защиты информации [1, 2, 3]. С той целью в модели выделяют область биометрических характеристик:
Ц - п(1).
Формирование области биометрических характеристик происходит со специалистами медицинского направления. Это формирование имеет важное значение, поскольку биометрические параметры, которые по своей совокупности проектируют биометрическую характеристику, должны быть качественные и иметь отличительные, а может, даже единственные признаки. Отбор ц — п (1) происходит по, представленному на рисунке 2 алгоритму [4].
Регулятор биометрических характеристик осуществляет выбор характеристики для предъявления, кроме того, регулятор осуществляет синтез многофакторности биометрических характеристик, т. е. производит математические операции: сложение, вычитание, умножение и деление, однако необходимо оговорить, что в зависимости от формы представления характеристик математические операции, в частности, могут быть и другими.
Область обработки и хранения биометрических характеристик человека - одна из особых областей, представленных моделью. Обработка характеристик происходит по тем параметрам, в которых представлены выделенные биометрические характеристики. В основном представление характеристик происходит в виде дискретных сигналов, поэтому обработка сигналов - это многочисленные методики и способы, которые в основном полигамны и имеют широкий спектр применения. Такие сигналы обрабатывают программными и машинными способами, а в настоящий момент микропро-
цессорная элементная база позволяет обрабатывать их и, самое главное, имеет перспективное направление.
Как правило, область применения сформированных характеристик представляет узконаправленное действие, в основном - это защита информационных ресурсов, криминалистическая идентификация, методическая диагностика. Это основные области применения, и, как показывает анализ исследовательских работ, они имеют принципиальное значение.
2. Описание алгоритма функционирования модели
Регулятор БХЧ - это практически управляющая система, которая регулизировала выбор выделенной биометрической характеристики для обработки и хранения БХЧ с целью внедрения в область применения для дальнейшего использования.
Однако необходимо, чтобы все области модели функционировали по заданному алгоритму (рис. 3).
По заданному алгоритму еще одна операция 5 является важным звеном модели, так как для контролирования функционирования необходима оценивающая операция, а для оценивания качества работы разработаны требования. Исходя из спектра допуска значений и стремления к истинным значениям (показателей) можно оценить качество работы системы.
Если проанализировать рисунок 2, то можно прийти к выводу, что требования разделяются на два потока [5].
Первый направлен на медицинский отбор:
- единственность, направленная на то, чтобы биометрическая характеристика была отобрана по единственным и неповторимым параметрам составляющих БХЧ;
- различимость - возможность различать те единственные отличия для идентификаций;
- доступность - это необходимость выделения и вывода в разработку;
- возможность обработки - система по своей элементной базе осуществляет операционные действия.
Рисунок 2 - Алгоритм отбора в область БХЧ
60
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
В
Второй поток направлен на область БХЧ [6]:
- выделяемость - возможность без проблемных источников опробировать ц-п;
- сравнимость - возможность хранимой специализированной информации участвовать без искажений в идентификации;
- предельность значений - выполнять и подходить под заданные требования;
- возможность оценки - обработанные данные по своим составляющим параметрам измерять и сопоставлять.
Если предлагаемые характеристики собрать в информационное облако, то это облако подвергается воздействиям (рис. 4).
Внешнему и внутреннему воздействию соответствует «-», а отсюда следует, что есть в предлагаемом облаке и противодействие «+». Под «+» предлагается понимать устойчивое кодирование, а при необходимости шифрование
биометрической информации [7]. Соответствие 1 и 2 потока можно оценить сходимостью результата, т. е. предъявляемые требования должны быть выполнены в пределе сходимости (рис. 5).
Если предел сходимости удовлетворяет необходимым и заданным значениям, то потоки удовлетворяют и имеют место их применения. Ранее это уже подтверждалось математической теорией Фехнера.
Передачу биометрической информации по каналам различной физической природы практически никто не рассматривал, однако эта проблема тоже играет важное значение [3, 8]. Поскольку ранее уже говорилось о преобразовании биометрических характеристик в цифровую форму, то и передачу предлагается осуществлять информационными сигнально-кодовыми конструкциями (СКК) (рис. 6).
Рисунок 3 - Заданный алгоритм функционирования модели
Требование
\
т
^-^ Предел сходимости
Коррекция
Коррекция
Рисунок 4 - Биометрическое информационное облако
Облако биометрии
вх п внх
Облако
преобразования
У СКК —*
Облако синтеза СКК
Физическая природа
Облако каналов
Рисунок 5 - Предел сходимости
Рисунок 6 - Модель передачи биометрической информации сигнально-кодовыми конструкциями
в
;№ 1(25), 2017
Агроинженерия
61
Четыре облачные технологии (см. рис. 6) предлагают формирование биометрических характеристик, преобразование их в цифровой информационный код (ЦИК), основой которой являются устройства кодирования (К) и декодирования (Д).
На основе ЦИК синтезируется СКК устройствами (УСКК) под физическую природу каналов передачи информации в форму, удобную для передачи цифровой информационной части биометрии [9]. Поскольку на передачу цифровой информации воздействуют различного рода помехи, то проектируемая сигнально-кодовая конструкция находится в ансамбле помехоустойчивых сигналов - переносчиков, тем
самым уменьшается до требуемых значений количество ошибок при передаче.
В работе представлены основные области, входящие в состав проектируемой модели цифровой обработки биометрических характеристик человека, сформированы два потока требований к биометрии. Предлагаемые характеристики собраны и представлены с применением облачных информационных технологий, показан проект биометрического информационного облака. Для оценки результатов представлен метод сходимости и допуск полученных расчетных единиц. В результате представлена научно-техническая задача передачи биометрической информации сигналами-переносчиками.
Литература
1. Трошков А. М., Трошков М. А., Токарева Г. В. Биометрическое операционное соглашение // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 2 (22). С. 294-298.
2. Борисова С. Н. Исследование параметров биометрических систем, основанных на различных биометрических признаках пользователей ПЭВМ //Актуальные вопросы современной науки : материалы XXV Международной научно-практической конференции. М., 2014. С. 129-133.
3. Бумбар И. В. Кадровое обеспечение АПК Дальнего Востока в свете выполнения национального проекта «Развитие АПК» // Дальневосточный аграрный вестник. 2007. № 3. С. 12-19.
4. Трошков А. М., Трошков М. А. Концепция проектирования системы биометрического управления для допуска к информационным ресурсам // Инфокоммуникацион-ные технологии в науке, производстве и образовании (Инфоком-6) : сборник научных трудов 6-й международной научно-технической конференции / СКФУ. Ставрополь, 2014. С. 489-494.
5. Томашевич Н. С. Обзор методов биометрической идентификации личности по лицу // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2006. № 8-9. С.40-80.
6. Соловьёв К. А., Ильиных О. Н. Особенности идентификации личности по биометрическим признакам // Вестник Тюменского института повышения квалификации сотрудников МВД России. 2013. № 1. С. 46-48.
7. Кусакина О. Н., Белкина Е. Н. Проблемы конкуренции на региональном рынке АПК // Труды Международного форума по проблемам науки, техники и образования. 2002. С. 112-114.
8. Имамвердиев Я. Н. О. Метод биометрического хеширования на основе ортогональ-
References
1. Troshkov A. M., Troshkov M. A., Tokareva G. V. Biometrie operating agreement // Agricultural bulletin of Stavropol Region. 2016. № 2 (22). P. 294-298.
2. Borisova S. N. Study of parameters of biometrie systems based on different biometrie features of users PC // In collection: actual problems of modern science proceedings of the XXV International scientific-practical conference. The centre of scientific thought; scientific editor I. A. Rudakov. M., 2014. P. 129-133.
3. Bumbar I. V. Staffing AIC the Far East in light of the implementation of the national project «Development of agriculture» // Agrarian Bulletin of the Far Eastern. 2007. № 3. P. 12-19.
4. Troshkov A. M., Troshkov M. A. Concept design of a system of biometric control of access to information resources // Collection of scientific papers of 6th international scientific-technical conference information and communication technologies in science, production and education (InfoCom-6) NCFU. Stavropol, 2014. P. 489-494.
5. Tomashevich N. S. Overview of methods of biometric identification of the person // Neurocomputers: development, application. 2006. № 8-9. P. 40-80.
6. Solovyov K. A., Ilinykh O. N. Peculiarities of identification by biometric characteristics // Bulletin of Tyumen advanced training Institute of Ministry of interior of Russia. 2013. № 1. P. 46-48.
7. Kusakina O. N., Belkina E. N. Problems of competition in the regional market APK // In the book: proceedings of the International forum on problems of science, technology and education. 2002. P. 112-114.
8. Imamverdiyev Ya. N. O. Biometric hashing method based on orthogonal transformations for the protection of biometric templates /
62
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
ных преобразований для защиты биометрических шаблонов / Я. Н. О. Имамвердиев // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2006. № 8-9. С.40-80.
9. Демишкевич Г. М. Роль и место ИКС АПК в реализации приоритетного национального проекта «Развитие Апк» // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий. 2007. № 12. С. 27-29.
Y. N. O. Imamverdiyev // Neurocomputers: development, application. 2006. № 8-9. P. 40-80.
9. Demeshkevich G. M. The role and place of IAS AIC in realization of the priority national project «Development of Agriculture» // Economics of agricultural and processing enterprises. 2007. № 12. P. 27-29.
