CC BY
0УДК 004.056.2
ПРОГРАММНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ ДЛЯ БИОМЕТРИЧЕСКОЙ АУТЕНТИФИКАЦИИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ПО ПОВЕДЕНЧЕСКИМ
ХАРАКТЕРИСТИКАМ
ПУЛКО ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА
к.т.н., доцент кафедры защиты информации БГУИР, Минск, Беларусь
ЛАХ АЛЕКСАНДР МАКСИМОВИЧ
учащийся Национального детского технопарка, Минск, Беларусь
РУМАС СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ
учащийся Национального детского технопарка, Минск, Беларусь
Аннотация. Рассмотрены методы биометрической аутентификации, основанные на уникальности физиологических характеристик человека и обладают преимуществами по сравнению с другими методами аутентификации, что обуславливает актуальность данной темы. Уникальность физиологических и поведенческих характеристик человека гарантирует, что каждый человек имеет свой собственный биометрический профиль, который отличает его от всех остальных. Представлен результат работы в рамках исследовательского проекта по разработке надежного и эргономичного программного приложения для биометрической аутентификации с использованием уникальных идентификационных черт поведения пользователя при работе на клавиатуре. Исследовались такие характеристики клавиатурного почерка, как скорость ввода, динамика ввода, частота возникновения ошибок при вводе.
Ключевые слова: биометрическая аутентификация, биометрические данные, поведенческие характеристики, клавиатурный подчерк, язык программирования Python.
С каждым годом биометрическая аутентификация набирает всё большую популярность. По сравнению со стандартными методами аутентификации (пароль, ключ-карта) биометрическая аутентификация надёжнее, так как её тяжело украсть или подделать. Последние несколько лет такой способ подтверждения личности появляется в банках, метро, терминалах оплаты, предприятиях. Это даёт возможность не носить нужные документы или карты оплаты, а подтверждать, что какое-либо действие хотите совершить именно вы, используя биометрические характеристики.
Было предложено разработать свое надежное и эргономичное программное приложение для биометрической аутентификации с использованием уникальных идентификационных черт поведения пользователя по клавиатурному подчерку. Для чего были исследованы основные функции и возможности динамических систем биометрической аутентификации, основные факторы аутентификации по клавиатурному подчерку, методы сбора данных о поведении пользователя, популярные атаки на системы доступа в информационных системах и существующие решения на IT-рынке, правовой аспект и т.д. [1].
Различают такие технологии биометрической аутентификации на основе поведенческих характеристик, как:
- анализ рукописного текста - возможность полного перебора, доступная компьютеру, позволяет автоматически выделить значимые признаки, почерка человека, который содержит достаточное число индивидуальных признаков, позволяющих надежно идентифицировать человека по частным особенностям почерка,
- анализ нажатия клавиш «KeyStroke» - суть метода заключается в анализе и хранении особенных паттернов использования устройства самим пользователем, анализе силы нажатия
на клавиши и время удержания клавиш, почерк на клавиатуре определяется временем между нажатиями клавиш [2],
- анализ движений мыши - пользователь перемещает курсор мыши по сложной кривой и с изменяющейся в процессе перемещения скоростью, кривая движения курсора и скорость движения обусловлены рядом физиологических и психологических факторов,
- анализ голоса - анализ тона, высоты и других особенностей голоса и сравнение их с контрольной записью для подтверждения личности пользователя,
- анализ походки - в настоящее время большинство смартфонов имеют встроенные датчики (например, акселерометр и гироскоп), которые можно использовать для записи информации о походке пользователя; для аутентификации пользователю не нужно совершать каких-то явных действий, поскольку устройство постоянно получает верификационные данные, пока он идет, скажем, на работу или в супермаркет.
Разработка системы биометрической аутентификации по клавиатурному подчерку включает в себя несколько важных аспектов, включая безопасность, удобство использования и эффективное управление биометрическими данными. Для работы использовался унифицированный язык моделирования UML, инструмент PyCharm IDE, разработанный компанией JetBrains, язык программирования Python 3.10, для работы с базами данных библиотека NumPy, библиотека KeyBoard для обработки событий, полученных с клавиатуры, библиотека WX (wxPython) для создания пользовательского интерфейса.
В процессе работы была разработана UML диаграмма программного приложения KeyAuth, представленная на рисунке 1 [3].
Рисунок 1 - UML диаграмма программного приложения KeyAuth
Разработанная система биометрической аутентификации по клавиатурному подчерку KeyAuth состоит из трех компонентов: программа пользовательского интерфейса, программа записи биометрических данных, программа сопоставления [4]. Основным компонентом является программа пользовательского интерфейса, которую запускает пользователь. Программа записи биометрических данных и программа сопоставления запускается программой пользовательского интерфейса без участия пользователя. Для пользователя процесс запуска компонентов во время работы основной программы незаметен.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
В программу пользовательского интерфейса входит 4 меню (далее - Панели):
1. Панель приветствия. Пользователю предлагается пройти аутентификацию, или зарегистрировать биометрические данные, если таковой регистрации нет.
2. Панель регистрации фразы. Первый этап регистрации биометрических данных. Пользователь предоставляет системе фразу пароля.
3. Панель регистрации биометрических данных. Второй этап регистрации биометрических данных. Пользователю предлагается нажать на соответствующую кнопку и напечатать пароль. Пользователю требуется напечатать пароль 5 раз.
4. Панель аутентификации пользователя. Пользователю предлагается напечатать пароль (такой же, какой и при регистрации биометрических данных) и нажать на соответствующую кнопку. Далее пользователю сообщается прошёл ли он аутентификацию или нет.
KeyAuth позволяет обеспечивать биометрическую аутентификацию пользователей по поведенческим характеристикам, посредством их предварительной регистрации. При прохождении аутентификации программа использует данные о клавиатурном подчерке пользователя, фиксируя такие характеристики, как время нажатия и отпускания клавиш, скорость нажатия, интервалы между нажатиями. Если при аутентификации пользователь набрал нужный процент схожести с теми данными, которые он зарегистрировал при первом запуске, то пользователю сообщается об успешной аутентификации, в противном случае пользователю сообщается об ошибке аутентификации.
При сравнении данных биометрического кандидата с биометрическими эталонами система аутентификации использвали алгоритм динамической трансформации временной шкалы (dynamic time warping; DTW). Этот алгоритм позволяет найти оптимальное соответствие между временными последовательности, а также вычислять % схожести, что и требуется для работы системы аутентификации. При регистрации и при аутентификации для записи эталона (эталонов) и записи данных биометрического кандидата соответственно использовался алгоритм записи биометрических данных. Программа записывает такие данные, как нажатая клавиша, разница (в миллисекундах) между моментом нажатия и начала записи данных и время удержания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Современные методы биометрической аутентификации: обзор, анализ и определение перспектив развития [Электронный ресурс.] - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-metody-biometricheskoy-autentifikatsii-obzor-analiz-i-opredelenie-perspektiv-razvitiya. Дата доступа 12.06.2024.
2. Довгаль, В. А. Захват параметров клавиатурного почерка и его особенности / В.А. Довгаль // Информационные системы и технологии в моделировании и управлении: сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф., 5-7 июня 2017, г. Симферополь : АРИАЛ, 2017. - С. 230-236.
3. Пулко, Т.А. Алгоритмы распознавания клавиатурного почерка для систем биометрической аутентификации // Т.А. Пулко, А.М. Лах, С.С. Румас / «Наука, техника и образование», издательство «Проблемы науки», № 2 (94), 2024, с. 39-42.
4. Пулко Т А., Лах А.М., Румас С.С. "KeyAuth". Заявка №d20240117 от 26.07.2024. Национальный центр интеллектуальной собственности Республики Беларусь о добровольной регистрации и депонировании объекта авторского права/объекта смежных прав
УДК 69.002.5
ВЛИЯНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НА ПОДДЕРЖАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА
ШАВАНОВ ИВАН ДМИТРИЕВИЧ
Студент кафедры наземных транспортно-технологические машин, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. В настоящей статье описана процедура проведения регулярного технического обслуживания спецтехники, которая оказывает существенное влияние на работоспособность, эффективность эксплуатации и долговечность использования наземных транспортно-технологических машин. На примере фронтального погрузчика показан фронт работ, проводимых при ежедневном и последующих технических обслуживаниях. Рассмотрены условия, при которых производится увеличение числа осмотров и обслуживания техники, за счет ее повсеместного распространения.
Ключевые слова: дорожно-строительные машины, строительная техника, техническое обслуживание, спецтехника, фронтальный погрузчик
Дорожно-строительная отрасль немыслима без современного комплекта наземных транспортно-технологических машин. Технический прогресс способствовал повышению производительности технологий в дорожном строительстве и технического уровня оснащения дорожно-строительной техники [1]. Совершенствование конструктивных и эксплуатационных свойств, повышение эффективности технического процесса и производительности наземных транспортно-технологических машин и оборудования происходит за счет методов планирования и эксплуатационных режимов как на этапе организации, так и на этапе производства дорожно-строительных работ [2].
Комплекс наземных транспортно-технологических машин включает в себя огромное количество техники разного назначения, наиболее востребованной разновидностью спецтехники является фронтальный погрузчик.
Популярность этих машин обусловлена их универсальностью и эффективностью в пересчете затрат на передвигаемый/перевозимый материал. Такая техника применяется для выполнения самых разных работ, основными из которых являются погрузка и перевозка сыпучих материалов [3].
Фронтальный погрузчик используется при первичной планировке щебеночного балласта для укладки рельсошпальной решетки. Данный погрузчик демонстрирует требуемую эффективность в различных условиях эксплуатации за счет манёвренности, малого времени цикла и мобильности.
Широкий выбор рабочего оборудования погрузчика в сочетании с быстросъёмным устройством позволяет оперативно проводить работы различного назначения. Погрузчик рассчитан для выполнения землеройно-транспортных работ на грунтах разных категорий. Высокие эксплуатационные параметры и повышенный запас прочности рабочего оборудования позволяют с лёгкостью работать с крупными фракциями скального абразивного грунта.
Главным параметром любой транспортно-технологической машины является эффективность использования. Она обеспечивается следующими главными факторами:
- уровнем организации эксплуатации;
- надёжностью машин;
- условиями их применения [4].
Эффективность применения машин определяется и уровнем их работоспособности. Согласно ГОСТ 27.102-2021, работоспособность может быть определена как «состояние объекта, в котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
заданные функции, соответствуют требованиям, установленным в документации на этот объект».
Также одним из параметров является долговечность машины. Она во многом определяется долговечностью работы зубчатых колес редуктора. Зубчатые колеса погрузочных машин являются тяжелонагруженными деталями, работающими в условиях высоких контактных нагрузок, удара и износа. Их качество зависит от технологических процессов механической, предварительной и окончательной термической обработки [5].
В ГОСТ Р 27.001-2009 указано, что работоспособность любого технического объекта обеспечивается средствами эксплуатации, а именно - проведением технических обслуживаний и ремонтов (ТОиР).
Соответствующая нормативная документация предусматривает плановое проведение мероприятий, позволяет рассчитать соответствующее время пребывания и, следовательно, продолжительность нахождения машины в работоспособном состоянии, то есть рассчитать фонд рабочего времени машины для планирования ее использования [6].
Для эффективного обеспечения работоспособности строительно-дорожной машины действует единая система планово-предупредительного технического облуживания и ремонта. Она предусматривает проведение технического обслуживания и ремонта для следующих видов: ежедневное техническое обслуживание (ЕО), техническое обслуживание №1 (ТО-1), техническое обслуживание №2 (ТО-2), сезонное техническое обслуживание (СТО), а также текущий (Т) и капитальный ремонт (К) [7].
Существует две группы мероприятий, направленных на поддержание работоспособности машин: профилактические мероприятия и восстановительные мероприятия.
Профилактические выполняются для понижения интенсивности разрушения агрегатов и узлов машин, а восстановительные направлены на устранение отказов и неисправностей.
К профилактическим мероприятиям относятся моечные, смазочные, регулировочные и крепежные:
- моечные - для удаления налета, грязи, пыли и других осаждений, образующихся на поверхности машин во время их эксплуатации;
- смазочные - для замены масел и очищения примесей;
- регулировочные - для устранения зазоров и люфтов;
- крепежные - для проведения работ по проверке и восстановлению надежности основных соединяющих узлов машин, например, затяжки гаек крепления ступиц колес, фланцев [8].
На примере наиболее востребованной и универсальной техники - фронтальном погрузчике, возможно рассмотреть важность всех видов технического обслуживания.
Ежедневное обслуживание (ЕО) фронтального погрузчика включает в себя:
- очистку от загрязнений стекол кабины, светотехнических приборов и пультов;
- проверку уровня масла в двигателе, коробке передач, баке гидросистемы;
- проверку уровня охлаждающей жидкости в радиаторе двигателя, уровня тормозной жидкости, жидкости в бачке стеклоомывателя, спирта в размораживателе в зимний период;
- визуальную проверку состояния и натяжения приводных ремней вентилятора и компрессора кондиционера и состояния вентилятора;
- проверку состояния шин, в случае необходимости подкачку до требуемого давления;
- проверку исправности работы контрольно-измерительных приборов и сигнальных лампочек пульта, чистоты фильтра предварительной очистки воздуха;
- слив воды и отстоя из отстойника топливного фильтра;
- заполнение топливного бака топливом (по окончанию работ).
При наличии включения специальных сигнальных лампочек производится:
- замена фильтрующих элементов масляных фильтров рабочей гидросистемы и поворота;
- замена фильтрующих элементов напорного масляного фильтра в гидросистеме поворота;
- замена фильтрующий элемент напорного масляного фильтра в гидросистеме трансмиссии.
Техническое обслуживание (ТО-1) производится после прохождения 50 моточасов и включает в себя:
- выполнение операций, предусмотренных в ЕО;
- продувку радиатора двигателя;
- замену спирта в размораживателе в зимний период;
- смазку подшипников цапф балансирной подвести заднего моста, шарниров рамы, шаровых подшипников гидроцилиндров стрелы и ковша, шкворневых соединений рабочей системы, шкворневых соединений захвата (если захват установлен), стояночного тормоза.
Техническое обслуживание (ТО-2) производится после каждых 250 моточасов или каждые 3 месяца. ТО-2 состоит из:
- выполнения операций, предусмотренных в ТО-1;
- проверки момента затяжки гаек крепления ходовых колес погрузчика;
- проверки степени износа фрикционных накладок стояночного тормоза и эффективности его действия;
- проверки уровня масла в главных и планетарных передачах мостов;
- слива осадка с топливного бака;
- проверки состояния соединений (шлангов, патрубков, трубок, стяжных хомутов) в системе впуска и очистки воздуха двигателя.
Техническое обслуживание (ТО-3) или сезонное техническое обслуживание (СТО) производится после каждых 500 моточасов или каждые 6 месяцев и состоит из:
- выполнения операций, предусмотренные в ТО-2;
- проверки содержания DCA-4 в жидкости и замены фильтра охлаждающей жидкости;
- замены топливных фильтров;
- замены масла и масляных фильтров в системе смазки двигателя.
После каждых 1000 моточасов или каждых 12 месяцев также производится обслуживание фронтального погрузчика. Обслуживание включается в себя:
- выполнение операций, предусмотренных в сезонном тех. обслуживании;
- проверку степени износа фрикционных накладок в суппортах и тормозных дисков;
- проверку давления масла в гидросистеме трансмиссии, фрикционах коробки передач, состояния и натяжения приводного ремня, состояния вентилятора, подшипников натяжного ролика приводного ремня;
- очистку магнитного элемента и сетчатого фильтра коробки передач;
- замену масла в трансмиссии, в баке рабочей гидросистемы и очистку сапунов от загрязнений;
- замену фильтрующих элементов возвратных фильтров рабочей гидросистемы, напорных масляных фильтров в гидросистеме поворота, трансмиссии в ведущих мостах и очистку сапуны мостов;
- проверку уровня электролита аккумуляторов;
- смазку шарниров и шлицевых соединений карданных валов (кроме промежуточного вала), подшипников промежуточной опоры карданного вала привода переднего моста.
Так как спецтехника имеет широкое распространение, особое внимание следует уделить эксплуатации и проведению технического обслуживания в сложных климатических условиях.
По данным научных публикаций и сопутствующей литературы, число отказов строительно-дорожных машин возрастают при пониженных температурах, в частности от - 30 градусах и более. Такие условия эксплуатации проявляются в Сибире, а также на Крайнем Севере и в Арктике. Низкие и высокие температуры воздуха и его влажность оказывают существенное влияние на работоспособность спецтехники.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Эксплуатация дорожно-строительных машин в таких условиях затруднена сложностью запуска двигателя внутреннего сгорания, гидропривода, трансмиссии, обеспечения микроклимата в салоне. [9]
В данных условиях возникают повышенные износы всех агрегатов и узлов машин. А также попадание абразивных частиц влаги приводит к сокращению работоспособности и увеличению отказов узлов или техники в целом. Происходит старение резинотехнических узлов и изделий машин - покрышек, уплотнителей, манжет. [8]
Ежедневное обслуживание (ЕО) и техническое обслуживание (ТО-1) и (ТО-2) в сложных климатических условиях имеет огромную роль в эффективности и долговечности использования фронтального погрузчика.
Так, например, при больших морозах высокий износ имеют резиновые уплотнители, шланги, патрубки, состояние которых напрямую влияет на состояние техники. В сложных климатических условиях периодичность проведения технического обслуживания может быть увеличена. Ежедневное обслуживание может включать в себя элементы технического обслуживания №1 (ТО-1) и технического обслуживания №2 (ТО-2), изменение вязкости масла, а также замены смазывающих материалов узлов.
На основании анализа статистических данных парка техники, проходящих техническое обслуживание можно сделать выводы, что:
- количество машин зарубежного производства составляет около 51% из общего количества типов машин. Среднее количество специальной техники с истекшим сроком службы или полностью изношенных составляет 50%. Основная причина старения парка машин - низкий процент его обновления;
- производство машин в России с 1991 года снижалось, но только с недавнего времени появился рост выпуска экскаваторов, автокранов, бульдозеров, автогрейдеров и машин для содержания дорог;
- доля продаж российской спецтехники составляет около трети общего объема продаж, но ввиду увеличения утилизационного сбора происходит повышение стоимости импортных машин и невозможность их содержания, из-за чего происходит рост доли продаж машин отечественного производства;
- высокая цена на импортную технику приводит или приравнивает покупку бывшей в употреблении техники к покупке новой, из-за чего, многие предприятия все чаще принимают решение в пользу покупки новой техники. [10]
Делая вывод, стоит отметить об основополагающей роли технического обслуживания различных видов наземных транспортно-технологических машин и оборудования при их регулярном использовании. Стоит обратить внимание на регулярность обслуживания для увеличения срока работоспособности машин и дальнейшего развития эффективности работы спецтехники.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пеклина, П. Л. Совершенствование конструкции автогрейдера при строительстве и реконструкции автомобильных дорог / П. Л. Пеклина, Е. В. Куракина // Вестник гражданских инженеров. - 2019. - № 3(74). - С. 170-176. - DOI 10.23968/1999-5571-201816-3-170-176.
2. Куракина, Е. В. Повышение эффективности наземных транспортно-технологических машин в зимних условиях / Е. В. Куракина // Вестник гражданских инженеров. - 2017. - № 2(61). - С. 205-212. - DOI 10.23968/1999-5571-2017-14-2-205-212.
3. Фронтальный погрузчик Hyundai HL760-9S // Горная промышленность. - 2021. - № 2. - С. 44-45.
4. Формирование показателей надежностно-ориентированной эксплуатации транспортно-технологических машин строительства / С. В. Репин, В. Е. Чечуев, А. В. Зазыкин [и др.] // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. - 2023. - № 20. - С. 58-65. - DOI 10.26160/2658-3305-2023-20-58-65.
5. Герольд, И. В. Повышение долговечности фронтального погрузчика ЗТМ - 216А / И. В. Герольд, Н. Б. Шубина // Научный вестник Московского государственного горного университета. - 2012. - № 5. - С. 23-27.
6. Репин, С. В. Метод оценки уровня работоспособности строительных транспортно-технологических машин на основании анализа времени простоев в ремонтах / С. В. Репин, А. В. Зазыкин, Н. А. Масленников // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. - 2023. - № 4(143). - С. 111-120. - DOI 10.46960/1816-210X_2023_4_111.
7. Абзаев Г.А. Система обеспечения работоспособности автомобилей // Наука без границ. 2019. №10(38). 23 с.
8. Алексеенко, Е. В. Исследования в области обеспечения работоспособности машин на строительных объектах в условиях Арктики / Е. В. Алексеенко, А. В. Зазыкин // Высокие технологии в строительном комплексе. - 2023. - № 1. - С. 134-137.
9. Максименко А.Н. Эксплуатация строительных и дорожных машин, Учеб. Пособие, 1997. 95 с.
10. Состояние и тенденции развития рынка дорожно-строительной техники в России / С. В. Репин, С. А. Евтюков, В. Е. Чечуев [и др.] // Путевой навигатор. - 2021. - № 49(75). - С. 26-31.
