Embed Size (px)
DESCRIPTION
Trabalho de Conclusão de Curso
Citation preview
53
Eliezer Newton de Lima
Heleno Aleixo Pereira Júnior
Matheus Felipe da Silva Santos
Rafael Belmiro Cristovão
O Estado da Arte brasileira
sobre Sistemas Biométricos
Trabalho de Conclusão de Curso
SÃO PAULO
2011
CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL PROFESSOR APRÍGIO GONZAGA
EXTENSÃO CEU QUINTA DO SOL
Eliezer Newton de Lima
Heleno Aleixo Pereira Júnior
Matheus Felipe da Silva Santos
Rafael Belmiro Cristovão
O Estado da Arte brasileira
sobre Sistemas Biométricos
SÃO PAULO
2011
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado à Escola Técnica Estadual
Professor Aprígio Gonzaga - Extensão CEU
Quinta do Sol, mantida pelo Centro Estadual
de Educação Tecnológica Paula Souza,
como pré–requisito para obtenção do nosso
Certificado de Técnico em Informática, sob
orientação do Professor Ms. Renato Antonio
de Souza.
CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA PAULA SOUZA
ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL PROFESSOR APRÍGIO GONZAGA
EXTENSÃO CEU QUINTA DO SOL
Ficha Catalográfica
CRISTOVÃO, Rafael Belmiro; JÚNIOR, Heleno Aleixo Pereira; LIMA,
Eliezer Newton; SANTOS, Matheus Felipe da Silva.
O Estado da Arte brasileira sobre Sistemas Biométricos.
São Paulo: 2011.
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) – Centro Estadual de Educação
Tecnológica Paula Souza – Escola Técnica Estadual Prof° Aprígio
Gonzaga - Extensão CEU Quinta do Sol.
Área de Concentração: Informática.
Orientador: Profº Ms. Renato Antonio de Souza.
Biometria, Sistemas Biométricos, Segurança da Informação,
Características Biométricas.
.
Banca Examinadora
____________________________________________
Orientador: Professor Ms. Renato Antonio de Souza
_______________________________________
_______________________________________
Agradecimentos
Primeiramente a Deus, que é fonte de inspiração e força para que
pudéssemos superar nossas dificuldades.
A nossa família, que está sempre ao nosso lado nos apoiando e nos
incentivando, principalmente naqueles momentos em que pensamos em
desistir.
Ao nosso orientador, pela paciência, consideração e preocupação com
nosso desenvolvimento profissional e pessoal.
Por fim, a todos aqueles que participaram direta e indiretamente do
desenvolvimento deste projeto.
“A mente que se abre a uma nova idéia
jamais voltará ao seu tamanho original.”
Albert Einstein
RESUMO
Essa pesquisa objetivou identificar qual o Estado da Arte dos
Sistemas Biométricos e, com isso, projetar novos rumos de pesquisas para que
essa temática contribua com o aprimoramento dos sistemas biométricos
existentes bem como os em desenvolvimento. Para o escopo desta pesquisa
foram utilizadas as conceituações de alguns autores sobre o que é Biometria e
Sistemas Biométricos como Liu (2001) e Bolle (2004) respectivamente. Foram
levantados alguns artigos, monografias e pesquisas acadêmicas as quais
forneceram subsídios para a categorização das informações inerentes ao
desenvolvimento do tema em questão. Por fim, com essa metodologia foi
possível elucidar as questões que compõem nossa pesquisa e os resultados
comprovaram que apesar de ser uma temática ainda desconhecida por muitos,
no Brasil existe o interesse em aplicar tecnologias de identificação desde o
início do século XX.
Palavras-Chave
Biometria, Sistemas Biométricos, Segurança da Informação,
Características Biométricas
ABSTRACT
This research objectified to identify to which the State of the Art of the
Biometrics Systems and, with this, to project new routes of research so that this
thematic one contributes with the improvement of the existing biometrics
systems as well as the ones in development. For the target of this research the
conceptualizations of some authors had been used on what it is Biometric and
Biometric Systems as Liu (2001) and Bolle (2004) respectively. Some articles,
academic monographs and research had been raised which had supplied
subsidies to categorize the inherent information to the development of the
subject in question. Finally, with this methodology it was possible to elucidate
the questions that compose our research and the results had proven that
although to be thematic a still unknown one for many, in Brazil the interest in
applying these technologies exists since the beginning of twenty century.
Keywords: Biometrics, Biometric Systems, Information Security, Biometrics
Features
Lista de Figuras
Figura 1: Fase de coleta de um sistema biométrico baseado em
impressão digital.............................................................................................pg.6
Figura 2: Fase de coleta de um sistema biométrico baseado na
aparência facial...............................................................................................pg.8
Figura 3: Fase de coleta de um sistema biométrico baseado na
geometria da mão...........................................................................................pg.9
Figura 4: Demonstração de um sistema biométrico baseado em
íris.................................................................................................................pg.10
Lista de Tabelas
Tabela : Tabela de comparação entre as características
biométricas....................................................................................................pg.12
Tabela : Tabela das principais áreas de utilização dos sistemas
biométricos....................................................................................................pg.17
Tabela : Teste de aceitação de um sistema biométrico baseado
em íris...........................................................................................................pg.20
Tabela : Teste do mesmo sistema biométrico com algoritmo
modificado.....................................................................................................pg.20
Sumário
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................... 1
CAPÍTULO I .............................................................................................................................................. 3
1. Biometria e Sistemas Biométricos .............................................................................................. 3
1.1.2 Aparência Facial...................................................................................................................... 7
1.1.3 Geometria das Mãos .............................................................................................................. 9
1.2 Comparações entre as características biométricas ................................................................ 11
CAPÍTULO II ........................................................................................................................................... 13
2.2 Instrumentos de Coletas de Dados ......................................................................................... 13
2.3 Procedimentos de Análise de Dados ...................................................................................... 14
CAPÍTULO III .......................................................................................................................................... 15
3. Categorizando o Corpus de Análise ........................................................................................... 15
3.1 Trabalhos Teóricos .................................................................................................................. 16
3.1.1 Conceituação dos Sistemas Biométricos ............................................................................. 17
3.1.2 Apresentação de Tecnologias .............................................................................................. 19
3.1.3 Sistemas Biométricos em Serviços de Web Banking .......................................................... 21
3.2 Desenvolvimentos de Aplicativos ........................................................................................... 21
CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................................................................ 24
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................................. 25
1
INTRODUÇÃO
Este trabalho trata-se de uma pesquisa bibliográfica cujo objetivo é
identificar o Estado da Arte brasileira sobre Sistemas Biométricos.
Os Sistemas Biométricos são aqueles que identificam pessoas por meio
de características físicas ou comportamentais. Dentre as características
utilizadas hoje nos sistemas biométricos, podemos citar: a mão, impressão
digital, íris, face, corpo e hábitos comportamentais (maneira de escrever ou
teclar).1
O uso de Sistemas Biométricos para identificação e autenticação de
pessoas garante muito mais segurança, pois o próprio indivíduo é sua senha.
Muitas empresas já se utilizam de sistemas biométricos como forma de
segurança, em contrapartida, outras ainda não fazem o uso dessa ferramenta.
Esta pesquisa justifica-se pelo crescimento das atividades comerciais
que são realizadas eletronicamente, dispensando o uso de papel e caneta.
Esse crescimento rápido do comércio eletrônico tem obrigado o uso de
apurados sistemas de identificação e autenticação, como sistemas biométricos.
Isso pode ser verificado, por exemplo, nas pesquisas de Andrade (2007), Alves
(2007) e Cörner (2006). Justifica-se também por ser pré-requisito para a
obtenção do Certificado de Conclusão do curso Técnico em Informática,
cursado na Escola Técnica Estadual Professor Aprígio Gonzaga, Extensão
CEU Quinta do Sol, mantida pelo Centro Estadual de Educação Tecnológica
Paula Souza.
Diante disso, apresentamos nossa questão de pesquisa: Qual é o atual
Estado da Arte brasileira dos Sistemas Biométricos?
Para responder às questões de pesquisa, este trabalho apresenta a
seguinte organização:
No capítulo I, apresentaremos a Fundamentação Teórica sobre
Sistemas Biométricos.
No capítulo II, apresentaremos a Metodologia de Pesquisa utilizada para
a realização deste trabalho.
1 Esses tópicos serão apresentados com mais detalhes no Capítulo 1, Fundamentação Teórica.
2
No capítulo III, apresentaremos e discutiremos os resultados encontrados nesta
pesquisa.
A seguir, apresentaremos as Considerações Finais. As Referências
Bibliográficas encerram este trabalho.
3
CAPÍTULO I
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O objetivo deste capítulo é apresentar a teoria sobre a qual nos
debruçamos neste trabalho para a explicação dos fatos aqui abordados.
Trataremos especialmente neste item, de abordar a biometria e os sistemas
biométricos, principais características utilizadas nos sistemas biométricos e a
comparação entre essas características.
1. Biometria e Sistemas Biométricos
A biometria é o estudo das características únicas dos indivíduos,
utilizadas para sua identificação (LIU, 2001). Esse conceito já vem sendo
utilizado há séculos, em contrapartida, seu uso em sistemas computacionais é
algo atual que tem sido alvo de atenção especial em relação ao seu
desenvolvimento, aprimoramento e aplicação.
Sistemas Biométricos são sistemas computacionais que utilizam
características biométricas para a autenticação de pessoas. Nesses sistemas,
existem dois modos de autenticação: a verificação e a identificação (BOLLE,
2004, p.25). Na verificação, segundo Bolle (2004), a característica biométrica é
apresentada pelo usuário juntamente com uma identificação alegada,
usualmente por meio da digitação de um código de identificação. Já na
identificação, Bolle (2004) afirma que o usuário fornece apenas suas
características biométricas, competindo aos sistemas identificar o usuário.
Qualquer característica fisiológica ou comportamental humana pode ser
usada como característica biométrica desde que ela satisfaça alguns requisitos
básicos (CLARKE, 1994) como:
Universalidade: todos a serem autenticados devem possuir a
característica biométrica em questão. O problema do pré-requisito
universalidade é que, na prática, há pessoas que não possuem
impressões digitais, por exemplo.
4
Unicidade: uma característica biométrica deve ser diferente de um
indivíduo para outro, ou seja, não pode existir possibilidade de pessoas
diferentes possuírem características iguais. Assim, a altura de uma
pessoa não é uma boa característica para autenticação, já que várias
pessoas podem possuir a mesma altura. Na prática, as características
biométricas podem apresentar maior ou menor grau de unicidade, mas
nenhuma delas pode ser considerada absolutamente única para cada
indivíduo.
Permanência: a característica biométrica não pode sofrer alterações. Na
prática, existem alterações ocasionadas pelo envelhecimento, pela
mudança das condições de saúde ou mesmo emocionais das pessoas e
por mudanças nas condições do ambiente de coleta, que trazem alguns
percalços para a característica apresentada.
Coleta: a característica biométrica tem que ser passível de mensuração
por meio de um dispositivo. Na prática, todas as características
biométricas utilizadas comercialmente atendem ao pré-requisito coleta.
Aceitação: a coleta da característica biométrica deve ser tolerada pelo
indivíduo em questão. Na prática, existem preocupações com higiene,
com privacidade e também questões culturais que diminuem a aceitação
da coleta.
5
1.1 Principais características usadas nos Sistemas Biométricos
As principais características estáticas utilizadas hoje nos sistemas
biométricos são as impressões digitais, a aparência facial, a geometria das
mãos e o padrão da íris. Outras características estáticas também são utilizadas
em menor grau ou estão em estágios iniciais de pesquisa, como a impressão
palmar (ZHANG; SHU, 1999; LU, 2003), o DNA (BOLLE, 2004, p.52), o formato
das orelhas (BURGER, 2000; Victor, 2002), o padrão vascular da retina (HILL,
1999), o odor do corpo (KOROTKAYA, 2003), o padrão da arcada dentária
(CHEN; JAIN, 2005) e o padrão de calor do corpo ou de partes dele
(PROKOSKI; RIEDEL, 1999).
1.1.1 Impressões Digitais
A impressão digital dos dedos é formada por um padrão de cristas na
superfície das pontas dos dedos que apresentam uma geometria peculiar,
passível de identificar um indivíduo.
Conforme Jain, Hong e Pankanti (2000), as impressões digitais
apresentam um bom custo-benefício entre os requisitos de um sistema
biométrico, atendendo melhor aos critérios de universalidade, distinção,
permanência, desempenho e aceitabilidade.
Quanto à universalidade, apenas os que sofrem de alguma deficiência
física nas mãos podem vir a não ter os dedos para a identificação.
Em relação à distinção, há muitos pontos característicos que qualificam
unicamente o indivíduo.
Já em relação à permanência, a impressão digital é formada nos
primeiros meses de vida do feto e perdura até a morte e mesmo com o
aparecimento de cortes e cicatrizes, ainda existirão pontos únicos suficientes
para a identificação.
Quanto ao desempenho é pelo fato de necessitar de pouco esforço
computacional para armazenar a informação sobre os pontos únicos. Por
exemplo, bastam apenas 12 bytes (8 bytes para localização e 4 bytes para
ângulo) para guardar a localização de cada ponto, sendo que com 40 pontos
6
iguais duas impressões digitais podem ser consideradas iguais.
Por fim, a aceitabilidade parece ser um item fácil de operar, uma vez que
os cidadãos já estão acostumados a fornecer suas impressões digitais em casos
de comprovação de identidade.
As principais críticas em utilizar o sistema de impressões digitais são feitas
quanto à dificuldade de coleta e a grande possibilidade de fraudes.
A dificuldade de coleta deve-se ao fato de que já que o indivíduo, ao
identificar-se, precisa dispor-se a apresentar seus dedos. Essa dificuldade
também ocorre pelo fato de a coleta de impressões digitais em cenas de crime
gerarem, em alguns casos, uma imagem de baixíssima qualidade.
Já a possibilidade de fraudes tem relação com a possibilidade de
obtenção de um dedo de uma pessoa morta, por exemplo, ou por uma falha
de segurança na conexão com o sensor. Nesses casos, sugere-se a
utilização de técnicas de criptografia dos dados trafegados unindo-se com a
verificação da vitalidade pela identificação da temperatura corporal (MALTONI,
2005, p.42).
A figura abaixo representa a coleta de impressões digitais de um indivíduo.
Figura 1: Fase de coleta de um sistema biométrico
baseado em impressão digital
7
1.1.2 Aparência Facial
Costa (2006) ao citar Zhao (2003) afirma que o processo de extração de
características da face possui como primeiro passo a detecção, ou seja,
descobrir que existe uma ou mais faces em uma determinada imagem. A
detecção, também conhecida como segmentação, é um processo crítico para o
sucesso do reconhecimento facial. Métodos baseados em distâncias
matemáticas e redes neurais alcançam cerca de 85% de taxa de detecção
correta. O autor afirma também que existem duas abordagens para a
extração de características das imagens da face:
A primeira delas é a abordagem global, que tem relação com a aparência
da face. A ideia básica é reduzir uma imagem de milhares de pixels para um
conjunto de números. A distintividade da face pode ser capturada,
independentemente do ruído produzido pelas variações de luminosidade, textura
da pele, reflexos e outros fatores.
Outra característica é a abordagem local, que tem relação com a
geometria da face. A ideia é modelar a face em termos de localização
geométrica relativa a características particulares tais como olhos, boca, nariz,
bochechas, etc. Assim, o reconhecimento de face resume-se a comparar os
sistemas geométricos obtidos.
O processo de comparação está baseado em três tipos de métodos:
holísticos, estruturais e híbridos (ZHAO, 2003).
1. Métodos holísticos usam toda a região da face. Dentre as várias
técnicas existentes, a PCA, baseada em eigenfaces2, é a mais utilizada.
2. Métodos estruturais contêm técnicas mais recentes que se utilizam de
medidas geométricas (ângulos e distâncias) relativas entre diversos pontos
notáveis da face, como olhos, nariz, boca e bochechas.
3. Métodos híbridos tentam oferecer o melhor dos dois métodos, na
tentativa de se aproximarem do sistema de percepção humano, que se utiliza
tanto da aparência global da face quanto das características locais. Esses
métodos podem ser encontrados nos trabalhos de Zhao (2003) no qual o autor
mostra os Hidden Markov Models (HMMs) e Support Vector Machines (SVM)
2 São um conjunto de autovetores utilizados em sitemas computacionais para o reconhecimento
de rosto humano.
8
que, de acordo com Qiao, (2004), mostra-se mais bem sucedido para o
reconhecimento facial do que as outras abordagens.
Costa (2006) ao citar Zhao (2003) também menciona alguns pontos
positivos ao utilizar essa característica, segundo os quais:
• Existe larga aceitação pública para esse identificador biométrico, já
que fotos de faces são usadas rotineiramente em documentos.
• Os sistemas de reconhecimento de face são os menos intrusivos e não
exige qualquer contato e nem mesmo a colaboração do usuário.
• Os dispositivos de aquisição de imagens 2D são de baixo custo.
Quanto aos pontos negativos, Costa (2006) destaca:
• Em sistemas automatizados de autenticação por meio da face, as
condições de iluminação precisam ser controladas. Outros desafios técnicos
ainda precisam ser vencidos.
• É uma tecnologia biométrica suficientemente boa para aplicações
de verificação de pequena escala. No entanto, é uma biometria pobre para
aplicações de identificação de larga escala.
• Uma maneira óbvia e fácil de fraudar o sistema, em aplicações de
screening, é a utilização de disfarces.
Figura 2: Fase de coleta de um sistema biométrico
baseado na aparência facial
9
1.1.3 Geometria das Mãos
Segundo Ross (1999), o reconhecimento da geometria da mão resulta
de uma análise das características da mão como a forma, o comprimento dos
dedos e as suas linhas características. Há de realçar que a geometria da mão
não é uma característica própria de cada indivíduo, mas tem a vantagem de
facilmente ser combinada com outras biometrias como, por exemplo, a
impressão digital.
Por outro lado, a geometria da mão, comparada com outras biometrias,
não produz um grande conjunto de dados. Portanto, dado um grande número
de registros, a geometria da mão pode não ser capaz de distinguir um indivíduo
de outro com características da mão semelhantes (THIAN, 2001).
A figura abaixo representa a coleta da geometria da mão de um
indivíduo.
Figura 3: Fase de coleta de um sistema biométrico
baseado na geometria da mão.
10
1.1.4 Padrão de Íris
Essa tecnologia envolve a análise do anel colorido que cerca a pupila do
olho humano e é considerada por muitos a menos intrusiva de todas,
funcionando mesmo com óculos postos (LIU, 2001).
A leitura de íris fornece padrões de comparação com eficácia acima da
média e é uma das poucas tecnologias biométricas que pode ser adequada
para identificação. No entanto, a dificuldade de utilização e integração com os
sistemas existentes são obstáculos a serem superados em relação a sua
implementação e utilização (LIU, 2001).
O baixo custo do equipamento necessário é uma vantagem, já que uma
câmera normal pode ser utilizada no processo. No entanto, a qualidade da
imagem é uma questão importante e requer muita atenção (THIAN, 2001).
Wang (2003) afirma que essa tecnologia é considerada como uma das
tecnologias biométricas mais precisas.
A figura abaixo representa a coleta de informações da íris.
Figura 4: Demonstração de um sistema biométrico
baseado em íris
11
1.2 Comparações entre as características biométricas
Araujo (2007), ao citar Liu e Silverman (2001), afirma que a biometria é
uma área de interesse tanto acadêmico quanto comercial, pois a cada dia
surgem diversas novas metodologias.
Nesta comparação, foram avaliadas a facilidade de uso, a incidência de
erros, a precisão, a aceitação dos usuários, o nível de segurança e a
estabilidade da característica biométrica durante a vida. Dentre todos esses
parâmetros de comparação, a impressão digital apresenta-se como uma das
características mais adequadas como técnica de sistema de reconhecimento.
Apresentamos abaixo um quadro com a comparação entre
características biométricas segundo Liu e Silverman (2001).
12
Tabela 1: Comparação entre as características biométricas
Características Biométricas
Impressão
Digital
Geometria da
Mão
Íris Face
Facilidade de
uso
Alta Alta Media Média
Incidência de
erros
Umidade,
sujeira e idade
Acidente e
idade
Iluminação Iluminaç
ão,
idade,
cabelo,
etc.
Precisão Alta Alta Muito alta Alta
Aceitação Média Média Média Média
Nível de
Segurança
Alto Médio Muito alta Médio
Estabilidade ao
longo do tempo
Alta Média Alta Média
13
CAPÍTULO II
METODOLOGIA DE PESQUISA
O objetivo deste capítulo é apresentar informações a respeito da
metodologia de pesquisa bibliográfica utilizada para responder a questão de
pesquisa deste trabalho, ou seja, os instrumentos utilizados para a coleta de
dados, que envolvem consultas a artigos, monografias, sites e livros, enfim,
todo o material publicado e que estivesse à disposição para pesquisa.
2.1 Contexto de Pesquisa
Trata-se de uma pesquisa bibliográfica cujo objetivo é identificar qual o
Estado da Arte brasileira dos Sistemas Biométricos e conhecer os principais
resultados dessas pesquisas.
Esta pesquisa de caráter bibliográfico dá-se ao fato de que a forma de
coleta de dados foi feita por meio de trabalhos já concluídos, sendo analisado o
conteúdo bem como suas referências.
2.2 Instrumentos de Coletas de Dados
Para coletar os dados presentes nesta pesquisa, foram realizadas
buscas nos sites abaixo mencionados, por meio de palavras-chave como
Biometria e Sistemas Biométricos.
http://scholar.google.com.br/
www.google.com.br
http://www.teses.usp.br
http://cutter.unicamp.br/
14
A partir dessa pesquisa, identificamos o corpus de análise deste
trabalho, que é composto por diversos artigos, monografias e trabalhos de
conclusão de curso, que compreendem o período de 1997 a 2010.
2.3 Procedimentos de Análise de Dados
Para Appolinário (2004), o procedimento de análise denominado análise
de conteúdo tem por finalidade básica a busca do significado de materiais
textuais, sejam eles artigos de revistas, prontuários de pacientes em hospitais
ou, ainda, seja a transcrição de entrevistas realizadas com sujeitos, individual
ou coletivamente.
Para a análise do material coletado, fizemos uma triagem para verificar
os objetivos de pesquisa desses trabalhos que compuseram o corpus inicial
desta pesquisa. Nessa triagem, percebemos que vários trabalhos tratavam de
questões semelhantes e, em função disso, escolhemos trabalhos que
representassem o conteúdo analisado por cada uma dessas pesquisas. Isso
resultou em um corpus final para análise, que é composto de nove de
trabalhos, que representam o conhecimento atual a respeito da temática aqui
pesquisada, sejam eles trabalhos teóricos ou práticos.
A partir desse corpus final, dividimos os trabalhos em dois grupos, sendo
eles: trabalhos teóricos e trabalhos práticos. Os trabalhos teóricos foram
subdivididos em trabalhos que fazem a introdução da temática, trabalhos que
se aprofundam em apenas uma das características biométricas e trabalhos que
foram direcionados a área de Web Banking3. Os trabalhos práticos foram
analisados em relação ao desenvolvimento de aplicações.
3 Serviço de transações bancárias online.
15
CAPÍTULO III
APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Nesta seção, apresentaremos o conteúdo utilizado para a criação desta
pesquisa e discutiremos os resultados a fim de responder à pergunta de
pesquisa.
3. Categorizando o Corpus de Análise
O corpus de análise deste trabalho é composto por nove trabalhos,
sendo 6 (seis) artigos teóricos e 3 (três) aplicados que utilizam técnicas
biométricas, demonstrando que se trata de uma tecnologia que não possui
muita popularidade, pois parece que ao se utilizarem dessas tecnologias não
existe preocupação com a sua divulgação para garantir a total segurança de
seus sistemas.
Muitos autores estão preocupados em definir e mostrar as áreas de
aplicação dos sistemas biométricos e não focam em desenvolver um sistema
que utiliza de características biométricas, pois, além de necessitar de
conhecimentos específicos das características biométricas, é necessário
também conhecer as ferramentas lógicas para a implementação do sistema e
os pré-requisitos do ambiente estrutural no qual será implantado e aplicado o
sistema.
Dentre os trabalhos analisados entre o período 1997 a 2010, a
conceituação apresenta características semelhantes, uma vez que foram
definidos de uma forma receptiva, ou seja, não existe a preocupação em
contestar a definição existente. Já na parte técnica, há algumas diferenças
como, por exemplo, os locais e tipos de aplicação dos sistemas biométricos,
pois com relação ao desenvolvimento, sempre existirá preocupação com
aprimoramento dos sistemas, uma vez que nenhuma característica biométrica
16
digital consegue atender perfeitamente aos requisitos de uma característica
biométrica ideal, fato que impossibilita uma unicidade absoluta sobre qual
tecnologia biométrica é a melhor.
A seguir, apresentaremos os resultados obtidos a partir dos trabalhos
teóricos que compõem o nosso corpus de análise.
3.1 Trabalhos Teóricos
Os trabalhos teóricos têm como principal objetivo informar os leitores
sobre os Sistemas Biométricos, suas tecnologias e áreas que estão sendo
utilizados, pois trata-se de uma tecnologia que recentemente está
popularizando-se com aplicações simples em sistemas computacionais, como
por exemplo complementação de senhas bancárias e controle de acesso físico
ou lógico. Uma explicação para que os autores busquem fazer a conceituação
dos sistemas biométricos é que no final dos anos 80 e início dos 90, tal
tecnologia parecia uma realidade muito distante, pois até mesmo em filmes de
ficção científica esse assunto era tratado com nuance futurístico e até hoje
essa ideia permanece em algumas pessoas. Contrariando essa ideia de
atualidade, a biometria não é um conceito novo, inédito, é apenas sua
aplicação em sistemas computacionais. Sabe-se, por exemplo, que os faraós
do Egito usavam características físicas de pessoas para distingui-las:
utilizavam como informação de identificação de cicatrizes, cor dos olhos,
arcada dentária, entre outros. No entanto, somente no século XIX é que a
biometria ganhou atenção científica, quando as características físicas das
pessoas passaram a ser utilizadas para trabalhos de cunho judicial. No século
XX, a biometria passou a ser usada em documentos de identidade, como é o
caso do RG (Registro Geral) no Brasil.
De um modo não-sofisticado, a biometria já existe há séculos. Partes de
nossos corpos e aspectos de nosso comportamento têm sido usados no
decorrer da História como um modo de identificação, pois nós sempre
lembramos e identificamos uma pessoa pelo seu rosto ou pelo tom de sua voz.
Os trabalhos teóricos podem ser divididos em trabalhos que buscam
apenas definir o conceito geral dos Sistemas Biométricos, trabalhos que visam
17
a explicar o uso de apenas uma de suas tecnologias, pois atualmente vem
desenvolvendo-se novas tecnologias com o uso de outras características
biométricas como exemplo a maneira de teclar, e trabalhos que informam as
utilizações dos sistemas biométricos em serviços de Web Banking, devido à
grande demanda de transações efetuadas nessa área.
A seguir, apresentaremos os resultados dos trabalhos que fazem a
conceituação dos sistemas biométricos.
3.1.1 Conceituação dos Sistemas Biométricos
Os trabalhos de Costa, Obelheiro e Fraga (2006) e Araújo e Souza
(2008) fazem a conceituação de biometria, bem como explicam algumas das
tecnologias mais utilizadas.
Costa, Obelheiro e Fraga (2006) expõem bem as tecnologias de
impressão digital, face, íris, geometria da mão e padrão de voz, e explicam
também, de uma forma superficial, conceitos básicos para o desenvolvimento
de sistemas. Além disso, explicam a arquitetura, os erros e a utilização de
smart-cards nos sistemas biométricos. Fazem também o levantamento de
quais áreas mais se utilizam desses sistemas, apresentando o seguinte
quadro:
Finalidade Utilização
Identificação Criminal 28 %
Controle de acesso e atendimento 22 %
Identificação Civil 21 %
Segurança de redes e de computadores 19 %
Autenticação em pontos de vendas, ATM’s4 e varejo 4 %
Autenticação telefônica e comércio eletrônico 3 %
Vigilância e filtragem 3 %
Tabela 2: Principais áreas de utilização dos sistemas biométricos
4 Automated Teller Machine (caixa eletrônico).
18
As informações descritas nesse quadro foram retiradas da revista BITE
(2005), que possui um grande conceito na área Biométrica. Esses dados
universais demonstram que os diferentes objetivos das identificações por meio
dos sistemas biométricos são os fatores que atribuem maior ou menor grau de
importância, fazendo com que determinadas áreas necessitem da utilização
desses sistemas mais que outras, por exemplo: a identificação criminal é muito
mais relevante do que o colaborador de uma empresa identificar-se através de
um sistema biométrico. Podemos dizer também que, baseado no corpus de
análise, o sucesso do uso dos sistemas biométricos em identificação criminal
justifica-se pelo fato de que uma comparação automática das características
físicas de um indivíduo sugere uma maior rapidez e eficiência do que as
comparações manuais realizadas antigamente, e esse sucesso foi de grande
influência para que outras áreas também começassem a utilizá-los.
Costa, Obelheiro e Fraga (2006) realizam uma pesquisa com um grau de
informações inversamente proporcionais. Isso significa que, ao passo que
fazem rápida abordagem sobre a conceituação da temática biométrica,
aprofundam-se nas minúcias técnicas e aplicativas dos sistemas biométricos,
utilizando conceitos técnicos. Tratando-se de um trabalho introdutório, existe a
necessidade de uma linguagem mais descritiva, ou seja, que explique de uma
forma mais simples esses conceitos, tornando-os mais acessíveis.
Araújo e Souza (2008) descrevem as tecnologias de retina, íris, voz e
dinâmica de digitação. Alem disso, dividem as áreas de atuação da biometria
em apenas dois grupos: Controle de Acesso Geral e Comércio Eletrônico.
Diferente de Costa, Obelheiro e Fraga (2006), Araújo e Souza (2008)
fazem um trabalho mais objetivo e com uma linguagem mais simples, porém
não fazem o aprofundamento das tecnologias utilizadas.
Davi (2006) faz um trabalho em forma de artigo conceituando os
Sistemas Biométricos e também descrevendo o uso das tecnologias de
impressão digital, face, íris e geometria da mão. Por fim, explica o uso dos
Sistemas Biométricos em diversos campos apresentando alguns casos de uso.
Esse trabalho, de uma forma bem dinâmica, faz um apanhado geral sobre a
temática biométrica com informações relevantes em relação à utilização de
sistemas biométricos na antiguidade.
19
De acordo com a análise geral desses dados, a temática biométrica
segue certo padrão, inclusive os mesmos autores são referenciados nas
conceituações, indicando que em relação à definição dessa temática não existe
preocupação em redefinir os parâmetros conceituais, mas sim propagar a ideia
inicial e fazer o desenvolvimento de novas tecnologias.
A seguir faremos uma análise dos trabalhos que abordam as tecnologias
3.1.2 Apresentação de Tecnologias
Dos artigos utilizados para a realização deste trabalho apenas Corner,
Vieira e Assis (2006) apresentaram esse tipo de temática.
Corner, Vieira e Assis (2006) realizaram um trabalho aprofundado sobre
sistemas de identificação biométrica baseados em íris, afirmando que dentre
todas as tecnologias de sistemas biométricos, os baseados no reconhecimento
de íris têm revelado-se muito mais robustos. Diferentemente dos trabalhos
teóricos introdutórios citados anteriormente, esse objetivou em sistemas
biométricos baseados em apenas um tipo de característica biométrica,
dispensando conceitos primitivos e descrevendo detalhadamente todas as
fases de funcionamento de um sistema biométrico baseado em característica
da íris.
Esse trabalho é apenas um exemplo de uma grande quantidade de
pesquisas que focam em apenas uma tecnologia que está sendo desenvolvida
ou aprimorada. Isso demonstra que apesar de os sistemas já existentes
satisfazerem a demanda atual, ainda existe a preocupação em aprimorar e
tornar esses sistemas mais eficientes e não suscetíveis a falhas.
Após esses autores citarem as fases de um sistema biométrico baseado
em íris, eles afirmam que nesse procedimento são realizadas cinco etapas:
captura da imagem, segmentação, normalização, codificação e identificação de
padrões.
Descrevem também como é feita a identificação da pupila e a
segmentação de íris. Em seguida, realizam teste de um sistema biométrico
utilizando a tecnologia. O resultado para uma população de 160 pessoas,
20
sendo 50% cadastradas e 50% não, cadastradas é demonstrado no quadro
abaixo:
Impostores Autênticos
Falsa
Aceitação
Correta
Rejeição
Correta
Aceitação
Falsa
Rejeição
Total 12 68 58 22
Porcentagem 7,5% 42,5% 36,2% 13,8%
Tabela 3: Teste de aceitação de um sistema biométrico baseado em íris.
Esses dados indicam que esse sistema é mais propício a falhas em
relação à aceitação de usuários cadastrados do que a rejeição de pessoas não
autorizadas tentando forçar a aceitação do sistema, justificando então a
realização de pesquisas sobre essa característica e a preocupação em
encontrar maneiras de diminuir a possibilidade de erros.
Por fim, os autores realizam uma discussão sobre as melhorias no
sistema, com a modificação do algoritmo, o que gerou uma nova avaliação do
sistema demonstrada no seguinte quadro:
Impostores Autênticos
Falsa Aceitação Correta Rejeição Correta Aceitação Falsa Rejeição
Algoritmo
original
7,5% 42,5% 36,2% 13,8%
Algoritmo
Modificado
1,9% 48,1% 41,9% 8,1%
Tabela 4: Teste de sistema biométrico com algoritmo modificado.
Essa tabela faz a comparação entre o algoritmo original e o
modificado, demonstrando que a modificação do algoritmo trouxe melhoras nos
resultados da aplicação. Essa análise é de grande relevância, pois os autores
utilizaram uma aplicação já existente e apresentaram melhorias significativas, o
que nos leva a reafirmar que nenhuma característica biométrica é auto-
21
suficiente, ou seja, são suscetíveis a falhas e que depende diretamente do
algoritmo e da lógica utilizada pelo desenvolvedor na criação do sistema.
3.1.3 Sistemas Biométricos em Serviços de Web Banking
Costa, Obelheiro e Fraga (2007) realizaram um artigo em que, por conta
da grande utilização dos serviços de web banking e pela sua precária
segurança, apresentam a aplicação de sistemas biométricos para a melhoria
da segurança nesse serviço. O crescimento da utilização de web banking deve-
se ao fato de as pessoas estarem preocupadas em otimizar o tempo de suas
atividades podendo assim realizar outras tarefas em seu dia a dia.
Tendo em vista a grande demanda de fraudes em transações bancárias
on-line, com a atuação de bankers5, uma vez que esse serviço atualmente tem
um papel fundamental no comercio eletrônico, de modo que transações on-line
já ultrapassam as transações em pontos de auto-atendimento, pesquisas
mostram a preocupação em aprimorar as técnicas de autenticação de clientes
garantindo assim maior segurança e comodidade na utilização desse serviço.
Os autores acima descrevem o ambiente computacional bancário dos
sistemas de web banking, conceitos básicos das tecnologias biométricas, a
tecnologia atual de segurança nos serviços de web banking e por último
apresentam e discutem um modelo de autenticação biométrica nos serviços de
web banking.
3.2 Desenvolvimentos de Aplicativos
Para realizar o desenvolvimento de aplicativos é necessário unir uma
série de pré-requisitos, os quais auxiliam na implementação dos softwares com
tecnologia biométrica, ou seja, além de obter o conhecimento técnico
específico para a criação de algoritmos e desenvolvimento de uma linguagem
de programação, é necessário ter a capacidade de abstrair sobre a infra-
estrutura do ambiente em que será implantado o sistema e também conhecer o
custo para esse tipo de desenvolvimento, tendo em vista o investimento das
5 Pessoa especializada em invadir e fraudar sistemas bancários em transações on-line.
22
empresas que utilizarão essa aplicação, pois elas são responsáveis pelos
equipamentos e licenças para utilização de softwares.
Como exemplo disso, a empresa que atua no desenvolvimento de
sistemas biométricos é a Akiyama Tecnologia, uma empresa que homologou
junto ao Departamento de Trânsito do Estado do Paraná (DETRAN-PR) o seu
leitor biométrico para digitais, que é o SFR300R. Esse leitor faz a verificação
das identidades dos usuários que é realizada de maneira totalmente
automática, por meio das impressões digitais cadastradas num servidor central
e verificadas em pontos remotos pela rede internet, assim como fazem
algumas clínicas médicas e auto-escolas, através de um AFIS6.
O sistema de cadastro e verificação desenvolvido pelo DETRAN-PR é
um dos mais seguros e modernos em utilização no Brasil, enquadrado
perfeitamente com as mais exigentes normas internacionais de segurança e
confiabilidade.
Andrade (1997) reúne vários pré-requisitos necessários para o
desenvolvimento e os classifica de modo que, ao obter informações sobre a
aplicação, demonstra a modelagem de dados para o sistema ser desenvolvido
por meio de um caso de uso.
No transcorrer da modelagem, qualifica as ferramentas necessárias para
o desenvolvimento do software e, anterior a isso, descreve as minúcias das
etapas de coleta de dados inerentes ao tipo de biometria utilizada e também as
instituições reguladoras dos padrões de metodologias e testes.
Essa aplicação utiliza-se da característica biométrica facial, com o
método eingenfaces, desenvolvida na linguagem de programação C++ na qual
obteve 97.7% de taxa de acerto. Andrade (1997) faz um trabalho prático com
uma linguagem técnica e difícil de ser compreendida, porém justifica-se por ser
um trabalho de cunho avançado e necessita dessa prática metodológica.
Lopes (2007) também faz uma aplicação que utiliza características
faciais, diferentemente de Andrade (1997). Lopes (2007) implementou o
sistema na linguagem de programação Java, utilizando um método mais
avançado, o SVM., o qual se mostrou mais eficaz nesse tipo de identificação e
por isso é alvo de recentes estudos sobre identificação facial.
6 (Automatic Fingerprint Identification System) Sistema de identificação automática de impressões
digitais
23
Fazendo a comparação entre os sistemas, percebemos que a linguagem
de programação utilizada na aplicação não interfere no nível de precisão do
sistema, mas sim o método de comparação entre as características. Isso
justifica o trabalho de Lopes (2007) por ter uma maior precisão, pois utiliza um
método mais avançado de que o de Andrade (1997).
Já Mognon (2008) utiliza metodologia bem semelhante à de Andrade
(1997), porém utiliza a característica da impressão digital e faz a validação da
aplicação desenvolvida em ambiente real, ou seja, instalou o software em uma
empresa na qual o utilizou durante 30 (trinta) dias e ocorreu apenas um
problema com identificação da impressão digital. Um funcionário entre 20
cadastrados não estava mais conseguindo realizar as suas marcações, pois o
leitor não conseguia mais identificar a sua digital. Após ocorrer esse problema,
foi realizado o recadastramento das digitais da pessoa cuja identificação foi
problemática e então não apresentou mais problemas. É difícil identificar qual
foi o real motivo dessa situação, pois podem ser problemas ambientais ou
físicos, ou seja, o indivíduo pode ter sofrido alguma alteração nas suas
minúcias, ou a umidade do ambiente pode ter interferido no seu cadastro ou
até mesmo uma sujeira em seu dedo ou no leitor no momento do cadastro
pode ter interferido na identificação.
24
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho de conclusão de curso deu-nos a oportunidade de
conhecer e explorar diversos conteúdos para identificar o Estado da Arte dos
Sistemas Biométricos. Mesmo conhecendo as pesquisas em diversos
segmentos, encontramos um tema que está em constante transformação.
Esta pesquisa sugere que essa temática ainda tem muito a ser
explorada e aprimorada, pois, a segurança da informação é um fenômeno
recorrente entre as transações comerciais e acesso físico ou lógico de
pessoas, por isso, o interesse em encontrar soluções próximas da segurança
absoluta deve se renovar a cada possibilidade de aprimoramento.
Considerando todos os trabalhos analisados, percebemos que existe
muita semelhança entre as características de conceituação e desenvolvimento
dos sistemas biométricos, motivo pelo qual não foi foco dessa pesquisa
explanar sobre a utilização dos sistemas biométricos em uma área em
específico, pois um único sistema pode ser aplicado em campos diferentes
desde que satisfaça as necessidades da organização, mas sim o intuito foi
ratificar a necessidade que move essa temática que é a segurança, agilidade e
conforto aos usuários dos Sistemas Biométricos.
“Atentar para as diferenças é um detalhe,
atentar aos detalhes faz toda a diferença...”
Heleno A. P. Junior
25
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Alves, F.F. (2007). Desenvolvimento de aplicação biométrica para reconhecimento de impressão digital através de um dispositivo móvel. Universidade Federal Da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação, Salvador, BA
Andrade, L. A. N. (1997). Sistemas de Identificação Pessoal Utilizando Técnicas de Reconhecimento e Verificação Facial Automáticas. Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Departamento de Comunicações, Campinas, SP
Appolinário, F. (2004). Dicionário de metodologia científica: um guia para a produção de conhecimento científico. São Paulo: Atlas, 2004
Araujo, E. C. J. e Souza V. L. (2008). A Biometria Como Mecanismo Seguro de Identificação e Autenticação de Indivíduos em Sistemas de Informação. Instituto de Educação Superior de João Pessoa – PB, João Pessoa, PB, 2008
Barbosa, A. A. J. (2007) Estudo e Desenvolvimento de Aplicação Biométrica Para Ambiente de Larga Escala Reconhecimento de Impressões Digitais. Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação, Salvador, BA
Bolle, R. M., Connell, J. H., Pankanti, S., Ratha, N. K., and Senior, A. W. (2004). Guide to Biometrics. Springer Professional Computing, 1st edition.
Burge, M. and Burger, W. (2000). Ear biometrics in computer vision. In International Conference on Pattern Recognition, volume 2, pages 2822–2826, Los Alamitos, CA, USA. IEEE Computer Society.
Clarke, R. (1994). Human identification in information systems: management challenges and public policy issues. Information Technology & People, 7(4):6–37.
Corner, E. W., Vieira J. F. V. e Assis J. T. (2006). Sistemas de Identificação Biométrica Baseada em Íris. IX Encontro de Modelagem Computacional, Belo Horizonte, MG, 2006
26
Costa, L. R., Obelheiro, R. R., and Fraga, J. S. (2006). Introdução são aos sistemas biométricos. In Minicursos do SBSeg 2006, Santos, SP.
Costa, L. R., Obelheiro, R. R. e Fraga, J. S. (2007). Autenticação em Web Banking por Credenciais Biométricas Suportadas pelos Padrões de Serviços Web. Departamento de Automação e Sistemas, Universidade Federal de Santa Catarina Florianópolis, SC
Davi, A. (2006). Sistemas Biométricos: Impressões Digitais, Geometria da Mão, Retina, Íris. Centro Universitário Nove de Julho, São Paulo, Brasil, 2006
Gava, E.A (2006). Sistemas biométricos com ênfase na técnica dinâmica da digitação (Keystroke Dynamics). Monografia - Faculdade de Tecnologia de Americana, Americana.
Hill, R. B. (1999). Retina identification. In Jain, A. K., Bolle, R. M., and Pankanti, S., editors, Biometrics: Personal Identification in Networked Society, chapter 6. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA.
Jain, A., Hong, L e Pankanti, S. (2000) Biometric Identification, Comunications of the ACM, Vol. 43, No. 2, 2000.
Korotkaya, Z. (2003). Biometric person authentication: Odor. Inner report in Department of Information Technology, Laboratory of Applied Mathematics, Lappeenranta University of Technology. In “Advanced Topics in Information Processing: Biometric Person Authentication”.
LIU, S.; SILVERMAN, M. (2001). A practical guide to biometric security technology. IT Professional Magazine, IEEE Computer Society, v. 3, n. 1, p. 27–32, fev. 2001. ISSN 1520-9202.
Lopes, V. R. (2007). Reconhecimento Facial usando SVM. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Departamento de Informática, Rio de Janeiro
Lu, G., Zhang, D., and Wang, K. (2003). Palmprint recognition using eigenpalms features. Pattern Recognition Letters, 24(9-10):1463–1467.
Magalhães P. S. e Santos H. D. (2003). Biometria e autenticação. Actas da 4ª Conferência da Associação Portuguesa de Sistemas de Informação, Porto, Portugal, 2003
27
Mognon, F. (2008). Biometria em Sistemas de Informação. Curso de Ciência da Computação – Universidade de Passo Fundo (UPF), RS, Brasil
Moraes, A. F. (2006). Método para avaliação da tecnologia biométrica na segurança de aeroportos. São Paulo, 2006
Prokoski, F. J. and Riedel, R. (1999). Infrared identification of faces and body parts. In Jain, A. K., Bolle, R. M., and Pankanti, S., editors, Biometrics: Personal Identification in Networked Society, chapter 9. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA.
Ross, A. A., Nandakumar, K., and Jain, A. K. (2006). Handbook of Multibiometrics. International Series on Biometrics. Springer.
Thian, N. (2001) Biometric Authentication System, Tese de mestrado, USM, Penang, Malásia, http://hydria.u-strasbg.fr/~norman/BAS/publications.htm (Fevereiro 2003), 2001.
Victor, B., Bowyer, K., and Sarkar, S. (2002). An evaluation of face and ear biometrics. In International Conference on Pattern Recognition, volume 1, pages 429–432, Quebec City, Canada. IEEE Computer Society.
Wang, Y., Tan, T. e Jain, A. K. (2003). Combining Face and Iris Biometrics for Identity Verification, Proc. of 4th Int'l Conf. on Audio- and Video-Based Biometric Person Authentication (AVBPA), Guildford, UK, 2003.
Zhao, W., Chellappa, R., Phillips, P. J., and Rosenfeld, A. (2003). Face recognition: A literature survey. ACM Computing Surveys, 35(4):399–458.
Zhang, D. and Shu, W. (1999). Two novel characteristic in palm print verification: Datum point invariance and line feature matching. Pattern Recognition, 32(4):691–702.
