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Who is who? Einsatzmöglichkeiten biometrischer Verfahren
von Veronika Nolde

Die zunehmende Digitalisierung von Geschäftsprozessen erfordert neue Wege zur Identifizierung von Vertragspartnern. Darüber hinaus besteht ein dringendes Bedürfnis nach Datensicherheit und dem Schutz öffentlicher Einrichtungen. PINs, Karten und Passwörter sind nicht gegen Missbrauch gefeit. Die Autorin des vorliegenden Beitrags zeigt, dass biometrische Verfahren hier die Sicherheitsstandards erhöhen. Darüber hinaus leisten sie schon heute im medizinischen Bereich gute Dienste.
 

Stichworte: Biometrie in Geschäftsprozessen; Aktuelle Entwicklungen; Grundlagen: Abgleichsverfahren one-to-one und one-to-many, Toleranzschwelle, Benutzerauthentifizierung; Anwendungen: Bürgerkarte, Pässe, Visa, Zugangskontrollen, Gesundheitsbereich; Elektronische Signatur; Daten- und Verbraucherschutz; Zusammenfassung.

Biometrie zwischen Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit

Biometrie ist weder neu noch revolutionär oder futuristisch. Sie hat den Menschen schon sehr früh fasziniert. Bereits vor einigen hundert Jahren fanden erste Körpervermessungen statt. Biometrie ist uns geläufig. So wissen wir alle, dass es uns ab und zu gelingt, einen Menschen aus der Ferne an seinem Gang zu identifizieren oder am Schritt zu erkennen, wer um die Ecke kommt, bevor wir ihn gesehen haben.

In den meisten Fällen geht es bei der Biometrie darum, eine Person zu identifizieren und festzustellen, ob eine Person auch wirklich die Person ist, für die sie sich ausgibt. Der Identitätsnachweis wird erbracht. Hier kommen zwei zentrale Begriffe ins Spiel, die uns in den folgenden Abschnitten immer wieder begegnen werden: Besitz und Wissen. Unter Besitz wird die tatsächliche Herrschaft über etwas (einen Ausweis oder einen Schlüssel) verstanden. Wissen bezieht sich zum Beispiel auf Kennworte, PINs, Zugangscodes und Ähnliches. Damit werden gleich die Schwächen bisheriger Verfahren angesprochen. Den Ausweis können wir verlieren und das Kennwort vergessen. Außerdem sind diese Verfahren nicht uneingeschränkt und untrennbar mit einer Person verbunden. Missbrauch ist somit nicht ausgeschlossen. Biometrische Verfahren ermöglichen hingegen eine zweifelsfreie Identifikation des Betroffenen, da sie personengebundene (Finger, Gesicht, Stimme) und nicht nur personenbezogene (PIN, Karte, Passwort, Schlüssel) Merkmale erfassen [1].

Biometrie in Geschäftsprozessen

Die Identifikation des Menschen über seinen Fingerabdruck hat bereits die Kriminalistik revolutioniert. Ob die Biometrie ausreicht, um sie auch in kommerziellen Systemen zur zweifelsfreien Identifizierung einzusetzen, wird im Folgenden beleuchtet. Abschließend soll die Frage hier nicht behandelt werden. Aber ein paar Hinweise sollen schon gegeben werden.

Grundsätzlich konnten wir bei unseren Recherchen und in zahlreichen Gesprächen feststellen, dass folgende branchenunabhängige Trends die Etablierung und Entwicklung von biometrischen Verfahren verstärken:

• Ausbreitung des Internets und der Intranetlösungen

• Digitalisierung der Kommunikation

• Zunehmendes Sicherheitsbedürfnis bei e-Government, e-Business und m-Commerce-Lösungen

• Elektronische Signatur und SmartCard

• Virtualisierung und Internationalisierung von Unternehmen

Viele der bestehenden Anwendungen laufen diesen Entwicklungen diametral entgegen, da sie Sicherheit nur auf Kosten von Benutzerfreundlichkeit/Komfort bieten. Verbraucherschützer fordern Lösungen, die für eine maximale Bevölkerungsschicht einfach zu handhaben sind. Die Zunahme von immer neuen Karten, Passwörtern und PINs ist nicht im Sinne der Verbraucher. Eine weitere Belastung resultiert daraus, dass der Nutzer sich separat für jede Anwendung identifizieren muss. Zudem verursacht die Generierung und Verwaltung von Passwörtern sowie der damit verbundene Arbeitsausfall erhebliche Kosten. Biometrische Lösungen sind hier die preiswertere Alternative, da man seine körpereigenen Merkmale immer bei sich trägt, sie nicht verlieren und auch nicht vergessen kann.

Die Entwicklung des Internets und damit verbunden die rasche Entwicklung von Lösungsansätzen wie e-Business und m-Commerce erfordern neue und benutzerfreundliche Verfahren einer zweifelsfreien Personenerkennung. Anachronismen, wie das Ausfüllen eines elektronischen Anmeldeformulars, der anschließende Ausdruck, die handschriftliche Unterzeichnung, das Abschicken des Formulars in Papierform und das abschließende Einscannen beim Anbieter, werden von allen Seiten richtigerweise als wenig effizient gesehen. Die Bereitschaft, umfangreich online zu ordern und Verträge über das Internet abzuschließen, ist entsprechend zurückhaltend. Das Informationsangebot wird gerne angenommen. Entsteht daraus jedoch ein echtes Kaufinteresse, so geht der Käufer den konventionellen Weg und schließt zum Beispiel seine Versicherung bei dem Makler vor Ort ab. Das Internet wird dem gestiegenen Sicherheitsbedürfnis der Anwender nicht nur in diesem Fall nicht gerecht. Zielführend sind medienbruchfreie Prozesse. Durch sie ergeben sich nicht nur Einsparungspotenziale im Bereich Archivierung, sondern auch Transportwege und Wiedervorlage können erheblich beschleunigt werden. Vorstellbar ist etwa im Bereich des Formularwesens, durch die Nutzung einer biometrischen Unterschrift Dokumente zweifelsfrei und sicher einem bestimmten Nutzer zuzuordnen.

Damit die Unterschrift mit ihren biometrischen Parametern aufgenommen werden kann, um sie als biometrisches Authentifizierungsmerkmal zu nutzen, ist es erforderlich, diese über eine elektronische Schreibunterlage zu erfassen. Dazu dient eine elektronische Schreibunterlage, welche in der Lage ist, die Unterschrift mit allen charakteristischen Merkmalen aufzunehmen. Diese elektronische Schreibunterlage wird Pad genannt.

Die Unterschrift wird auf einer sensitiven Fläche geleistet, bei der eine Elektronik für die Digitalisierung der biometrischen Merkmale sorgt, die beim Schreiben mit handelsüblichen Stiften oder Spezialstiften entstehen. Dazu gehören unter anderem die Druckstärke, die Geschwindigkeit, die Anzahl der Absatzpunkte, die Schriftlage, die Schriftweite sowie die Schriftgröße.

Der folgende Vorgang ist denkbar: Ein Kunde einer Bank unterschreibt auf einem Formular, welches über ein biometrisches Unterschriften-Pad gelegt ist. Somit existiert die Unterschrift einmal ganz klassisch auf dem Blatt Papier, das der Kunde mit nach Hause tragen kann. Es existiert jedoch gleichzeitig eine elektronische Version der Unterschrift, die das untergelegte Pad erfasst hat. Diese lässt sich nun mit dem elektronischen Formular verbinden und archivieren.

Eine praktische Anwendung hierfür läuft derzeit in einem Bonner Hotel. Dort werden die Meldezettel vom Kunden elektronisch erzeugt und biometrisch gesichert. Das lästige, händische Ausfüllen der Zettel entfällt. Dazu erhält der Gast einen am PC erstellten Hotelpass mit der Zimmernummer und den persönlichen Daten. Diesen unterschreibt er auf dem Unterschriften-Pad vor den Augen des Hotelmitarbeiters. Die Unterschrift wird untrennbar mit dem Dokument verbunden. Das gesamte elektronische Dokument kann nun auf einer CD gesichert und archiviert werden. Das Papierdokument entfällt.

Biometrie in Zusammenhang mit aktuellen Entwicklungen

Die Biometrie ist als allgemein eingesetztes Verfahren noch recht jung. Auch wenn erste Produkte bereits vor einigen Jahren auf dem Markt waren, so befinden wir uns derzeit doch in einer frühen Phase des Lebenszyklus der Biometrie. Die einzelnen Verfahren weisen zum Teil eine nicht immer ausreichende Zuverlässigkeit für den breiten Einsatz auf. Auch sind die Kosten pro Erkennungsgerät noch recht hoch. Bemerkenswert ist aber die zu beobachtende Ausbreitungsgeschwindigkeit von Anbietern sowie die Fortschritte bei der Entwicklung der einzelnen Verfahren. Dies lässt sich zum Beispiel an der Anzahl der Aussteller für Biometrie auf Messen beobachten. Ein weiterer Indikator ist die Anzahl der Projekte, die von Konzernen und Unternehmen aufgesetzt werden, um die Einsatzmöglichkeiten und die Alltagstauglichkeit von biometrischen Verfahren zu überprüfen.

Insbesondere auf der politischen Ebene ist die Biometrie ein wichtiges Thema. Der Weg für eine gesetzlich geregelte Integration biometrischer Systeme in elektronische Signaturen ist bereits realisiert. Nun sollen Anwendungen folgen, die biometrische Verfahren in unsere Pässe, Visa und Ausweisdokumente integrieren. Auch hierfür sind zahlreiche Untersuchungen bereits in die Wege geleitet. Innerhalb der Anti-Terror-Pakete der Bundesregierung ist das Pass- und Personalausweisrecht geändert worden, so dass nun die Grundlage gelegt ist für eine computergestützte Identifizierung per Biometrie. Neben der Unterschrift sind vor allem das Foto und die Fingerbilderkennung im Fokus stehende Systeme.

Grundlagen der Biometrie

Da der Einsatz biometrischer Verfahren keine hundertprozentige Sicherheit bietet und derzeit im Markt noch eine umfassende Begriffsverwirrung herrscht, liegt der Fokus dieses Beitrages unter anderem auf der Vermittlung der Grundlagen und auf der Darstellung der Rahmenbedingungen. Da die Notwendigkeit der Einordnung dieser Verfahren in einen gesellschaftlichen Kontext besteht, wird eine verbraucher- und datenschutzrechtliche Sicht auf die Biometrie folgen.

Doch zunächst soll geklärt werden, was Biometrie eigentlich ist. Der Begriff Biometrie stammt aus dem Griechischen und setzt sich aus den Worten bios (Leben) und metron (Maß) zusammen. Danach ist die Biometrie die Wissenschaft der Körpermessung an Lebewesen. Hier ist ausschließlich der Mensch mit seinen messbaren körperlichen Merkmalen gemeint, welche Grundlage der biometrischen Authentifizierung sind.

Im engeren, auf die Computerwelt bezogenen Sinne ist der Begriff »Biometrie« ein Synonym für den Identitätsnachweis von Personen unter Verwendung ihrer individuellen körperlichen Merkmale. Diese Merkmale müssen jedoch so konzipiert sein, dass selbst eineiige Zwillinge als zwei unverwechselbare Individuen erkannt werden können. Brillen, Bärte, eine erkältungsbedingte Veränderung der Stimme sowie Narben dürfen bei der Erkennung keine Hinderungsgründe darstellen. Unter biometrischen Verfahren versteht man Verfahren, die Personen anhand biometrischer Merkmale erkennen, und zu solchen Verfahren gehören in der Regel drei Komponenten:

• Technische Einrichtungen wie Sensoren, Kameras, Mikrophone oder Pads dienen der Erfassung der individuellen Merkmale.

• Durch mathematische/statistische Methoden werden die erfassten Daten so abstrahiert, dass von den wesentlichen Merkmalen Referenzmuster abgespeichert werden können.

• Es werden Vergleichsalgorithmen erstellt.

Einsatzbereiche für biometrische Verfahren bieten sich unter anderem dort an, wo es um den Zutritt zu Gebäuden und Räumlichkeiten sowie den Zugang zu Informationstechnologien in all ihren verfügbaren Ausprägungen – wie Computer-Anwendungen und IT- Netze – geht. Vorstellbar ist der Einsatz biometrischer Verfahren auch für die Integration in Ausweisdokumente und zur Erhöhung der Sicherheit der Bürger. Zahlreiche Anwendungen an großen Flughäfen und öffentlichen Plätzen belegen diesen Trend.

Wie sich biometrische Verfahren darüber hinaus innerhalb der elektronischen Signatur – etwa im Zusammenhang mit der Abgabe von Willenserklärungen im elektronischen Rechtsverkehr – einsetzen lassen, wird nachfolgend betrachtet werden.

Mittlerweile existieren eine ganze Reihe von biometrischen Merkmalen, die von einem Computer ausgewertet werden können. Üblicherweise unterteilt man sie in sogenannte aktive Merkmale, basierend auf verhaltenstypischen Merkmalen, und passive Merkmale, die sich auf physiologische Merkmale beziehen. In Tabelle 1 sind die wichtigsten biometrischen Merkmale aufgeführt.

Letztlich zählt natürlich auch die menschliche DNA, die häufig als genetischer Fingerabdruck bezeichnet wird, sowie das Blutbild zu den biometrischen Merkmalen. Sie sollen hier jedoch nur der Vollständigkeit halber aufgeführt werden, da sie einen Eingriff in den Körper des Betroffenen voraussetzen und sich deshalb per se nicht zu Kontrollzwecken eignen. Ähnliches gilt für die Einpflanzung eines Chips, wie sie der Hersteller Applied Digital Solutions in den USA anbietet.

Einige Verfahren zur Erkennung biometrischer Merkmale sind seit langem auf den Märkten etabliert, andere haben ihre experimentelle Phase verlassen und werden nun erfolgreich eingesetzt, wieder andere stecken noch in ihrer Probephase. Dabei erweisen sich solche Verfahren als besonders erfolgreich, die

• eine hohe Benutzerakzeptanz haben,

• geringe Technikfolgeerscheinungen,

• ein günstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis sowie

• ein optimales Verhältnis von Sicherheit & Komfort aufweisen.

Der Prozess, der bei einer Erkennung durch ein biometrisches Merkmal abläuft, kann wie folgt beschrieben werden: Zunächst wird der Benutzer in das System aufgenommen (Enrolment), indem ein Referenzprofil des Benutzers erstellt wird. Dieses setzt sich normalerweise aus einer Kombination mehrerer Messungen zusammen. Üblicherweise wird dazu aus den Rohdaten – diese sind etwa Daten von Kamera, Mikrophon oder Unterschriftentablett – ein so genanntes Template berechnet, welches in komprimierter Form die wichtigsten Informationen zusammenfasst und so erheblich weniger Speicherplatz benötigt als die Rohdaten. Wichtig ist, dass von den Templates nicht auf die Rohdaten der Person zurückgeschlossen werden kann.

Während eines späteren Erkennungsvorganges wird dann das entsprechende Merkmal des Benutzers aufgenommen, mit dem Referenzprofil oder Template verglichen und in Abhängigkeit von diesem Resultat auf Zugang oder Zurückweisung des Benutzers entschieden.

Dem Vorgang der Ersterfassung (Enrolment) kommt insofern eine besondere Bedeutung zu, als dass er die Grundlage für eine spätere gute Erkennungsrate bildet. Nur wenn das Enrolment sorgfältig durchgeführt wird, lassen sich genügend Daten des körpereigenen Merkmals erfassen, damit für eine spätere Erkennung auch bei einem schlechten aktuellen Muster noch hinreichend Übereinstimmungen vorhanden sind.

Die Abgleichsverfahren one-to-one und one-to-many
Ein Vorteil biometrischer Systeme besteht darin, dass sie sowohl im Verifikationsmodus als auch im Identifikationsmodus betrieben werden können.

Demzufolge gibt es zwei Arten der Erkennung:

• Bei der Verifikation wird in einem 1:1-Vergleich (auch one-to-one) geprüft, ob eine Person zu einer Gruppe von dem System bekannten Berechtigten gehört. Es wird geprüft, ob die Person, die behauptet, eine bestimmte zu sein, auch den physiologischen Beweis dazu erbringen kann. Ihre aktuellen biometrischen Daten werden demnach nur mit ihren Referenzdaten verglichen. Es erfolgt also die Authentifizierung einer bekannten Person.

• Bei der Identifikation wird anhand eines 1:n-Vergleiches (auch one-to-many) die Identität des Betreffenden aus der gesamten System-Datenbank ermittelt. Es besteht hier also die Möglichkeit, eine zunächst unbekannte Person mit Hilfe der Datenbank zu identifizieren. Es erfolgt also die Authentifizierung einer unbekannten Person.

Im Folgenden sollen die Vor- und Nachteile der Verfahren gegenübergestellt werden.

• Die Verifikation erfordert lediglich den Abgleich mit einem Template. Der Vorgang ist dementsprechend kurz.

• Abhängig von der Anzahl der gespeicherten Datensätze sind bei der Identifikation leistungsfähige Server und Datenbanken erforderlich.
  Damit ist die Anzahl der abgelegten Datensätze grundsätzlich begrenzt.

• Beim Identifikationsmodus müssen die Daten in einer Datenbank gespeichert werden, was besonders aus Datenschutzsicht bedenklich ist.

• In puncto Sicherheit ist wichtig, dass bei der Identifikation die Gefahr einer Fehlerkennung (Zulassung einer unberechtigten Person) proportional zur Größe der Datenbank steigt.

• Bei der Verifikation ist der Benutzerkomfort geringer, da die zu authentifizierende Person vorab Hilfsmittel, wie etwa die Eingabe eines Namens oder etwa einer SmartCard, benötigt.

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