В статье клавиатурный почерк рассматривается в качестве одной из динамических поведенческих биометрических характеристик человека. Развитие новых моделей, методов, алгоритмов распознавания клавиатурного почерка на основе анализа существующих экспериментов и программных средств позволят повысить точность и качество функционирования систем идентификации и аутентификации.
Ключевые слова: клавиатурный почерк, оператор ключевой системы, биометрическая характеристика, нажатие на клавиши.
Проведено исследование методов идентификации и аутентификации по клавиатурному почерку. Использование методов поведенческой биометрии, основанной на клавиатурном почерке, в отличие от методов физиологической биометрии не требует приобретения дополнительных биометрических устройств. Образец клавиатурного почерка может быть получен с помощью существующих систем, таких как стандартная клавиатура. Это делает эти методы недорогими и ненавязчивыми для оператора, а также может быть применено тайно, что позволит улучшить существующие компьютерные системы обеспечения безопасности.
Отмечено, что основу исследованию клавиатурного почерка положило исследование работы операторов телеграфа. В середине 19-го столетия, когда телеграф часто использовался, было замечено, что операторы телеграфа могли идентифицировать других операторов по их ритму набора. Метод «Fist of the Sender» («Кулак отправителя») использовался во время Второй мировой войны для идентификации отправителя телеграфного сообщения по ритму, темпу и времени нажатия телеграфного ключа [1]. Bryan и Harter [2] провели ряд экспериментов на тридцати семи телеграфных операторах, имеющих различные степени умения набора. Они отметили, что телеграфные операторы могли узнать других операторов по стилю набора.
Проведен анализ исследований в области распознавания клавиатурного почерка. В начале 80-ых Национальный научный фонд и Национальное Бюро Стандартов в Соединенных Штатах провели исследования, устанавливающие, что образцы клавиатурного почерка содержат уникальные особенности, которые могут быть идентифицированы [3]. Shaffer [4] показал, что набор текста является запрограммированным умением и, что движения при печати организуются до их фактического выполнения. Иванов А. И. в своих трудах показал, что при наборе текста на клавиатуре одной рукой оказываются задействованы около 50 мышц пальцев руки и пальцев предплечья и еще примерно 20 мышц плеча и плечевого пояса [5], т. е. при печати двумя руками человек управляет примерно 140 мышцами. Поэтому образец почерка человека является поведенческой особенностью, которая развивается с течением времени и, таким образом, не может быть изменена, потеряна или забыта. В любой поведенческой биометрической характеристике могут наблюдаться большие изменения в особенностях характеристики. Однако они предоставляют достаточно информации, чтобы идентифицировать и определять подлинность личности по шаблону почерка [6].
Купер [7] был первым исследователем машинописного набора текста, который разбил процесс набора текста на четыре стадии: восприятие человеком текста, сохранение его в памяти, перевод человеком сохраненных в его памяти символов в команды, передаваемые мышцам, непосредственно набор текста с процедурой обратной связи, необходимой для проверки точности набора текста.
Salthouse [8] доработал и улучшил предложенную Купером модель процесса набора текста машинистом. Butsch [9] определил, что «интервал копирования», т. е. количество текста сохраняемое в памяти оператора при наборе зависит от опытности и умений оператора. Использование памяти в качестве краткосрочного буфера перед печатанием было доказано экспериментами, проводимыми Thomas и Jones [10]. Купер продемонстрировал в своих исследованиях, что операторы разбивают текст на маленькие предсказуемые группы, из-за ограничений на размер буферной памяти. В исследовании, проводимом Shaffer [4], он выявил, что существует внутренний регулярный ритм набора определенных последовательностей символов. Он предположил, что клавиатурный почерк не является фиксированной характеристикой человека, а постоянно изменяется. Он также заметил, что процесс набора основан на знании переходов и движений между клавишами, и, что движения мышц при нажатии на клавиши организованы до их фактического выполнения. Интервалы между последовательными нажатиями клавиши для опытных операторов, как показали наблюдения, были меньшими, чем у операторов с низкой квалификации. Gaines R. S., Lisowski W., Press S. J. and Shapiro N. доказали, что скорость, с которой перемещаются пальцы вдвое быстрее у опытных машинистов, чем у неопытных [11].
На основании проведенного анализа вышеперечисленных исследований предложено считать клавиатурный почерк индивидуальной и уникальной для каждого человека поведенческой биометрической характеристикой. Предложено использовать шаблон клавиатурного почерка в качестве идентификатора оператора ключевой системы.
Литература:
- J. R. Vacca, Biometric Technologies and Verification System. / J. R. Vacca // Butterworth — Heinemann, 1 edition, 2007–656 p.
- W. L. Bryan, Studies in the physiology and psychology of the telegraphic language. / W. L. Bryan, N. Harter.// Psychological Review — 4(1), 1987 — pp. 27–53.
- L. F. Coppenrath and Associates Biometric Solutions By Classification. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.lfca.net/Reference %20Documents/Biometric %20Solutions %20By %20Classification.pdf, 2001, свободный — Яз. англ.(датаобращения: 1.04.2016).
- L. H. Shaffer, Timing in the motor programming of typing. / L. H. Shaffer // Quarterly Journal of Experimental Psychology, 1978 — V. 30. N2. — pp. 333–345.
- Иванов А. И., Биометрическая идентификация личности по динамике подсознательных движений. / Иванов А. И. — Пенза: Изд–во Пенз. Гос. Ун–та, 2000. –188 с.
- Jain A. K., An Introduction to Biometric Recognition / Jain A. K., Ross A., Prabhakar S. // IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, Special Issue on Image — and Video — Based Biometrics — Vol. 14, No.1, January 2004 — pp. 4–20.
- Cooper W. E., Studies of typing from the LNR research group / Cooper W. E., Norman D. A., Rumelhart D. E. // Cognitive aspects of skilled typing. — New York: Springer –Verlag; 1983. — pp. 45–65.
- Salthouse T. A., Perceptual, Cognitive, and Motoric Aspects of Transcription Typing. / Salthouse T. A. // Psychological Bulletin — 99(3), 1986 — pp. 303–319.
- Butsch R., Eye movements and the eye-hand span in typewriting. / Butsch R. // Journal of Education Psychology — 23(2), 1932 — pp. 104–121.
- Jones R. G., A model for subjective grouping in typewriting. /. Thomas E. A. C, Jones R. G. // Quarterly Journal of Experimental Psychology — 22(3), 1970 — pp. 353–367.
- Gaines R. S., Authentication by Keystroke Timing: Some Preliminary Results. / Gaines R. S., Lisowski W., Press S. J., Shapiro N. // Technical Report R-2526 — NSF, — Santa Monica, CA: Rand Corporation, 1980–113 p.
