新思科技評估IPhone X Face ID及生物識別系統(tǒng)的安全性

　　現(xiàn)已有一些框架被建議用來評估生物識別系統(tǒng)的安全性。其中比較受認(rèn)可的包括Ratha1以及Bartlow 和Cukic2提出來的框架，前者較為簡單，后者是增強(qiáng)版。

　　要運(yùn)用這些框架來評估iPhone X生物識別的安全性需要大量我們還沒有的數(shù)據(jù)。我們較難推測iPhone X人臉識別技術(shù)的實現(xiàn)。我們想在此從整體上討論人臉識別安全性，其中有一些可能是應(yīng)用在iPhone X的類似技術(shù)。

　　新思科技評估了數(shù)款手機(jī)人臉識別軟件的使用安全。我們簡要介紹在評估期間探討的幾個攻擊方式：

　　針對活體檢測的攻擊

　　活體檢測是為了測試使用者是非生命體或是人類。進(jìn)行活體檢測時，我們評估的手機(jī)軟件要求使用者左右轉(zhuǎn)頭。我們輕易的通過編程鉤來繞過和解除活體檢測 。解除活體檢測后，靜態(tài)的照片就足以通過生物認(rèn)證。這通過編程鉤來繞過和解除的技術(shù)理論上可以擴(kuò)展到完全繞過認(rèn)證系統(tǒng)。這樣的攻擊可能僅應(yīng)用在無需離線數(shù)據(jù)保護(hù)密鑰的生物識別系統(tǒng)上。

　　運(yùn)行編程鉤攻擊可能只應(yīng)用在無需底層操作系統(tǒng)扶持的人臉識別系統(tǒng)的手機(jī)軟件上(而非Face ID) 。由于iPhone X采用TrueDepth相機(jī)系統(tǒng)，所以想發(fā)起類似攻擊可能需要更具挑戰(zhàn)性的硬件攻擊。

　　針對暴力保護(hù)機(jī)制的攻擊

　　暴力保護(hù)機(jī)制可以防止攻擊者通過對生物認(rèn)證系統(tǒng)進(jìn)行大量嘗試來破解密碼。雖然被測軟件儲存了身份驗證的次數(shù)，但我們可以使用附加程序來重置驗證次數(shù)為零。結(jié)合繞過活體檢測的方法，我們可以輕易地利用從社交媒體上截取的照片來完全繞過生物認(rèn)證。

　　通常這些用戶端控件都可以繞過。雖然硬件安全控制提高了標(biāo)準(zhǔn)，但它們并不是不可逾越的。iPhone歷來都具有暴力保護(hù)系統(tǒng)，但也都被破解了。iPhone X對此類攻擊的保護(hù)效果仍是未知數(shù)，尚待評估。

　　微弱的生物識別生成密鑰

　　我們所測試的軟件沒有在任何用戶使用生物識別時生成密鑰的。這導(dǎo)致受保護(hù)的數(shù)據(jù)不需要生物認(rèn)證即可輕易竊取。如果您想生成生物密鑰，可以參考密鑰綁定生物密碼系統(tǒng)及密鑰生成生物密碼系統(tǒng)。

　　iPhone X使用Face ID進(jìn)行支付和保護(hù)離線數(shù)據(jù)。以前的iPhone憑借Touch ID解鎖用來保護(hù)離線數(shù)據(jù)的主密鑰。Face ID應(yīng)該也有類似功能。不過，蘋果公司在采用Touch ID時并沒有使用用戶的生物特征生成密鑰。Touch ID的安全性取決于將Secure Enclave安全模塊與其它操作系統(tǒng)隔離。這意味著如果沒有額外的針對安全模塊的攻擊，即使操作系統(tǒng)出現(xiàn)問題也不會影響到Secure Enclave。因此，如果Face ID采用類似的模式來解鎖主密鑰，這也不足為奇。

　　傾斜照片角度嘗試登錄

　　通過使用iPad上的高分辨率照片向左和向右傾斜來通過身份驗證雖難以進(jìn)行連續(xù)攻擊，不過也是可行的。在暴力保護(hù)系統(tǒng)失效的情況下，我們可以進(jìn)行5至15次登錄嘗試。不過如果安裝了深度攝像頭，比如Windows Hello和Face ID，那這種方法就行不通了。

　　3D模型攻擊

　　這是我們一些測試中最可靠的攻擊方式。攻擊者可以構(gòu)建3D模型，即使使用低分辨率照片(來自社交媒體)，然后左右轉(zhuǎn)動。利用FaceGen Modeller 3D面部處理軟件可以生成模型，F(xiàn)aceGen Artist可以左右移動模型，這足以在無需篡改手機(jī)軟件的情況下通過生物認(rèn)證。即使生物識別系統(tǒng)要求用戶執(zhí)行特定面部表情動作，仍然有可能利用FaceRig臉部捕捉軟件通過驗證。因此，用戶可以利用由FaceGen構(gòu)建的模型以及完整的表情庫來進(jìn)行視頻聊天。

　　理論上，無論是照片傾斜或者3D 模型攻擊對iPhone X應(yīng)起不了作用，因為iPhone X配備了深度攝像頭。

　　雖然我們還沒有機(jī)會嘗試其它一些攻擊方式，但我們應(yīng)擔(dān)心面部欺騙攻擊和3D建模面具。蘋果公司聲稱已經(jīng)使用經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎來識別和防范這些面具 。

　　Windows Hello認(rèn)證采用英特爾RealSence 3D攝像頭識別雙胞胎。然而，蘋果公司還沒有宣布iPhone X有此功能，仍建議雙胞胎使用密碼登錄。iPhone X使用與Windows Hello設(shè)備類似的深度攝像頭，但它對防止別有用心的雙胞胎和3D打印面具的保護(hù)功能尚未完全了解。

　　Alagu Raman預(yù)測，隨著這些系統(tǒng)的升級，在使用照片、模型或者面具通過認(rèn)證之前，將更加需要篡改設(shè)備(比如攻擊硬件使活體檢測失效)。

　　參考資料：

　　Nalini K. Ratha, Jonathan H. Connell, and Ruud M. Bolle, “Enhancing Security and Privacy in Biometrics-Based Authentication Systems,” IBM Systems Journal 40, no. 3 (2001): 614–34. Nick Bartlow and Bojan Cukic, “Biometric System Threats and Countermeasures: A Risk-Based Approach,” in “Proceedings of the Biometric Consortium Conference (BCC 05)” (Crystal City, VA: 2005).