物聯(lián)網(wǎng)中的電子身份識(shí)別技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)的終端是物品，人們的生活和工作都離不開周圍成千上萬的各種物品。人是主體，物品是客體。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)最直觀的理解是人們需要知道哪些物品，并控制他們發(fā)揮其作用。物聯(lián)網(wǎng)需要識(shí)別物品，也需要識(shí)別人，本文討論物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別人們身份的相關(guān)技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)含自動(dòng)識(shí)別

　　物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是互聯(lián)互通；二是識(shí)別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)。其中“識(shí)別與通信特征”和“智能化特征”都離不開物體和相關(guān)人員的身份識(shí)別，物體具備自動(dòng)識(shí)別與物物通信的功能，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、物體、人員相互能夠自動(dòng)識(shí)別身份。

　　以此可見，自動(dòng)識(shí)別在物聯(lián)網(wǎng)中占有重要地位，而生物識(shí)別技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別最重要的手段之一。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，生物識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測(cè)等各個(gè)行業(yè)。

　　電子身份識(shí)別服務(wù)的概念

　　電子身份識(shí)別（EID）應(yīng)用由來已久。從計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之初，使用口令來驗(yàn)證計(jì)算機(jī)使用者的身份是最早的EID應(yīng)用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，EID應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到電子政務(wù)和民生領(lǐng)域，負(fù)責(zé)市民、政府官員和移動(dòng)終端的身份識(shí)別。

　　與互聯(lián)網(wǎng)相同，物聯(lián)網(wǎng)能識(shí)別用戶和物體的一切信息都是用一組特定的數(shù)據(jù)來表示的。這組特定的數(shù)據(jù)代表了數(shù)字身份，所有對(duì)用戶和物體的授權(quán)也是針對(duì)數(shù)字身份的授權(quán)。如何保證以數(shù)字身份進(jìn)行操作的使用者就是這個(gè)數(shù)字身份合法擁有者，也就是說保證使用者的物理身份與數(shù)字身份相對(duì)應(yīng)，EID服務(wù)就是為了解決這個(gè)問題。作為物聯(lián)網(wǎng)的第一道關(guān)口，EID服務(wù)的重要性不言而喻。

　　在真實(shí)世界，對(duì)用戶身份認(rèn)證的基本方法可以分為3種：說出所知道的信息、展示所擁有的東西、提供獨(dú)一無二的生物特征。在物聯(lián)網(wǎng)中身份認(rèn)證手段與真實(shí)世界中一致。物聯(lián)網(wǎng)中身份認(rèn)證的手段包括：一、輸入保密信息，如用戶的姓名、通行字或加密密鑰等； 二、展示訪問卡、鑰匙或令牌等實(shí)物，通過詢問應(yīng)答系統(tǒng)和物理識(shí)別設(shè)備來識(shí)別；三、利用生物特征，如指紋、聲音、視網(wǎng)膜等識(shí)別技術(shù)對(duì)用戶進(jìn)行唯一的識(shí)別。

　　基于生物特征的電子身份識(shí)別

　　基于生物特征的EID指通過對(duì)生物體（一般特指人）本身的生物特征來區(qū)分生物體個(gè)體的電子身份識(shí)別技術(shù)。目前生物特征的研究領(lǐng)域非常多，主要包括語音、臉、指紋、手掌紋、虹膜、視網(wǎng)膜、體形、敲擊鍵盤、簽字等。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)，我們選擇人臉、語音、指紋和虹膜4種生物特征作為基于生物特征的EID服務(wù)的識(shí)別基礎(chǔ)。

　　人臉識(shí)別

　　人臉識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于其自然性和不被被測(cè)個(gè)體察覺的特點(diǎn)。但人臉識(shí)別技術(shù)難度很高，被認(rèn)為是生物特征識(shí)別領(lǐng)域，甚至人工智能領(lǐng)域最困難的研究課題之一。

　　語音識(shí)別

　　語音識(shí)別利用錄音設(shè)備不斷地測(cè)量、記錄聲音的波形和變化，將現(xiàn)場(chǎng)采集到的聲音與登記過的聲音模板進(jìn)行匹配，從而確定用戶的身份。這種識(shí)別技術(shù)因?yàn)榧夹g(shù)問題識(shí)別精度不高。

　　指紋識(shí)別

　　指紋識(shí)別作為識(shí)別技術(shù)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了，可以可靠地確認(rèn)一個(gè)人的身份。但是，某些人或某些群體的指紋因?yàn)橹讣y特征很少很難識(shí)別，手指出汗或被污染時(shí)常常無法識(shí)別。

　　虹膜識(shí)別

　　虹膜識(shí)別技術(shù)比其他生物認(rèn)證技術(shù)的精確度高幾個(gè)到幾十個(gè)數(shù)量級(jí)。虹膜識(shí)別的缺點(diǎn)是使用者的眼睛必須對(duì)準(zhǔn)攝像頭，而且攝像頭近距離掃描用戶的眼睛，是一種侵入式識(shí)別方式，會(huì)造成一些用戶的反感。

　　電子身份識(shí)別在智慧城市中的應(yīng)用

　　在政府的推動(dòng)下，物聯(lián)網(wǎng)將廣泛應(yīng)用于智慧城市的各個(gè)領(lǐng)域，提高政府辦事效率。EID服務(wù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用解決了智慧城市的身份識(shí)別問題。從物聯(lián)網(wǎng)的定義看，EID服務(wù)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前提，物聯(lián)網(wǎng)要達(dá)到智能化和自動(dòng)化，必須首先確定用戶及其物品的合法身份，針對(duì)城市的所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都需要EID服務(wù)。

　　中興通訊提出智慧城市五合一應(yīng)用方案，把最常用的民生活動(dòng)：戶口登記、選舉活動(dòng)、駕照驗(yàn)證、水電氣服務(wù)、醫(yī)療服務(wù)，綜合在一起管理，所有驗(yàn)證信息統(tǒng)一保存，各個(gè)機(jī)構(gòu)不必重復(fù)采集市民數(shù)據(jù)。綜合管理方案讓市民生活更優(yōu)化，讓城市更智慧。

　　戶口登記信息能證明市民身份，還能憑此核查國(guó)籍、年齡、血緣關(guān)系等狀態(tài)數(shù)據(jù)；選舉證明是市民在某項(xiàng)選舉活動(dòng)中具有選舉權(quán)的證明；在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，駕照的驗(yàn)證變得非常簡(jiǎn)單，驗(yàn)證終端連接到物聯(lián)網(wǎng)后，可以在線查詢和離線驗(yàn)證；水電氣是市民最重要的生活資料，目前水電氣供應(yīng)分屬不同的系統(tǒng)，抄表、繳費(fèi)都不方便，將水電氣服務(wù)納入物聯(lián)網(wǎng)管理之后，水表、電表和氣表都實(shí)現(xiàn)智能化，將大大方便市民的生活，并提高管理效率；在物聯(lián)網(wǎng)中，可以把醫(yī)療儀器改造為智能傳感器，通過醫(yī)院和家庭兩端的醫(yī)療智能傳感器連通醫(yī)院和家庭，建立遠(yuǎn)程醫(yī)療中心，進(jìn)行遠(yuǎn)程咨詢、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

　　智慧城市五合一應(yīng)用方案以EID服務(wù)為中心，采用智能卡技術(shù)實(shí)現(xiàn)生物識(shí)別功能，通過身份信息采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、統(tǒng)一管理和業(yè)務(wù)處理等多個(gè)環(huán)節(jié)讓城市智慧化。

　　智能卡

　　方案選用帶CPU的智能卡，存儲(chǔ)用戶ID、用戶口令、數(shù)字證書、私鑰4種數(shù)據(jù)，以及戶口登記、選舉證明、駕照、水電氣服務(wù)和醫(yī)療服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息。智能卡內(nèi)保存密碼算法、公鑰證書及其對(duì)應(yīng)私鑰，簽名、加密在智能卡中進(jìn)行，私鑰不出卡，涉密內(nèi)容不可拷貝，并采用雙強(qiáng)因子認(rèn)證——使用生物特征代替 PIN 碼認(rèn)證。

　　智慧城市方案各部分組成如圖1所示。

　　圖1 智能卡相關(guān)設(shè)備和用戶、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的關(guān)系

　　綜合生物識(shí)別

　　4種生物識(shí)別技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。所以，電子身份識(shí)別服務(wù)采用綜合生物識(shí)別方法，把4種生物識(shí)別集成起來，分成兩組，一組是自然識(shí)別，包含人臉識(shí)別和語音識(shí)別，另外一組是準(zhǔn)確識(shí)別，包含指紋識(shí)別和虹膜識(shí)別。電子身份識(shí)別服務(wù)系統(tǒng)通過配置，從這兩組分別選擇1~2種組合進(jìn)行識(shí)別。綜合生物識(shí)別能夠提高識(shí)別精度，同時(shí)改善用戶友好度，增加系統(tǒng)的易用性。

　　體系結(jié)構(gòu)

　　智慧城市五合一應(yīng)用方案的體系采用4層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

　　圖2 智慧城市五合一應(yīng)用方案4層結(jié)構(gòu)圖

　　第4層應(yīng)用服務(wù)層，由物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、服務(wù)和用戶組成，與行業(yè)需求結(jié)合實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用，包括市民信息中心、市民服務(wù)系統(tǒng)、智能卡管理系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)通過智能卡和生物識(shí)別技術(shù)，使所有市民和服務(wù)提供者均使用統(tǒng)一的門戶進(jìn)行訪問和各項(xiàng)管理操作，服務(wù)提供者不僅包括警察局、選舉辦公室和社區(qū)辦公室等政府部門，還包括自來水公司、煤氣和天然氣公司、電力公司、醫(yī)院及其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。系統(tǒng)提供外部接口用于連接其他可擴(kuò)展的電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

　　基于生物識(shí)別技術(shù)的電子身份識(shí)別方案為城市智能化提供了一條有效途徑，使用生物識(shí)別技術(shù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別市民身份，解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最基本的問題，推動(dòng)智慧城市的發(fā)展進(jìn)程。