ترميز البيانات البيومترية

تُعرف عملية التشفير البيومتري بأنها استبدال نموذج بيومتري مُخزّن برمز غير حساس، يُسمى رمزًا مميزًا، يفتقر إلى أي معنى أو قيمة خارجية أو قابلة للاستغلال. تجمع هذه العملية بين البيانات البيومترية وتشفير المفتاح العام لتمكين استخدام نموذج بيومتري مُخزّن (مثل صورة بصمة الإصبع على جهاز محمول أو مكتبي) للمصادقة الآمنة أو القوية للتطبيقات أو الأنظمة الأخرى دون الحاجة إلى عرض النموذج بشكله الأصلي القابل للتكرار.

يعتمد التشفير البيومتري على وجه الخصوص على الممارسة القديمة للتشفير لعزل الأسرار بهذه الطريقة من خلال تمثيل السر، مثل بيانات اعتماد المستخدم مثل أسماء المستخدمين وكلمات المرور أو غيرها من المعلومات الشخصية (PII)، بواسطة مفتاح بديل في المجال العام.

ترتبط هذه التقنية ارتباطًا وثيقًا بالمصادقة على التطبيقات الإلكترونية، مثل تلك التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر المكتبية والأجهزة المحمولة وعُقد إنترنت الأشياء. وتشمل حالات الاستخدام المحددة تسجيل الدخول الآمن، والمدفوعات، والوصول المادي، وإدارة المنتجات الذكية المتصلة مثل المنازل والسيارات المتصلة، بالإضافة إلى إضافة عنصر بيومتري إلى المصادقة الثنائية والمصادقة متعددة العوامل .

مع إطلاق خدمة Apple Pay في 9 سبتمبر 2014، ^{[ 1 ]} بدأت شركة Apple، ومقرها كوبرتينو، كاليفورنيا ، النقاش حول استخدام التشفير البيومتري لبيانات الدفع في معاملات البيع بالتجزئة . تقوم Apple Pay بتشفير بيانات بطاقات البنوك الافتراضية لمستخدمي الهواتف المحمولة، وذلك لإرسال الدفع لاسلكيًا، ممثلاً برمز مميز، إلى تجار التجزئة المشاركين الذين يدعمون Apple Pay (على سبيل المثال، من خلال الشراكات والأجهزة المدعومة). تستفيد Apple Pay من ماسح بصمات الأصابع Touch ID الخاص بها في سلسلة هواتف iPhone ، بالإضافة إلى التشفير، مع ميزة الأمان الإضافية لنظام Apple A7 المدمج في شريحة تتضمن ميزة Secure Enclave لتخزين وحماية البيانات من مستشعر بصمة Touch ID . إذن، يُنسب الفضل إلى Apple Pay، على الأقل فيما يتعلق بالمدفوعات، في الابتكار في مجال التشفير البيومتري حتى لو اقتصرت حالة الاستخدام على سهولة الدفع والأمان، واقتصرت على الأجهزة والبرامج الخاصة بالشركة، وعلى الرغم من حقيقة أن المسؤولين التنفيذيين لم ينطقوا علنًا بعبارة "التشفير البيومتري" أو يتحدثوا عن التكنولوجيا الأساسية.

على الرغم من تشابه تقنية التشفير البيومتري وخدمة Apple Pay، إلا أن التشفير البيومتري، كما هو معروف اليوم، يُعدّ ميزة مصادقة تتجاوز مجرد سهولة الدفع وأمانه. ومن ميزاته الأخرى المميزة إمكانية تطبيقه على أنظمة تشغيل أخرى مثل macOS وMicrosoft Windows وGoogle Android، مما يتيح تسجيل الدخول إلى تطبيقات سطح المكتب والهواتف المحمولة دون الحاجة إلى كلمة مرور.

تستخدم تقنية التشفير البيومتري، مثل نظيرتها غير البيومترية، التشفير التام لحماية البيانات أثناء نقلها . في هذه التقنية، يبدأ المستخدم عملية المصادقة بالوصول إلى بياناته البيومترية أو تفعيلها، مثل بصمة الإصبع ، أو نظام التعرف على الوجه ، أو التعرف على الكلام ، أو التعرف على قزحية العين ، أو مسح الشبكية ، أو مزيج من هذه التقنيات. تُخزَّن خصائص المستخدم الفريدة عادةً بإحدى طريقتين: إما على الجهاز نفسه في بيئة تنفيذ موثوقة (TEE) أو وحدة منصة موثوقة (TPM)، أو على خادم بنفس طريقة تخزين البيانات الأخرى.

يفضل رواد التشفير البيومتري عادةً تشفير قوالب البيانات البيومترية وتخزينها في بيئات التنفيذ الموثوقة (TEEs) أو وحدات إدارة البيانات الموثوقة (TPMs) لمنع اختراقات البيانات واسعة النطاق، مثل اختراق مكتب إدارة شؤون الموظفين الأمريكي في يونيو 2015. كما يُسهم التشفير البيومتري، عند دعمه بتخزين بيانات المستخدم على الجهاز، في الحفاظ على خصوصية الإنترنت، لأن بيانات المستخدم تُخزن بشكل فردي داخل كل جهاز بدلاً من تجميعها على خوادم يُحتمل أن تكون عرضة للاختراق. ويُعد نقل بيانات اعتماد المستخدم البيومترية، سواءً للتحقق الثنائي أو التحقق غير المؤهل، من الخوادم إلى الأجهزة أحد مبادئ تحالف الهوية السريعة عبر الإنترنت (FIDO) ^{[ 2 ]} ، وهو اتحاد صناعي معني باستبدال كلمات المرور بالبيانات البيومترية اللامركزية.

تتمثل الخطوة التالية في عملية التشفير البيومتري، بعد فتح بيانات اعتماد المستخدم في المنطقة الموثوقة من جهازه، في تحويل هذه البيانات إلى رمز مميز (Token)، يحتوي على البيانات الدقيقة المطلوبة لإتمام العملية (مثل تسجيل الدخول أو الدفع). يمكن ختم رمز الوصول هذا بطابع زمني، كما هو الحال مع كلمات المرور لمرة واحدة أو رموز الجلسة، ليكون صالحًا لفترة زمنية محددة، أو قد لا يكون كذلك. في التشفير البيومتري، يتم التحقق من صحة هذا الرمز المميز من خلال عملية تحقق مشتركة من جانب العميل والخادم ، تتم عبر تبادل الرموز المميزة باستخدام آلية التحدي والاستجابة . بعد ذلك، يتم تسجيل دخول المستخدم، أو التحقق من هويته، أو منحه حق الوصول.

لتحقيق أعلى مستويات الخصوصية والحماية عند حساب ونقل المعلومات الحساسة، تستفيد تقنية التشفير البيومتري من خوارزميات التشفير وبروتوكولات المصادقة الحالية، بالإضافة إلى مناطق الثقة المادية. ويؤدي الجمع بين بعض هذه الأساليب أو جميعها إلى تعظيم مستوى الحماية اللازم للحفاظ على سلامة العملية وأمن البيانات، مما قد يعرض المستخدمين لانتهاك الثقة على نطاق واسع.

• ECDSA
• EdDSA
• RSA
• تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان
• التشفير ذو الصندوق الأبيض ^{[ 3 ]}
• إخفاء البرمجيات

• العامل الثاني العالمي (U2F)
• إطار المصادقة العالمي (UAF) ^{[ 4 ]}
• رمز التحقق المؤقت لمرة واحدة

• بيئة تنفيذ موثوقة
• ARM TrustZone ^{[ 5 ]}
• ملاذ آمن ^{[ 6 ]}