Android와 호환되는 것으로 간주되려면 기기 구현이 Android 호환성 정의 문서(CDD)에 제시된 요구사항을 충족해야 합니다. Android 10 CDD는 아키텍처 보안 및 위장 가능성을 사용하여 생체 인식 구현의 보안을 평가합니다.
- 아키텍처 보안: 생체 인식 파이프라인이 커널 또는 플랫폼 보안의 침해를 탄력적으로 처리하는 정도를 가리킵니다. 커널 및 플랫폼 보안 침해를 통해 원시 생체 인식 데이터가 유출되거나 합성 데이터가 파이프라인에 주입되어 인증 결정에 영향을 미친 경우가 아니라면 파이프라인은 안전한 것으로 간주됩니다.
- 위장 가능성: 위장 가능성은 생체 인식의 Spoof Accept Rate(SAR, 위장 허용률)에 의해 측정됩니다. SAR은 Android 9에서 도입된 측정항목으로, 전용 공격자 관련 생체 인식의 탄력성을 측정합니다. 생체 인식을 측정할 때는 아래에 설명된 프로토콜을 따라야 합니다.
Android는 세 가지 유형의 측정항목을 사용하여 생체 인식 구현의 강도를 측정합니다.
- Spoof Accept Rate(SAR, 위장 허용률): 생체 인식 모델이 이전에 녹음되었으며 정상으로 알려진 샘플을 허용할 확률을 측정하는 항목을 정의합니다. 예를 들어 음성 잠금 해제를 사용하면 'Hey, Google'이 녹음된 샘플을 사용하여 사용자의 휴대전화를 해제할 가능성을 측정합니다. 이러한 공격을 위장 공격이라고 합니다.
- Imposter Accept Rate(IAR, 사기 허용률): 생체 인식 모델이 정상으로 알려진 샘플을 모방하는 입력을 허용할 확률을 측정하는 항목을 정의합니다. 예를 들어 Smart Lock 음성 인식 잠금 해제(음성 잠금 해제) 메커니즘에서는 유사한 어조와 억양을 사용하여 사용자의 음성을 모방하려는 사용자가 기기를 잠금 해제할 수 있는 빈도를 측정합니다. 이러한 공격을 사기 공격이라고 합니다.
- False Accept Rate(FAR, 거짓 허용률): 모델이 무작위로 선택된 잘못된 입력을 실수로 허용하는 빈도를 측정하는 항목을 정의합니다. 이는 유용하지만 모델이 표적 공격에 얼마나 잘 대처하는지 평가할 수 있는 충분한 정보를 제공하지는 않습니다.
Trust Agent
Android 10에서는 Trust Agent의 작동 방식이 변경되었습니다. Trust Agent는 기기를 잠금 해제할 수 없으며 이미 잠금 해제된 기기의 잠금 해제 기간만 연장할 수 있습니다. 얼굴 인식 잠금 해제는 Android 10에서 더 이상 지원되지 않습니다.
단계식 인증
생체 인식 보안은 아키텍처 보안 및 위장 가능성 테스트 결과를 사용하여 분류됩니다. 생체 인식 구현은 강함, 약함 또는 편의성으로 분류할 수 있습니다. 아래 표는 각 단계를 설명합니다.
| 생체 인식 단계 | 측정항목 | 생체 인식 파이프라인 | 제약 조건 |
|---|---|---|---|
| 3등급 - 강함 | SAR: 0~7% FAR: 1/5만 FRR: 10% |
보안 |
|
| 2등급 - 약함 (새 기기) |
SAR: 7~20% FAR: 1/5만 FRR: 10% |
보안 |
|
| 2등급 - 약함 (기기 업그레이드) |
SAR: 7~20% FAR: 1/5만 FRR: 10% |
안전하지 않음/안전함 |
|
| 1등급 - 편의성(새 기기) | SAR: >20% FAR: 1/50만 FRR: 10% |
안전하지 않음/안전함 |
|
| 1등급 - 편의성 (기기 업그레이드용) |
SAR: >20% FAR: 1/50만 FRR: 10% |
안전하지 않음/안전함 |
|
강함 vs. 약함 vs. 편의성 모달리티
잠금 해제 모달리티 등급의 기준은 세 가지 허용 비율(FAR, IAR, SAR)의 조합입니다. 사기 공격이 존재하지 않는 경우 FAR 및 SAR만 고려합니다.
모든 잠금 해제 모달리티와 관련하여 취해야 할 조치는 Android 호환성 정의 문서(CDD)를 참고하세요.
얼굴 및 홍채 인증
평가 절차
평가 절차는 두 단계로 구성됩니다. 보정 단계는 주어진 인증 솔루션(보정된 위치)에 있어 최적의 프레젠테이션 공격을 결정합니다. 테스트 단계는 보정된 위치를 사용하여 공격을 여러 번 실행하고 공격이 성공한 횟수를 평가합니다.
SAR은 시스템에서 가장 큰 취약점에 관련된 공격만 사용하여 측정되어야 하므로 먼저 보정된 위치를 결정하는 것이 중요합니다.
보정 절차
얼굴 및 홍채 인증에는 테스트 단계에서 최적값을 보장하기 위해 최적화해야 하는 세 가지 매개변수가 있습니다.
얼굴
- 프레젠테이션 매체는 위장 관련 실제 출력 미디어입니다. 현재 범위에는 다음 미디어가 포함됩니다.
- 2D
- 인쇄된 사진
- 모니터 또는 휴대전화 디스플레이의 사진
- 모니터 또는 휴대전화 디스플레이의 동영상
- 3D
- 3D 프린터로 인쇄된 마스크
- 2D
- 프레젠테이션 형식은 위장을 돕는 방식으로 매체나 환경을 추가로 조작하는 것과 관련이 있습니다. 다음과 같이 조작을 시도할 수 있습니다.
- 인쇄된 사진의 뺨 부분을 약간 구부러지도록 접어서 심도를 약간 모방하면 2D 얼굴 인증 솔루션을 크게 손상시킬 수 있습니다.
- 환경을 수정하여 위장하는 방법 중 하나인 다양한 조명 조건
- 약간의 렌즈 얼룩이나 오염
- 휴대전화를 세로 모드와 가로 모드로 방향을 변경하여 위장 가능성에 영향을 주는지 확인
- 대상 다양성 성능(또는 부실한 성능)은 머신러닝 기반 인증 솔루션에 특히 중요합니다. 대상의 성별과 민족 전반에서 보정 흐름을 테스트하면 전체 인구의 일부에서 크게 저하되는 성능을 알 수 있으며 이 단계에서 보정의 중요한 매개변수가 됩니다.
위장 테스트는 시스템이 유효한 되풀이(replay) 또는 프레젠테이션 공격을 허용하는지 테스트합니다. 위장 방지 또는 프레젠테이션 공격 감지(PAD)가 구현되지 않았거나 사용 중지된 경우 프레젠테이션 매체는 유효한 생체 인식 클레임으로서 생체 인식 인증 절차를 통과할 수 있어야 합니다. 위장 방지 또는 PAD 기능 없이 생체 인식 인증 절차를 통과할 수 없는 프레젠테이션 매체는 위장 테스트로 유효하지 않으며 그러한 매체를 사용하는 모든 테스트는 유효하지 않습니다. 위장 테스트 진행자는 테스트에 사용된 프레젠테이션 매체 또는 아티팩트가 이 기준을 충족하는 것을 입증해야 합니다.
홍채
- 프레젠테이션 매체는 위장 관련 실제 출력 미디어입니다. 현재 범위에는 다음 미디어가 포함됩니다.
- 홍채를 명확하게 보여주는 얼굴이 인쇄된 사진
- 모니터 또는 휴대전화 디스플레이의 사진 및 동영상 중 홍채를 명확하게 보여주는 얼굴 사진 및 동영상
- 의안
- 프레젠테이션 형식은 위장을 돕는 방식으로 매체나 환경을 추가로 조작하는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어 콘택트렌즈를 인화된 사진이나 사진/동영상 디스플레이의 눈 위에 올려놓으면 일부 홍채 분류 시스템을 속일 수 있으며 홍채 인증 시스템의 우회 속도를 높일 수 있습니다.
- 대상 다양성 성능은 머신러닝 기반 인증 솔루션에 특히 중요합니다. 홍채 기반 인증에서 다양한 홍채 색상은 서로 다른 스펙트럼 특성을 가질 수 있으며, 여러 색상의 테스트는 전체 인구의 일부에서 제기되는 성능 문제를 나타내어 줍니다.
테스트 단계
테스트 단계는 이전 단계의 최적화된 프레젠테이션 공격을 사용하여 솔루션의 탄력성을 실제로 측정하는 단계입니다.
테스트 단계에서 시도 집계
단일 시도는 얼굴(실제 얼굴이나 위장된 얼굴) 표시와 휴대전화에서 피드백 수신(잠금 해제 이벤트 또는 사용자에게 표시되는 메시지) 사이의 기간으로 집계됩니다. 휴대전화가 일치를 시도하기에 충분한 데이터를 얻을 수 없다면 그 시도는 SAR을 계산하는 데 사용된 시도로 집계되어서는 안 됩니다.
평가 프로토콜
등록
얼굴 또는 홍채 인증에서 보정 단계를 시작하기 전에 기기 설정으로 이동하여 기존 생체 인식 프로필을 모두 삭제합니다. 기존 프로필이 모두 삭제되면 보정 및 테스트에 사용할 수 있도록 대상 얼굴이나 홍채가 있는 새 프로필을 등록합니다. 새 얼굴이나 홍채 프로필을 추가할 때는 밝은 조명을 사용하고 기기는 20cm~80cm의 거리를 두고 대상 얼굴 정면에 두어야 합니다.
보정 단계
프레젠테이션 매체를 준비합니다.
얼굴
- 등록 흐름과 동일한 조명 조건, 각도, 거리에서 등록된 얼굴의 고화질 사진이나 동영상을 촬영합니다.
- 실제 인쇄물의 경우:
- 얼굴의 외곽선을 따라 잘라 종이 마스크를 만듭니다.
- 마스크의 양쪽 뺨을 구부려 대상 얼굴의 곡선을 모방합니다.
- 테스터의 눈이 보이도록 '마스크'의 눈구멍을 잘라냅니다. 이는 눈 깜빡임으로 생명체를 감지하는 솔루션에 유용합니다.
- 제안된 프레젠테이션 형식을 조작하여 보정 단계에서 성공 가능성에 영향을 주는지 확인합니다.
홍채
- 등록 흐름과 동일한 조명 상태, 각도, 거리에서 홍채를 명확하게 보여주는 등록된 얼굴의 고해상도 사진이나 동영상을 촬영합니다.
- 콘택트렌즈를 착용한 상태와 미착용한 상태에서 시도해 보고 어떤 방법에서 위장 가능성이 높은지 확인합니다.
보정 단계 실행
기준 위치
- 기준 위치: 기준 위치는 프레젠테이션 매체를 기기 앞면에 적절한 거리(20~80cm)를 두고 배치하여 결정됩니다. 이때 기기의 시야에서 매체는 명확하게 보여야 하지만 그 외 물품(예: 매체 스탠드)은 보이지 않아야 합니다.
- 수평 기준 평면: 매체가 기준 위치에 있는 동안 기기와 매체 사이의 수평 평면은 수평 기준 평면입니다.
- 수직 기준 평면: 매체가 기준 위치에 있는 동안 기기와 매체 사이의 수직 평면은 수직 기준 평면입니다.
수직 원호
기준 위치를 결정한 후 기준 위치와 거리를 기기와 동일하게 유지하면서 수직 원호를 따라 매체를 테스트합니다. 기기와 수평 기준 평면 사이를 10도 각도로 만들고 같은 수직 평면에서 매체를 들어 올린 다음 얼굴인식 잠금해제를 테스트합니다.
매체가 기기의 시야에서 더 이상 보이지 않을 때까지 매체를 10도 단위로 들어 올리면서 테스트합니다. 기기가 잠금 해제된 위치를 기록합니다. 이 과정을 반복하면서 하향하는 원호를 따라 매체를 수평 기준 평면 아래로 이동합니다. 원호 테스트의 예는 아래 그림 3을 참조하세요.
수평 원호
매체를 기준 위치로 되돌리고 수평 평면을 따라 이동하여 수직 기준 평면과 10도 각도를 이루도록 합니다. 새로운 위치에서 매체를 사용하여 수직 원호 테스트를 실행합니다. 수평 평면을 따라 매체를 10도 단위로 이동시키면서 각각의 새로운 위치에서 수직 원호 테스트를 실행합니다.
원호 테스트는 기기의 왼쪽과 오른쪽 및 위쪽과 아래쪽에서 10도 단위로 반복해야 합니다.
가장 신뢰할 수 있는 잠금 해제 결과를 얻을 수 있는 위치는 2D 위장의 보정된 위치입니다.
3D 보정 단계
3D 매체의 보정은 3D 인쇄 매체(마스크 등)를 사용하는 경우를 제외하고 2D 매체의 보정 단계와 동일합니다. 3D 매체를 사용할 때는 2D 매체 보정에 관한 지침에 따라 보정된 위치를 결정합니다.
테스트 다양성
얼굴과 홍채 모델은 성별과 민족에 따라 다르게 작동할 수 있습니다. 다양한 얼굴에서 프레젠테이션 공격을 보정하여 성능 격차가 나타날 확률을 최대화합니다.
테스트 단계
보정 단계가 끝날 때 2D 및 3D 위장 가능성을 테스트하기 위해 2D와 3D 전체에 보정된 위치가 두 개 있어야 합니다. 보정된 위치를 설정할 수 없는 경우 기준 위치를 사용해야 합니다. 테스트 방법은 2D 및 3D 테스트 모두에서 동일하며 매우 간단합니다.
- E>= 10인 등록 얼굴에서는 고유 얼굴 최소 5개를 포함합니다. 이는 최소 테스트를 고유 얼굴 5개 각각에 두 번씩 반복한다는 것을 의미합니다.
- 얼굴 또는 홍채 등록
- 이전 단계의 보정된 위치를 통해 U회의 잠금 해제 시도를 실행합니다. 시도 횟수는 이전 섹션에서 설명한 대로 집계하고 U >= 10여야 합니다. 성공한 잠금 해제 횟수(S)를 기록합니다.
- SAR은 다음과 같이 측정할 수 있습니다(2D와 3D 별도).
여기서
- E = 등록 수
- U = 등록별 잠금 해제 시도 횟수
- Si = 등록 i의 성공한 잠금 해제 횟수
통계적으로 유효한 오류율 샘플을 얻는 데 필요한 반복 횟수: 아래 모두에 95% 신뢰도 가정, 대집단 N
| 오차 범위 | 대상별 테스트 반복 필요 |
|---|---|
| 1% | 9595 |
| 2% | 2401 |
| 3% | 1067 |
| 5% | 385 |
| 10% | 97 |
필요한 시간: 시도당 30초, 대상 5개
| 오차 범위 | 총시간 |
|---|---|
| 1% | 399시간 |
| 2% | 100시간 |
| 3% | 44.5시간 |
| 5% | 16.4시간 |
| 10% | 4.0시간 |
오차 범위를 5%로 맞추는 것이 좋습니다. 이때 오류율은 모집단의 2~12%입니다.
범위
이 절차는 얼굴 인증이 대상 사용자 얼굴 복제에 대처하는 탄력성을 테스트하도록 설정됩니다. LED 또는 마스터 인쇄처럼 작동하는 패턴을 사용하는 비복제 기반 공격은 지원하지 않습니다. 심도 기반 얼굴 인증 시스템에서는 아직 효과적이지 않지만 개념적으로는 충분히 가능합니다. 가능성과 타당성이 있으며 향후 연구가 이를 뒷받침할 것입니다. 이제 이 프로토콜은 이러한 공격에 대처하는 탄력성을 측정하는 기능을 포함하도록 수정될 것입니다.
지문 인증
Android 10에서 기준은 Spoof Accept Rate(SAR, 위장 허용률)로 측정되는 가짜 지문에 최소한의 탄력성으로 설정됩니다. 이때 SAR은 7% 이하입니다. 특히 7%로 설정한 간단한 근거를 이 블로그 게시물에서 알아볼 수 있습니다.
평가 절차
평가 절차는 두 단계로 구성됩니다. 보정 단계는 주어진 지문 인증 솔루션(보정된 위치)에 있어 최적의 프레젠테이션 공격을 결정합니다. 테스트 단계는 보정된 위치를 사용하여 공격을 여러 번 실행하고 공격이 성공한 횟수를 평가합니다.
보정 절차
테스트 단계에서 최적값을 얻을 수 있도록 최적화해야 하는 지문 인증에는 세 가지 매개변수가 있습니다.
- 인쇄된 지문이나 복제 모형이 프레젠테이션 매체인 것처럼 프레젠테이션 매체는 위장에 관한 실제 출력 매체입니다. 다음과 같은 위장 재료를 적극적으로 권장합니다.
- 광학
- 비전도성 잉크로 인쇄된 복사 용지/투명 용지
- 녹스 젤라틴
- 라텍스 페인트
- 엘머스 글루 올
- 정전용량
- 전도성 잉크로 인쇄된 복사 용지/투명 용지
- 녹스 젤라틴
- 엘머스 목공용 인테리어 목재 접착제
- 엘머스 글루 올
- 라텍스 페인트
- 초음파
- 비전도성 잉크로 인쇄된 복사 용지/투명 용지
- 녹스 젤라틴
- 엘머스 목공용 인테리어 목재 접착제
- 엘머스 글루 올
- 라텍스 페인트
- 광학
- 프레젠테이션 형식은 위장을 돕는 방식으로 매체나 환경을 추가로 조작하는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어 3D 복제본을 만들기 전에 고해상도 지문 이미지를 보정하거나 수정합니다.
- 대상 다양성 성능은 알고리즘 미세 조정에 특히 중요합니다. 대상 성별과 민족 전반에서 보정 흐름을 테스트하면 전체 인구의 일부에서 크게 저하되는 성능을 알 수 있으며 이 단계에서 중요한 매개변수가 됩니다.
테스트 다양성
지문 판독기는 성별 및 민족별로 다르게 작동할 수 있습니다. 소수의 사람들은 인식하기 어려운 지문을 가지고 있기 때문에 인식 및 위장 테스트에 최적의 매개변수를 결정하기 위해 다양한 지문을 사용해야 합니다.
테스트 절차
테스트 단계에서는 솔루션의 탄력성을 실제로 측정합니다. 테스트는 비협력적인 방식으로 실행되어야 합니다. 비협력적인 방식이란 모형을 만들 때처럼 대상이 지문 수집에 능동적으로 참여하는 방식이 아니라 다른 표면에서 지문을 들어 올려 수집하는 방식을 의미합니다.
테스트 단계에서 시도 집계
단일 시도는 센서에 지문(실제 지문이나 위장된 지문) 표시와 휴대전화에서 피드백 수신(잠금 해제 이벤트 또는 사용자에게 표시되는 메시지) 사이의 기간으로 집계됩니다.
휴대전화가 일치를 시도하기에 충분한 데이터를 얻을 수 없다면 그 시도는 SAR을 계산하는 데 사용된 시도로 집계되어서는 안 됩니다.
평가 프로토콜
등록
지문 인증을 위한 보정 단계를 시작하기 전에 기기 설정으로 이동하여 기존 생체 인식 프로필을 모두 삭제합니다. 기존 프로필이 모두 삭제되면 보정 및 테스트에 사용할 대상 지문과 함께 새 프로필을 등록합니다. 프로필이 등록될 때까지 화면에 나오는 안내를 따릅니다.
보정 단계
초음파
광학 및 정전용량의 보정 단계와 유사하지만, 대상 사용자의 지문 인쇄물 및 3D 모형을 포함합니다.
- 표면에서 지문을 들어 올려 잠재 사본 만들기
- 인쇄물과 같은 프레젠테이션 매체로 테스트
- 지문을 센서에 올려놓기
- 3D 모형으로 테스트하기. 사람마다 4가지 이상의 재료(젤라틴, 실리콘, 목재 접착제 등)를 사용하여 위장된 지문을 만들어야 합니다.
- 지문 모형 만들기
- 지문 모형을 센서에 올려놓기
광학
광학 보정을 위해 대상 지문의 잠재 사본을 들어 올립니다. 예를 들어 지문 식별 가루를 사용하여 들어 올린 지문이나 지문 인쇄본을 사용할 수 있습니다. 지문 이미지를 직접 보정하면 더 나은 위장 지문을 얻을 수 있습니다.
정전용량
정전용량 보정은 광학 보정에서 설명한 것과 동일한 단계를 포함하지만 대상 지문의 잠재 사본이 만들어진 후 지문 모형이 만들어진다는 점에서 차이가 있습니다.
테스트 단계
- 고유 사용자 최소 10명이 하나의 지문을 등록하도록 하고 FRR/FAR을 계산할 때 사용한 것과 동일한 매개변수 사용
- 위에 설명된 방법을 사용하여 한 사람당 위장 재료 4개 이상을 사용하여 가짜 지문을 적어도 4개 이상 생성
- 한 사람당 잠금 해제 시도 5회에 걸쳐 각각 다른 위장 시도
통계적으로 유효한 오류율 샘플을 얻는 데 필요한 반복 횟수: 아래 모두에 95% 신뢰도 가정, 대집단 N
| 오차 범위 | 대상별 테스트 반복 필요 |
|---|---|
| 1% | 9595 |
| 2% | 2401 |
| 3% | 1067 |
| 5% | 385 |
| 10% | 97 |
필요한 시간: 시도당 30초, 대상 5개
| 오차 범위 | 총시간 |
|---|---|
| 1% | 399시간 |
| 2% | 100시간 |
| 3% | 44.5시간 |
| 5% | 16.4시간 |
| 10% | 4.0시간 |
오차 범위를 5%로 맞추는 것이 좋습니다. 이때 오류율은 모집단의 2~12%입니다.
범위
이 절차는 지문 인증이 대상 사용자 지문 복제에 대처하는 탄력성을 테스트하도록 설정됩니다. 테스트 방법은 현재 재료 비용, 재고 및 모형 제작 기술을 기반으로 결정됩니다. 이 프로토콜은 새로운 재료 및 기법이 활용될 때 그에 대처하는 탄력성을 측정하도록 수정될 것입니다.
일반적인 고려사항
모달리티마다 다른 테스트 설정이 필요하지만, 모두 공통적으로 적용되는 몇 가지 측면이 있습니다.
실제 하드웨어 테스트하기
수집된 SAR/IAR 측정항목은 생체 인식 모델이 휴대기기에 실제로 표시되는 것과 다른 하드웨어 및 이상적인 조건에서 테스트하면 정확하지 않을 수 있습니다. 예를 들어 다중 마이크 설정을 사용하여 무향실에서 보정된 음성 잠금 해제 모델은 잡음이 많은 환경의 단일 마이크 기기에 사용될 때 매우 다르게 작동합니다. 정확한 측정항목을 수집하려면 하드웨어가 설치된 실제 기기에서 테스트를 실행하고 기기에 표시되는 것과 마찬가지로 하드웨어에서 테스트에 실패해야 합니다.
알려진 공격 사용하기
오늘날 사용되는 대부분의 생체 인식 모달리티는 위장 처리되어 있으며 공격 방법에 대한 공개 문서가 존재합니다. 아래에서는 알려진 공격이 있는 모달리티에 대한 테스트 설정을 간략하게 설명합니다. 가능한 경우 여기에 설명된 설정을 사용하는 것이 좋습니다.
새로운 공격 예측하기
크게 향상된 모달리티의 경우 테스트 설정 문서에 적합한 설정이 나와 있지 않고 알려진 공개 공격이 없을 수도 있습니다. 기존 모달리티도 새롭게 발견된 공격에 따라 테스트 설정을 조정해야 할 수 있습니다. 두 경우 모두 합당한 테스트 설정을 찾아야 합니다. 이 페이지 하단의 사이트 의견 링크를 사용하여 추가할 수 있는 합리적인 메커니즘을 설정했는지 알려주시기 바랍니다.
다양한 모달리티에 대한 설정
지문
| IAR | 필요하지 않습니다. |
|---|---|
| SAR |
|
얼굴 및 홍채
| IAR | 하한값은 SAR에 의해 수집되어 별도로 측정할 필요가 없습니다. |
|---|---|
| SAR |
|
음성
| IAR |
|
|---|---|
| SAR |
|