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指紋識別銀行卡市場漸熱,設計挑戰在哪里?

2020-11-12 來源:EEWORLD

2020年7月,ST宣布與Fingerprint Cards共同開發生物識別系統卡(BSoC)平臺。ST將提供一個STM32通用微控制器和一個ST31微控制器。后者使用了一個Arm Secour Core SC000內核,采用40nm工藝。ST還將推出其STPay解決方案,該解決方案依賴于基于JavaCard的操作系統來實現支付應用。


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將安全從密碼轉移到指紋


這一聲明具有象征意義。根據ReportLinker的一項研究,到2026年,全球非接觸式生物識別技術市場將達到186億美元。這項研究還將最近的新冠疫情作為發展的驅動力,消費者正在尋找安全的支付方式,同時保持安全距離避免身體接觸。因此,通過具有生物特征認證的非接觸式卡進行安全支付越來越受歡迎,BSoC解決方案有助于提高甚至取消當今的非接觸式卡的交互方式。


隨著BSoC成為主流,獲得準確和相關的信息變得困難。生物識別支付卡背后的核心技術正在慢慢滲入其他形式的身份識別,比如員工ID卡或身份證。對于決策者來說,理解這些新興技術所固有的技術挑戰是至關重要的。


硬件構建相對簡單。有一個指紋傳感器,一個通用的MCU來提取它捕獲的圖像,還有一個安全元件。后者在注冊后存儲指紋圖像,并在保證安全環境下進行任何交易之前進行匹配。然而,卡片上的生物識別系統只有克服多重挑戰才能取得成功。


卡上生物識別系統:效率的挑戰


物理要求


在卡上添加生物特征是一個挑戰,因為制造商必須滿足現有的厚度要求,以確保刷卡或插入現有讀卡器時的兼容性。ISO/IEC 7810標準規定,所有銀行卡和身份證的厚度必須為0.76毫米。其他標準還定義了卡在不損壞連接器或組件的情況下彎曲的能力。滿足這些嚴格的要求意味著如果掌握了生物識別銀行卡的公司,就可以輕松地移植他們的解決方案到ID卡或其他指紋識別應用中。


此外,工程師還必須解決卡的功耗和能量收集的技術挑戰。因此,ST實現了一個安全元件,可以從非接觸式讀卡器獲取電力并將其分配到卡上。通用MCU(STM32)和ST31具有極低功耗,它們可以只利用磁耦合過程收集的能量來運行。因此,BSoC具有創新性,因為它使用與上一代非接觸式銀行卡相同的NFC技術,但它現在可以為更多的組件供電,例如指紋傳感器和通用MCU。


存儲和計算吞吐量


獲取用戶的指紋信息并在注冊后存儲到相關模板中必然需要更多內存。因此,致力于卡片生物識別系統的工程師面臨著更高的硬件需求。安全元素執行應用程序,保護信息(包括生物識別模板),并運行將指紋與模板匹配的算法,以驗證用戶的身份。因此,需要為模板和匹配算法提供更多的存儲空間。同樣,通用單片機從傳感器中提取指紋并發送給安全單元,具有計算性能高、功耗低的特點。


因此,決策者了解硬件優化的重要性。STM32微控制器具有低功耗模式,可顯著提高能效。同樣,我們確保ST31能夠盡快運行指紋匹配算法。實際上,包括指紋匹配在內的整個交易時間必須少于1秒。因此,平臺必須提供全方位的優化,并保證完美的用戶體驗。


卡上生物識別系統:安全性和用戶體驗的挑戰


易用性


用戶面臨的一個挑戰是注冊過程缺乏標準化,這必須在總體安全性、性能和用戶便利性之間進行良好的權衡。開發者正在研究不同的注冊機制,這些機制將使用套筒、移動設備或卡上帶有可選LED的讀卡器和注冊支持。指紋捕獲還必須足夠快,并符合生物特征標準,如FAR(錯誤接受率)和FRR(錯誤識別率)要求,這些標準規定了生物識別交互作用。誤報是對安全的嚴重破壞,使整個系統不可靠。另一方面,假陰性會產生最終用戶難以容忍的反復輸入。因此,系統團隊必須在準確性和快速識別之間找到正確的平衡點。


安全


BSoC通過提供更好的生物特征處理和更安全的資產保護(如傳感器圖像和模板)來區別于當前的解決方案。因此,生物識別卡通過提供更強大的安全性和隱私保護,比起密碼認證或基本的非接觸式解決方案更安全。然而,正如我們在文章中看到的,設計一個BSoC是一個挑戰。因此,采用ST和指紋卡解決方案意味著團隊可以繞過這種復雜性,確保最終用戶信任卡上的生物識別系統。STPay平臺還保證了快速處理時間,這對于成功體驗至關重要。

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