物聯(lián)網(wǎng)中的電子身份識別技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)的終端是物品，人們的生活和工作都離不開(kāi)周?chē)汕先f(wàn)的各種物品。人是主體，物品是客體。對物聯(lián)網(wǎng)最直觀(guān)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)需要識別物品，也需要識別人，本文討論物聯(lián)網(wǎng)識別人們身份的相關(guān)技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)含自動(dòng)識別

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

　　以此可見(jiàn)，自動(dòng)識別在物聯(lián)網(wǎng)中占有重要地位，而生物識別技術(shù)是實(shí)現自動(dòng)識別最重要的手段之一。物聯(lián)網(wǎng)應用領(lǐng)域內，生物識別技術(shù)廣泛應用于綠色農業(yè)、工業(yè)監控、公共安全、城市管理、遠程醫療、智能家居、智能交通和環(huán)境監測等各個(gè)行業(yè)。

　　電子身份識別服務(wù)的概念

　　電子身份識別（EID）應用由來(lái)已久。從計算機產(chǎn)生之初，使用口令來(lái)驗證計算機使用者的身份是最早的EID應用。隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，EID應用逐漸擴展到電子政務(wù)和民生領(lǐng)域，負責市民、政府官員和移動(dòng)終端的身份識別。

　　與互聯(lián)網(wǎng)相同，物聯(lián)網(wǎng)能識別用戶(hù)和物體的一切信息都是用一組特定的數據來(lái)表示的。這組特定的數據代表了數字身份，所有對用戶(hù)和物體的授權也是針對數字身份的授權。如何保證以數字身份進(jìn)行操作的使用者就是這個(gè)數字身份合法擁有者，也就是說(shuō)保證使用者的物理身份與數字身份相對應，EID服務(wù)就是為了解決這個(gè)問(wèn)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，對用戶(hù)身份認證的基本方法可以分為3種：說(shuō)出所知道的信息、展示所擁有的東西、提供獨一無(wú)二的生物特征。在物聯(lián)網(wǎng)中身份認證手段與真實(shí)世界中一致。物聯(lián)網(wǎng)中身份認證的手段包括：一、輸入保密信息，如用戶(hù)的姓名、通行字或加密密鑰等； 二、展示訪(fǎng)問(wèn)卡、鑰匙或令牌等實(shí)物，通過(guò)詢(xún)問(wèn)應答系統和物理識別設備來(lái)識別；三、利用生物特征，如指紋、聲音、視網(wǎng)膜等識別技術(shù)對用戶(hù)進(jìn)行唯一的識別。

　　基于生物特征的電子身份識別

　　基于生物特征的EID指通過(guò)對生物體（一般特指人）本身的生物特征來(lái)區分生物體個(gè)體的電子身份識別技術(shù)。目前生物特征的研究領(lǐng)域非常多，主要包括語(yǔ)音、臉、指紋、手掌紋、虹膜、視網(wǎng)膜、體形、敲擊鍵盤(pán)、簽字等。針對物聯(lián)網(wǎng)，我們選擇人臉、語(yǔ)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)的識別基礎。

　　人臉識別

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

　　語(yǔ)音識別

　　語(yǔ)音識別利用錄音設備不斷地測量、記錄聲音的波形和變化，將現場(chǎng)采集到的聲音與登記過(guò)的聲音模板進(jìn)行匹配，從而確定用戶(hù)的身份。這種識別技術(shù)因為技術(shù)問(wèn)題識別精度不高。

　　指紋識別

　　指紋識別作為識別技術(shù)已經(jīng)有很長(cháng)的歷史了，可以可靠地確認一個(gè)人的身份。但是，某些人或某些群體的指紋因為指紋特征很少很難識別，手指出汗或被污染時(shí)常常無(wú)法識別。

　　虹膜識別

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

　　電子身份識別在智慧城市中的應用

　　在政府的推動(dòng)下，物聯(lián)網(wǎng)將廣泛應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)域的應用解決了智慧城市的身份識別問(wèn)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)要達到智能化和自動(dòng)化，必須首先確定用戶(hù)及其物品的合法身份，針對城市的所有物聯(lián)網(wǎng)應用都需要EID服務(wù)。

　　中興通訊提出智慧城市五合一應用方案，把最常用的民生活動(dòng)：戶(hù)口登記、選舉活動(dòng)、駕照驗證、水電氣服務(wù)、醫療服務(wù)，綜合在一起管理，所有驗證信息統一保存，各個(gè)機構不必重復采集市民數據。綜合管理方案讓市民生活更優(yōu)化，讓城市更智慧。

　　戶(hù)口登記信息能證明市民身份，還能憑此核查國籍、年齡、血緣關(guān)系等狀態(tài)數據；選舉證明是市民在某項選舉活動(dòng)中具有選舉權的證明；在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，駕照的驗證變得非常簡(jiǎn)單，驗證終端連接到物聯(lián)網(wǎng)后，可以在線(xiàn)查詢(xún)和離線(xiàn)驗證；水電氣是市民最重要的生活資料，目前水電氣供應分屬不同的系統，抄表、繳費都不方便，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，可以把醫療儀器改造為智能傳感器，通過(guò)醫院和家庭兩端的醫療智能傳感器連通醫院和家庭，建立遠程醫療中心，進(jìn)行遠程咨詢(xún)、遠程監護和遠程診斷。

　　智慧城市五合一應用方案以EID服務(wù)為中心，采用智能卡技術(shù)實(shí)現生物識別功能，通過(guò)身份信息采集、網(wǎng)絡(luò )傳輸、統一管理和業(yè)務(wù)處理等多個(gè)環(huán)節讓城市智慧化。

　　智能卡

　　方案選用帶CPU的智能卡，存儲用戶(hù)ID、用戶(hù)口令、數字證書(shū)、私鑰4種數據，以及戶(hù)口登記、選舉證明、駕照、水電氣服務(wù)和醫療服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)信息。智能卡內保存密碼算法、公鑰證書(shū)及其對應私鑰，簽名、加密在智能卡中進(jìn)行，私鑰不出卡，涉密內容不可拷貝，并采用雙強因子認證——使用生物特征代替 PIN 碼認證。

　　智慧城市方案各部分組成如圖1所示。

　　圖1 智能卡相關(guān)設備和用戶(hù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺的關(guān)系

　　綜合生物識別

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

　　體系結構

　　智慧城市五合一應用方案的體系采用4層結構，如圖2所示。

　　圖2 智慧城市五合一應用方案4層結構圖

　　第4層應用服務(wù)層，由物聯(lián)網(wǎng)應用、服務(wù)和用戶(hù)組成，與行業(yè)需求結合實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的智能應用，包括市民信息中心、市民服務(wù)系統、智能卡管理系統等。這些系統通過(guò)智能卡和生物識別技術(shù)，使所有市民和服務(wù)提供者均使用統一的門(mén)戶(hù)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和各項管理操作，服務(wù)提供者不僅包括警察局、選舉辦公室和社區辦公室等政府部門(mén)，還包括自來(lái)水公司、煤氣和天然氣公司、電力公司、醫院及其他醫療機構等。系統提供外部接口用于連接其他可擴展的電子政務(wù)應用系統。

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