Wie sehen in der Biometrie aktuelle FAR und FRR-Werte aus?

Zusammenfassung
Biometrische Authentifikationsmethoden erfreuen sich steigender Beliebtheit und werden primär dann eingesetzt, wenn es um eine gezielte Personenerkennung geht. Ein Passwort ist richtig oder falsch. Biometrische Parameter aber werden eingelesen und interpretiert. Eines der wichtigsten Qualitätsmerkmale einer biometrischen Authentifizierung ist somit die Falschakzeptanzrate (FAR) beziehungsweise die Falschrückweisungsrate (FRR). Der folgende Blog gibt eine kurze Übersicht über aktuell erreichbare FAR- und FRR-Werte.  
 
Biometrische Verfahren
Die verschiedenen biometrischen Verfahren können gemäss Dang (2020) in verhaltensbezogene Biometrik (Analyse des Gangs, Schreib- oder Spracherkennung) und physiologische Biometrik (Visuelle Erkennungen wie Ohr-, Iris-, Retina-, Gesicht, Fingerabdruck, Handgeometrie, Geruchs-, DNA-, oder Venenerkennung) unterteilt werden. Damit biometrische Authentifizierungstechnologien markttauglich werden, sind mitunter die folgenden Kriterien von Relevanz (Richards et al., 2019): Einzigartigkeit, Dauerhaftigkeit, einfache und schnelle Messbarkeit, Benutzerakzeptanz sowie Robustheit gegenüber von Manipulationen.
 
Kenngrössen
Die False Acceptance Rate (FAR) gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit welcher eine Person fälschlicherweise akzeptiert wird. Die False Rejection Rate (FRR) ist das Gegenstück und zeigt die Wahrscheinlichkeit an, mit welcher eine Person fälschlicherweise nicht akzeptiert wird (Eidgenössischer Datenschutz- und Öffentlichkeitsbeauftragter, 2010). FAR und FRR sind somit wichtige Parameter, um die Wirksamkeit eines biometrischen Erkennungssystems zu beschreiben. Weitere interessante Parameter sind gemäss Ahmad, Ali und Adnan (2011) Failure to Enrol (FTE), welche die Effektivität der Authentifizierung eines Benutzers angibt (Nutzerausfallrate) sowie Failure to Aquire (FTA), welche die Rückweisungsrate von bereits registrierten Nutzern und Nutzerinnen angibt.
 
Konkret erreichbare FAR- und FRR-Werte
Wie gut sind nun aber aktuelle Systeme? Dang (2020) liefert in Abbildung 1 eine qualitative Bewertung verschiedenster Methoden und stuft die Genauigkeit (FAR und FRR) von Fingerabdrücken, Iris- und Retina-Scans als hoch ein.

Abbildung 1: Vergleich von biometrischen Authentifikationsmethoden (Dang, 2020)

Conti, Militello und Vitabile (2017) vergleichen die verschiedenen biometrischen Technologien quantitativ und liefern zusätzlich übliche FRR- und FAR-Werte sowie Angaben zu Kosten und Akzeptanz (Abbildung 2).

Abbildung 2: FAR und FRR Wert Vergleich verschiedener Technologien (Conti, Militello und Vitabile, 2017)
Fingerabdrücke (2019) erachten FARs von 1/100’000 bei FRRs von 1% als realistische Grösse für aktiv-kapazitive Sensoren, welche mitunter auch in mobilen Geräten verbaut werden können. Werden obige Finger-Scanner beispielsweise für die Grenzkontrolle eingesetzt, relativieren sich die eigentlich tiefen Werte aufgrund der Vielzahl von täglichen Benutzern und Benutzerinnen (Kloppenburg, van der Ploeg, 2020). Bei 100’000 Scans würden bereits 1’000 Personen fälschlicherweise zurückgewiesen.
Gomez-Barrero et al. (2021) beleuchteten, inwiefern sich COVID-19 auf die Leistungsfähigkeit von biometrischen Erkennungssystemen auswirkt und nennen vorab die negativen Auswirkungen von Masken bei der Gesichts- oder Stimmerkennung als signifikante Einflussfaktoren, gefolgt von weniger offensichtlichen Faktoren wie trockenere Hände (aufgrund der häufigeren Desinfektion mit Alkohol), welche sich negativ auf die Leistungsfähigkeit von Finger-Scannern auswirkt. Nicht zu vernachlässigen ist sicherlich auch die sinkende Akzeptanz von biometrischen Erkennungssystemen, bei denen ein direkter Kontakt nötig ist (potenzielle Übertragungsgefahr von COVID-19) beziehungsweise die steigende Akzeptanz bei Systemen, welche keinen direkten Kontakt benötigen.

Fazit
Die Entwicklung biometrischer Systeme schreitet zügig voran und wird mitunter durch die Nachfrage nach besseren und gezielteren Authentifizierungssystemen befeuert. Es erstaunt deswegen auch nicht, dass sich FAR- und FRR-Werte kontinuierlich verbessern. Es wird interessant sein zu verfolgen, wie sich COVID-19 langfristig auf die Entwicklung der verschiedenen biometrischen Systeme auswirken wird.

Literaturquellen
Ahmad, S., Ali, B., Adnan W. (2012) “Technical issues and challenges of biometric applications as access control tools of information security”, International Journal of Innovative Computing, Information and Control, vol. 8, no. 11, pp 7983-7999

Conti, V., Militello, C., Vitabile, S. (2017) “Biometric authentication overview: a fingerprint recognition sensor description”, International Journal of Biosensors & Bioelectronics, pp. 26-31.

Gomez-Barrero, M., Drozdowski, P., Rathgeb, C., Patino, J., Todisco, M., Nautsch, A., Damer, N., Priesnitz, J., Evans, N., Busch, C. (2021) “Biometrics in the ERA of COVID-19: Challenges and Opportunities”, Cornell University, pp. 1-14.

Kloppenburg, S., van der Ploeg, I. (2020) “Securing Identities: Biometric Technologies and the Enactment of Human Bodily Differences”, Science as Culture, 29:1, pp. 57-76.

Richards, N., Carter, K., Wenz, K., Accone, T., Khan, S., Wicks, T., Vosloo, S., Clavet, S. (2019) “Faces, Fingerprints & Feet”, UNICEF.

Links
Dang, A. (2020) Oct 9-last update, Biometric Authentication Methods [Homepage of towards data science], [Online]. Available: https://towardsdatascience.com/biometric-authentication-methods-61c96666883a [2021, September 30].

Eidgenössischer Datenschutz- und Öffentlichkeitsbeauftragter, (2010) Jan 22-last update, Leitfaden zu biometrischen Erkennungssystemen [Homepage of Eidgenössischer Datenschutz- und Öffentlichkeitsbeauftragter], [Online]. Available: https://www.edoeb.admin.ch/dam/edoeb/de/dokumente/2010/01/leitfaden_zu_biometrischenerkennungssystemen.pdf.download.pdf/leitfaden_zu_biometrischenerkennungssystemen.pdf [2021, September 30].

Fingerprints (2019) last update, Biometric Technologies [Homepage of Fingerprints], [Online]. Available: https://www.fingerprints.com/uploads/2019/10/fpc_white_paper_digital.pdf [2021, September 30].

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