ISOIEC 30107-12023 信息技术生物特征表示攻击检测第1部分框架标准立项发展报告

信息技术生物特征表示攻击检测第1部分：框架标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—BiometricPresentationAttackDetection—Part1:Framework摘要生物特征识别技术作为数字化转型时代身份认证与安全管理的关键支撑，已在边境管控、金融支付、公共安全、移动终端解锁等领域获得广泛应用。然而，随着生物特征识别系统的大规模部署，以伪造指纹、打印照片、三维面具、视频重放等为代表的表示攻击（PresentationAttack）对系统安全性构成日益严峻的威胁。为应对这一挑战，国际标准化组织（ISO/IECJTC1/SC37）制定了ISO/IEC30107系列标准，其中ISO/IEC30107-1:2023《信息技术生物特征表示攻击检测第1部分：框架》是该系列的基础性框架文件。本报告对该标准的立项背景、技术内容、修订过程、关键术语体系及核心应用价值进行系统阐述。该标准界定了表示攻击检测（PAD）的基本概念与术语体系，建立了通用的评估分类框架，明确了攻击类型分类体系，定义了标准化数据格式与报告规范，并提出了检测方法的评估要素。本报告重点介绍了该标准的主要技术内容及其在生物特征识别系统安全评估中的核心作用，分析了标准对产业实践的指导意义，并对标准参与单位——北京中科虹霸科技有限公司的技术贡献进行了介绍。该标准为生物特征识别系统安全能力的客观评估与合规验证提供了统一的技术基准，对提升全球生物特征识别产业的安全水平具有重要的推动作用。关键词：生物特征识别；表示攻击检测；ISO/IEC30107；框架标准；安全性评估；生物特征安全Keywords:biometricrecognition;presentationattackdetection;ISO/IEC30107;framework;securityevaluation;biometricsecurity一、引言1.1立项背景生物特征识别技术利用人类固有的生理特征（如指纹、人脸、虹膜、声纹）或行为特征（如步态、签名）进行身份认证，具有不易遗忘、难以伪造、使用便捷等显著优势。近年来，随着深度学习、高精度传感器和边缘计算等技术的快速发展，生物特征识别系统的识别精度和响应速度大幅提升，应用场景不断拓展。据国际生物特征识别集团（IBG）统计，全球生物特征识别市场规模预计在2027年将突破680亿美元。然而，技术的广泛应用也带来了新的安全挑战。攻击者通过制作人造生物特征样本（如硅胶指纹、高仿真面具、打印照片、视频重放等）对识别系统进行表示攻击，以欺骗系统实现非法身份认证或身份冒充。研究表明，未配备活体检测或PAD机制的人脸识别系统对打印照片和视频重放攻击的接受率可高达80%以上，指纹识别系统对硅胶伪造指纹的接受率亦居高不下。这一安全漏洞严重制约了生物特征识别在高安全等级场景中的应用。各国监管机构和行业组织已开始对生物特征识别系统的安全性提出明确要求。欧盟《通用数据保护条例》（GDPR）对生物特征数据的使用设置了严格限制；美国国家标准与技术研究院（NIST）发布了人脸识别供应商测试（FRVT）中关于PAD性能的专项评估；我国《个人信息保护法》和《信息安全技术远程人脸识别系统安全要求》（GB/T41819-2022）也对生物特征识别系统的抗攻击能力提出了明确要求。在此背景下，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC37（生物特征识别分技术委员会）启动ISO/IEC30107系列标准的制定工作，旨在为生物特征表示攻击检测建立统一的技术框架和评估基准。ISO/IEC30107-1:2023作为该系列的第一部分，为整个系列提供了基础性概念框架和术语体系。1.2编制意义ISO/IEC30107-1:2023的制定和发布具有多层面的重要意义：第一，填补国际标准空白。在ISO/IEC30107系列标准发布之前，国际上缺乏针对生物特征表示攻击检测的统一术语体系和框架性标准，各厂商和研究机构使用不一致的术语和方法描述PAD问题，导致技术交流和产品评估存在严重障碍。第二，构建统一的PAD技术话语体系。该标准首次在国际层面系统性地界定了表示攻击与PAD领域的关键术语和概念框架，为全系列标准建立了统一的术语基础，有力促进了学术研究与产业实践的有效对接。第三，支撑安全评估与合规验证。该标准确定的攻击分类体系和评估框架为后续的ISO/IEC30107-2（数据格式）、ISO/IEC30107-3（测试与报告）等标准提供了基础框架，为生物特征识别系统的安全能力评估和合规验证提供了标准化路径。第四，应对新兴安全挑战。随着生成式人工智能技术的快速发展，深度伪造（Deepfake）、生成对抗网络（GAN）等新型攻击手段不断涌现，该标准的框架设计为未来扩展新型攻击类型的界定提供了充分的技术空间和可扩展性。二、标准概况2.1标准基本信息ISO/IEC30107-1:2023《信息技术生物特征表示攻击检测第1部分：框架》是国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合技术委员会JTC1（信息技术委员会）下属SC37（生物特征识别分技术委员会）制定的国际标准。该标准取代了2016年发布的第一版ISO/IEC30107-1:2016，是该系列标准中首个完成修订更新的部分。该标准的正式发布日期为2023年8月10日，标准状态为现行有效，语言为英语，由国际标准化组织权威发布。2.2标准定位与作用ISO/IEC30107-1:2023在ISO/IEC30107系列标准中处于基础性和框架性地位。该系列标准目前包括以下部分：-ISO/IEC30107-1：框架（Framework）——规定PAD领域的术语、概念、分类体系和评估框架；-ISO/IEC30107-2：数据格式（DataFormats）——规定表示攻击检测过程中涉及的数据交换格式；-ISO/IEC30107-3：测试与报告（TestingandReporting）——规定PAD性能评估的测试方法和报告规范；-ISO/IEC30107-4：移动设备生物特征识别PAD测试（TestingofPADonmobiledevices）——针对移动设备场景的专项测试规范。该标准在体系中起到"顶层设计"的作用，为其他部分提供概念基础和框架支撑。具体而言，ISO/IEC30107-1:2023定义的概念体系，为数据格式、测试方法、安全评估等落地实施提供了"共同语言"。2.3与相关标准的关系该标准与生物特征识别领域的其他国际标准存在密切关系。在与ISO/IEC30107-2的关系上，该标准定义的概念框架是PAD数据格式设计的依据，确保不同系统间的数据互通性。在与ISO/IEC30107-3的关系上，该标准确定的攻击类型分类和评估要素直接决定了测试方法的设计和评估指标的选择。在与ISO/IEC19792（安全评估框架）的关系上，该标准中PAD的具体实施框架服务于ISO/IEC19792所定义的信息安全评估框架，两者共同构成生物特征识别系统安全评估的完整体系。此外，该标准还与ISO/IEC2382-37（生物特征识别词汇）保持术语一致性，同时补充了PAD特有的术语定义。三、标准主要技术内容ISO/IEC30107-1:2023的核心内容涵盖以下几个技术层面。3.1核心概念与术语体系该标准系统性地定义了表示攻击检测领域的核心术语，构建了完整的PAD概念体系。这些定义不仅适用于生物特征识别领域的技术人员，也为安全评估人员、监管机构和其他利益相关方提供了清晰的交流基础。关键术语包括：生物特征表示（BiometricRepresentation）、表示攻击（PresentationAttack）、攻击工具（PresentationAttackInstrument,PAI）、生物特征捕获器（BiometricCaptureDevice）、PAD机制（PADMechanism）等。理解攻击者模型是该标准的关键内容之一。标准从攻击者的意图、能力和资源的角度定义了多种攻击者类型（如非针对性攻击者、针对性攻击者、内部攻击者等），建立了威胁建模的概念基础。3.2表示攻击的类型学与分类体系标准提出了一种综合性方法——攻击类型分类学（TaxonomyofAttacks），对表示攻击进行多维度分类，包括：攻击主体（提交者分类）、攻击工具（PAI种类）、攻击方法（破解手段）、攻击意图（恶意程度）。在此基础上，标准将表示攻击工具PAI划分为以下类别，确立了经典的表示攻击分类体系：（1）人造攻击工具，如硅胶伪造手指、高仿真三维面具等；（2）人体衍生攻击工具，如真实手指的断指、真实人脸的翻拍照片等；（3）非人体衍生攻击工具，如打印照片、电子屏幕图像等；（4）其他攻击工具，涵盖上述类别未覆盖的其他手段。在攻击展示方式方面，标准区分了静态攻击（如照片）、动态攻击（如视频回放）和三维攻击（如面具），并明确了一种攻击类型可能涉及多种载体和传播方式。3.3评估框架与标准数据格式标准定义了一个评估框架，用于评估PAD机制的有效性。评估框架涵盖以下核心要素：评估环境与场景设定、数据采集与标注要求、性能指标定义、评估流程与报告规范。标准还明确将攻击类型划分为三种评估级别——已知攻击类型（KnownAttacks）、未知攻击类型（UnknownAttacks）和零日攻击（Zero-dayAttacks），为不同安全等级场景下的PAD性能评估提供了分级方案。在数据格式方面，该标准确立了以下原则：PAD数据格式应支持检测结果的标准化表达和交换，包括攻击检测的判定结果（攻击或非攻击）、检测置信度、攻击类型标注等关键信息字段，确保不同系统间的数据互通性。3.4修订版新增内容与改进ISO/IEC30107-1:2023相比于ISO/IEC30107-1:2016，在以下方面进行了修订和完善：1.术语更新：增加了针对新型攻击方法（如深度伪造）的新术语，更新了部分原有定义以保持与ISO/IEC2382-37最新版本的一致性；2.分类体系细化：完善了攻击类型分类学，增加了对物理攻击和数字攻击交叉场景的描述；3.评估要素补充：增加了对PAD机制鲁棒性评估的指导，包括对跨传感器、跨环境条件的性能考量；4.与人工智能技术的衔接：增加了PAD机制中关于机器学习方法应用的讨论，考虑了AI模型的泛化能力、对抗鲁棒性等特性；5.隐私考量：增加了PAD数据采集和存储过程中涉及隐私保护要求的说明。四、标准应用与产业影响4.1应用场景分析生物特征表示攻击检测标准在以下典型应用场景中具有重要的指导价值和实践意义：-金融支付与远程开户：在线上金融业务中，活体检测和PAD机制是防范身份冒用的关键防线；-边检安防与出入境管理：在自助通关通道中，PAD能力直接关系到国家安全；-移动终端身份认证：智能手机的面部解锁、指纹支付功能需要PAD机制抵御人造生物特征攻击；-公共安全视频监控：大规模人脸识别系统需具备对打印照片、面具等攻击手段的识别能力；-数字身份与电子政务：在线政务服务的远程身份核验高度依赖PAD技术的有效性；-智能安防与物理出入口控制：高安全等级的物理门禁系统需要PAD机制防止非授权人员通过伪造生物特征进入受限区域。4.2产业发展影响ISO/IEC30107-1:2023对生物特征识别产业链产生了深远影响。该标准推动了PAD技术从各家厂商的"自定义方案"走向"标准化评估"，有效促进了不同厂商PAD产品之间的可比性和互操作性。对上游芯片和传感器厂商而言，该标准引导其在硬件层面集成PAD支持能力；对中游算法和系统集成商而言，该标准为算法研发和产品迭代提供了技术参照和评估依据；对下游行业用户而言，该标准为产品选型和安全合规提供了权威依据。4.3检测方法的演进趋势随着ISO/IEC30107-1:2023的发布实施，生物特征PAD技术呈现出以下发展趋势：从单模态检测向多模态融合检测演进，通过多源信息互补增强系统的综合抗攻击能力；从静态特征分析向动态行为分析延伸，融合纹理分析、深度信息、运动光流、微表情变化等时空多维特征；从传统机器学习向深度学习架构迁移，借助卷积神经网络、时空注意力机制等深度模型提升检测精度；从被动检测向主动交互验证升级，通过随机指令动作、多角度配合等方式增加攻击成本；从已知攻击检测向未知攻击泛化防御拓展，利用异常检测、域泛化等技术提升对新型攻击的防御能力。五、主要参与单位介绍ISO/IEC30107-1:2023的制定和修订汇集了全球生物特征识别领域专家和机构的集体智慧。在标准制定过程中，来自中国、美国、英国、德国、日本、韩国等国家的技术专家积极参与了标准草案的讨论和修订工作。其中，多家中国企事业单位和研究机构深度参与了该标准的制定工作，为标准的完善和发布做出了重要贡献。以北京中科虹霸科技有限公司为例，该公司是国内领先的虹膜识别技术企业，长期致力于生物特征识别核心技术研发和标准制定工作。中科虹霸依托中国科学院自动化研究所在模式识别领域的深厚积累，在虹膜识别算法、嵌入式虹膜采集设备、多模态生物特征融合等方面拥有自主知识产权。在ISO/IEC30107-1的修订过程中，中科虹霸的技术专家积极参与了PAD概念框架的讨论，针对虹膜识别中的表示攻击场景提出了专业建议，特别是在人造虹膜攻击工具的界定、攻击检测评估指标等方面贡献了重要的技术输入。同时，中科虹霸还积极参与了我国生物特征识别领域多项国家标准和行业标准的制定工作，推动了PAD技术在国内的产业化应用和标准化进程。六、结论与展望6.1标准化工作的核心价值ISO/IEC30107-1:2023的发布标志着生物特征表示攻击检测标准化工作进入了新阶段。该标准通过构建统一的术语体系和概念框架，为全球生物特征识别系统的安全性评估建立了国际共识基础。标准中明确的攻击类型分类体系和评估框架，使不同厂商的PAD解决方案能够在统一的技术基准下进行比较和验证，有效推动了行业技术水平的整体提升。在应用层面，该标准为生物特征识别系统的设计者、开发者、评估者和使用者提供了权威的技术指引和合规路径。随着各国对生物特征数据安全和隐私保护的监管要求日趋严格，该标准的应用价值将进一步凸显。6.2未来发展趋势展望未来，生物特征表示攻击检测标准化工作将面临新的挑战和发展机遇：第一，应对人工智能安全新挑战。随着生成式人工智能技术的快速发展，深度伪造、对抗样本生成等技术对PAD机制提出了更高的要求。未来的标准修订需要进一步纳入针对AI生成攻击样本的防御框架。第二，多模态融合检测的标准化。单一生物特征模态的PAD技术已逐渐接近性能瓶颈，多模态融合检测将是大势所趋。如何建立多模态PAD的统一评估框架将成为后续标准化工作的重要方向。第三，边缘计算与轻量化部署。随着PAD功能向移动设备和物联网终端下沉，如何在资源受限环境下实现高效PAD算法部署，需要标准层面给予性能要求和评估方法上的指引。第四，隐私增强技术的融合应用。生物特征数据的敏感性和隐私保护要求日益突出，如何在PAD检测过程中减少生物特征数据的暴露，融合隐私增强技术（如联邦学习、安全多方计算等），是未来标准化工作的新兴方向。第五，国际标准的协调统一。随着全球各主要经济体对人工智能治理和生物特征数据监管的法规陆续出台，ISO/IEC标准与区域性法规（如欧盟AI法案）之间的协调将成为重要议题。总之，ISO/IEC30107-1:2023作为生物特征表示攻击检测领域的基础性国际标准，将持续为全球生物特征识别产业的安全健康发展提供重要支撑。随着生物特征识别技术在社会各领域的深入应用，该标准及其系列标准的技术价值和规范作用将不断显现。参考文献[1]ISO/IEC30107-1:2023,Informationtechnology—Biometricpresentationattackdetection—Part1:Framework,InternationalOrganizationforStandardization,2023.[2]ISO/IEC30107-3:2023,Informationtechnology—Biometricpresentationattackdetection—Part3:Testingandreporting,InternationalOrgan