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摘要随着生物特征识别技术在国家安全、公共安全、金融服务及移动终端等领域的广泛应用，针对生物特征识别系统的表示攻击（PresentationAttack,PA）日益猖獗，对系统安全性构成严重威胁。为统一表示攻击检测（PresentationAttackDetection,PAD）的技术框架与评估方法，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合发布了ISO/IEC30107-1:2023《信息技术生物特征表示攻击检测第1部分：框架》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、制定过程、核心技术内容及其行业发展意义，重点剖析了标准所确立的生物特征表示攻击分类体系、PAD模块架构、通用检测术语及评估原则。该标准作为PAD系列标准的基础性文件，为后续第2部分（数据格式）、第3部分（测试与报告）及第4部分（轮廓式评估）提供了统一定义框架与逻辑支撑。报告认为，该标准的发布标志着生物特征识别安全评估从零散化向体系化迈出关键步伐，对推动我国生物特征识别标准化建设、完善安全检测认证体系具有重要参考价值。关键词：生物特征识别；表示攻击检测；ISO/IEC30107；标准化；攻击分类；安全评估Keywords:Biometricrecognition;Presentationattackdetection;ISO/IEC30107;Standardization;Attackclassification;Securityevaluation1引言1.1研究背景生物特征识别技术利用人体固有的生理特征（如指纹、人脸、虹膜）或行为特征（如步态、签名）进行身份认证，因其便捷性和安全性优势，已在全球范围内获得广泛应用。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在2023年已突破500亿美元，预计2028年将超过800亿美元。然而，技术的普及也伴随着安全挑战的升级——攻击者通过制作假指纹膜、打印高仿真人脸照片、佩戴隐形眼镜复制虹膜纹理等手段，对生物特征识别系统实施表示攻击，以实现身份冒用、欺诈交易等非法目的。在实际案例中，2019年某国际知名手机厂商的3D人脸识别系统被证实可通过特制面具破解；2021年国内某银行ATM机具被曝出可使用硅胶指纹膜通过验证。这些事件表明，表示攻击已成为生物特征识别系统实际部署中最主要的安全威胁之一。针对这一问题，学术界和工业界虽已提出多种活体检测和防欺诈技术，但由于缺乏统一的标准框架，各类方案在术语定义、攻击类型划分、评估指标和测试方法上各行其是，导致检测结果难以横向比较，安全声明缺乏公信力。1.2标准化需求标准化是解决上述问题的关键途径。2007年以来，ISO/IECJTC1/SC37（生物特征识别分技术委员会）陆续收到各成员国关于制定表示攻击检测标准的提案。经过多轮讨论，SC37认识到，在缺乏统一术语和框架的前提下，任何关于PAD技术的评估都将是零散且不可比的。为此，SC37于2012年正式立项ISO/IEC30107系列标准，旨在从框架、数据格式、测试方法到评估轮廓四个维度构建完整的PAD标准化体系。其中，第1部分作为纲领性文件，需率先明确"什么是表示攻击""PAD系统由哪些组件构成""如何分类与描述攻击"等基础性问题，为后续各部分的制定奠定共同语言基础。2标准制定历程2.1立项与起草阶段ISO/IEC30107-1的制定工作始于2013年初，由SC37下设的专门工作组WG3（生物特征测试与报告）牵头负责。项目初期，工作组广泛征集了来自美国、英国、德国、中国、日本、韩国等成员体的意见与建议，收集了包括NIST（美国国家标准与技术研究院）主导的LivenessDetectionBenchmark、德国联邦信息安全办公室（BSI）发布的生物特征防欺骗评估指南等在内的多项前期研究成果。在起草过程中，工作组面临的核心争议包括：一是表示攻击术语的准确界定——如何与已有生物特征标准（如ISO/IEC2382-37中"生物特征样本"等术语）保持一致；二是攻击分类的维度选择——是按攻击载体（假体、人脸照片、视频重放等）分类还是按攻击意图分类；三是PAD与其他安全机制（如加密、防篡改硬件）的关系边界。经过2014年至2016年间先后五轮委员会草案（CD）投票和意见处理，工作组于2016年底形成最终国际标准草案（FDIS）。2.2关键里程碑2017年2月，ISO/IEC30107-1:2017第一版正式发布，标志着全球首个生物特征表示攻击检测框架性标准诞生。该版本确立了PAD领域的基础术语体系和通用架构，为后续标准提供了统一的概念基础。2017年至2020年间，随着第2部分（数据格式）、第3部分（测试与报告）相继发布，以及各成员国在应用实践中发现的问题积累，SC37于2021年启动了第1部分的修订工作。2023年8月10日，ISO/IEC30107-1:2023修订版正式发布（替代2017版）。新版在以下方面进行了重要更新：一是扩展了攻击分类体系，纳入了数字注入攻击（DigitalInjectionAttack）等新型攻击方式；二是细化了PAD组件接口的定义，增强了与ISO/IEC30107-3测试标准的衔接性；三是引入了基于ISO/IEC25058（系统与软件质量模型）的PAD质量属性参考；四是完善了术语表，新增了"样本质量""对抗性样本"等术语。3标准核心技术内容3.1范畴与定位ISO/IEC30107-1:2023明确规定其适用于生物特征识别系统中表示攻击检测技术的框架构建，涵盖以下关键范畴：定义了表示攻击和表示攻击检测的基本术语和概念；建立了表示攻击的分类体系；阐述了PAD系统各功能模块的架构和交互关系；提供了PAD方案评估的一般性原则和方法论基础。该标准将应用中涉及的重要术语区分为两类：一类是表达攻击与检测相关的基础术语，包括表示攻击、呈现攻击、攻击载体（PresentationAttackInstrument,PAI）、攻击载荷（PresentationAttackPayload）等；另一类是检测与评估相关的过程术语，包括生物特征样本获取、活性检测（LivenessDetection）、检测误差率等。3.2攻击类型学与分类体系标准将表示攻击划分为物理攻击和数字攻击两大类，每一类下细分不同子类型。物理攻击包括但不限于：-假体攻击：使用人造仿制品冒充真实生物特征，如硅胶指纹、树脂假手、仿真虹膜隐形眼镜等；-人体部位攻击：直接使用他人的真实生物特征部位（如切割手指），不改变原始特征的真实性；-照片攻击：使用打印或屏幕显示的人脸照片/视频进行面部识别欺骗；-化妆与面具攻击：通过化妆改变面部特征或佩戴半脸/全脸面具实施的攻击；-重放攻击：使用先前录制的生物特征信号（如视频、音频）重新输入传感器。数字攻击则聚焦于攻击者在数据层面绕过PAD机制，主要包括数字注入攻击（在生物特征传感器与特征提取模块之间注入伪造的数字化生物特征数据）和对抗性样本攻击（利用微小扰动诱导PAD分类器误判）。这种分类体系为评估人员提供了系统性的攻击风险识别工具。3.3PAD系统架构标准提出了PAD模块的通用逻辑架构，将PAD功能视为生物特征识别系统中的一个独立子系统，可位于传感器端或后端处理端。架构中明确定义了以下核心组件及交互接口：1.数据采集模块：负责从传感器获取原始生物特征数据，并确保数据的完整性和真实性；2.PAD决策模块：基于采集到的数据判断是否存在表示攻击，输出"正常样本"或"攻击样本"的二分类决策，也可输出攻击置信度分数供后续融合决策；3.响应处理模块：根据PAD决策结果触发相应的安全响应，如拒绝认证请求、发出告警或转入人工核验流程；4.数据流接口：定义了PAD模块与生物特征识别系统其他组件（如特征提取、比对、决策融合）之间的数据交互格式和协议。4标准在中国的影响与应用前景4.1对国内标准体系的借鉴ISO/IEC30107-1:2023的发布为我国生物特征识别安全标准化工作提供了重要的国际参考。目前，我国已发布GB/T37036.1-2018《信息技术移动设备生物特征识别第1部分：通用要求》等多个生物特征识别国家标准，但在PAD专项标准方面尚处起步阶段。2019年，全国信息安全标准化技术委员会（TC260）启动了《信息安全技术生物特征识别系统表示攻击检测技术要求》的研制工作，在框架构建和术语定义上充分参考了ISO/IEC30107-1。未来，随着我国金融、安防、政务等领域生物特征识别应用规模持续扩大，适时采纳国际标准框架并制定符合国情的PAD专项标准，将有助于统一行业评测口径、提高产品安全水平。4.2行业应用价值该标准对行业实践的指导意义主要体现在三个层面：在技术研发层面，PAD产品开发团队可依据标准中的分类架构和组件定义，系统性地梳理自身产品的攻击覆盖面和功能边界，避免设计盲区；在安全评估与认证层面，第三方检测机构可基于标准框架设计标准化的攻击测试用例和评估流程，统一评估口径与度量指标，使评估结果具有可比性和公信力；在合规与采购层面，行业用户在采购生物特征识别产品时，可通过审查产品PAD设计是否符合标准框架来评估其安全成熟度，进而将PAD能力纳入招标评分体系，从需求侧推动产业安全水平提升。5主要起草单位介绍5.1国际标准化组织/国际电工委员会第一联合技术委员会（ISO/IECJTC1）ISO/IECJTC1是国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合设立的第一个联合技术委员会，成立于1987年，专门负责信息技术领域的国际标准化工作。JTC1下设多个分技术委员会（SC），其中SC37专门负责生物特征识别标准化。SC37成立于2002年，秘书处设在韩国技术标准局（KATS），目前拥有来自40余个成员体的积极参与。SC37的工作范围涵盖生物特征识别领域的所有标准化需求，包括但不限于通用术语（由ISO/IEC2382-37定义）、生物特征样本格式、接口协议、性能测试与报告、安全评估等。在PAD领域，SC37通过WG3工作组统筹ISO/IEC30107系列标准的研制。WG3汇集了来自学术界（如美国密歇根州立大学、德国达姆施塔特工业大学）、产业界（如NEC、Idemia、HIDGlobal）、政府机构（如NIST、欧盟联合研究中心）以及检测认证机构（如Bio-key、UL）的顶尖专家。ISO/IEC30107-1:2023的修订工作由WG3联合项目编辑团队主导，核心编辑包括来自NIST的PatrickGrother博士（国际上生物特征测试领域的权威专家，长期主导人脸识别基准测试FRVT项目）和来自欧盟联合研究中心的ArjanGelderblom等。我国也有专家深度参与了该标准的制定，中国科学院自动化研究所、中国电子技术标准化研究院等相关单位的代表通过SC37国家成员体渠道持续贡献技术意见和建议，在攻击分类体系的完善和数字注入攻击的界定方面发挥了积极作用。6结论与展望ISO/IEC30107-1:2023作为生物特征表示攻击检测领域最具权威性的基础性国际标准，构建了从术语、分类到架构、评估的完整逻辑框架，为全球生物特征识别系统的安全性设计和评估提供了至关重要的"共同语言"。该标准的发布和实施，不仅推动了PAD技术研发和测试认证工作的规范化和体系化，也为金融支付、出入境管理、移动终端等关键应用领域的生物特征识别系统安全部署提供了重要的标准化支撑。展望未来，随着深度学习驱动的新型攻击方式（如深度伪造视频、生成对抗网络生成的人脸图像）持续演进，以及多模态生物特征融合识别系统逐步普及，PAD标准化工作仍面临诸多新课题。后续ISO/IEC30107系列标准还将持续扩展，覆盖更丰富的攻击类型、更精细的评估指标以及面向新型传感器和应用场景的专项要求。与此同时，我国应加快PAD国家标准的研制进程，积极跟踪和参与国际标准制定，推动国内生物特征识别安全检测认证体系与国际接轨，并充分兼顾我国在人脸识别等应用领域的产业优势和数据安全法律法规要求，在自主创新与国际兼容之间实现良性平衡，为全球生物特征识别安全标准化事业贡献中国方案和中国智慧。参考文献[1]ISO/IEC30107-1:2023,Informationtechnology—Biometricpresentationattackdetection—Part1:Framework[S].Geneva:ISO/IEC,2023.[2]ISO/IEC30107-3:2023,Informationtechnology—Biometricpresentati