ISOIEC 39794-22023 信息技术可扩展生物特征数据交换格式第2部分手指细节数据标准立项发展报告

信息技术可扩展生物特征数据交换格式第2部分：手指细节数据标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Extensiblebiometricdatainterchangeformats—Part2:Fingerminutiaedata摘要随着全球数字化进程的加速推进，生物特征识别技术在公共安全、金融服务、边境管控、移动终端身份认证等领域的应用日益广泛，手指细节（指纹细节点）数据作为生物特征识别中最成熟、最可靠的技术之一，其数据交换格式的标准化已成为保障跨系统、跨区域互操作性和数据安全的关键基础。本报告围绕国际标准ISO/IEC39794-2:2023《信息技术可扩展生物特征数据交换格式第2部分：手指细节数据》展开系统分析。报告首先梳理了该标准的研制背景与历史沿革，阐述了从传统CBEFF体系向可扩展XML/二进制格式转型的技术动因；其次，全面解析了标准的结构框架、核心内容与技术特点，重点分析了其可扩展性设计、安全机制以及与既有标准ISO/IEC19794-2的继承与演进关系；随后，探讨了该标准在区域级身份识别系统、电子护照、移动设备认证、金融支付等领域的应用前景；最后，对该标准的实施路径和未来发展方向进行了展望。本报告旨在为生物特征识别领域的标准使用者、系统开发人员及行业管理者提供全面的技术参考和实施指导。关键词：生物特征识别；手指细节数据；可扩展标记语言；数据交换格式；互操作性；ISO/IEC39794；标准化一、引言1.1标准立项背景生物特征识别技术通过测量人体生理特征或行为特征来实现身份自动识别，其中指纹识别因其唯一性、稳定性和采集便捷性，长期以来占据生物特征识别市场份额的首位。手指细节数据——即指纹脊线终结点和分叉点等细节点（minutiae）的空间坐标与方向信息——是自动指纹识别系统（AFIS）中最常使用的特征表示方式。然而，随着应用场景的不断扩展和数据共享需求的日益增长，不同系统间手指细节数据格式的不兼容问题日益突出，严重制约了跨行业、跨地域的互操作性。ISO/IEC39794系列标准正是在这一背景下应运而生的新一代可扩展生物特征数据交换格式标准。该系列标准由ISO/IECJTC1/SC37（生物特征识别分技术委员会）负责制定，旨在替代和扩展原有的ISO/IEC19794系列标准框架。ISO/IEC39794-2:2023作为该系列的第二部分，专门针对手指细节数据定义了一套兼具兼容性、可扩展性和安全性的全新数据交换格式。1.2标准基本信息-标准编号：ISO/IEC39794-2:2023-标准名称：信息技术可扩展生物特征数据交换格式第2部分：手指细节数据-英文名称：Informationtechnology—Extensiblebiometricdatainterchangeformats—Part2:Fingerminutiaedata-标准状态：现行-发布机构：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-ICS分类号：35.240.15（识别卡和有关装置）-发布日期：2023年9月21日-发布年份：2023年-适用国别：国际组织-官方语言：英语二、标准研制背景与历史沿革2.1生物特征数据交换格式标准的发展脉络生物特征数据交换格式的标准化工作始于20世纪90年代末期。1998年，ISO/IECJTC1/SC37正式成立，专门负责生物特征识别领域的国际标准化工作。SC37成立后，即启动了ISO/IEC19794系列标准的研制工作。ISO/IEC19794系列标准以通用生物特征交换格式框架（CBEFF，即ISO/IEC19785系列）为基础，定义了包括指纹、人脸、虹膜、签名等多种模态的生物特征数据交换格式。其中，ISO/IEC19794-2（指纹细节点数据格式）于2005年首次发布，2007年发布了第一修订版，2011年发布了第二版。该标准在过去的十余年间被广泛应用于全球各地的指纹识别系统中，包括美国联邦调查局的下一代识别系统（NGI）、欧盟签证信息系统（VIS）以及多国的电子护照项目。然而，随着技术的进步和应用需求的变化，ISO/IEC19794-2的局限性也日益显现：1.格式固化，难以扩展：ISO/IEC19794-2采用完全固定的二进制数据结构，任何新增字段或扩展需求都需要通过修订标准来实现，周期长、成本高；2.缺乏内建安全机制：原标准未包含数据完整性校验、来源认证等安全功能，在开放网络环境下的应用受到限制；3.兼容性不足：各厂商在实现过程中存在差异，导致不同系统间的数据互操作效果未能达到理想状态。2.2ISO/IEC39794系列标准的立项与研制鉴于上述问题，ISO/IECJTC1/SC37于2015年前后启动了新一代可扩展生物特征数据交换格式标准的研制工作，正式立项ISO/IEC39794系列。该系列标准的设计目标包括：-建立一套可根据应用需求灵活扩展的数据结构；-提供包含完整性和来源安全性的内建机制；-保持与ISO/IEC19794系列的兼容性，便于存量系统的平滑过渡；-支持二进制编码和XML编码两种数据表示形式，以适应不同应用场景的需求。ISO/IEC39794-2作为该系列的核心组成部分，由SC37的第2工作组（WG2，生物特征数据格式工作组）负责制定，历经多轮委员会草案（CD）、国际标准草案（DIS）和最终国际标准草案（FDIS）阶段，最终于2023年9月21日正式发布。三、标准主要技术内容与分析3.1标准结构框架ISO/IEC39794-2:2023在整体架构上遵循ISO/IEC39794-1（通用框架）所定义的规则和方法，其核心结构包含以下几个层次：第一层：数据对象容器。标准定义了手指细节数据记录（FingerMinutiaeDataRecord）的通用容器结构，该容器封装了指纹图像的元信息、采集设备信息、质量分数、细节数据块以及可扩展属性区域。第二层：细节数据表示。标准针对每个手指细节点的编码，定义了空间坐标（x，y）、方向角（θ）、类型（脊线端点或分叉点）等核心属性，同时支持细节点的质量评分、脊线频率等扩展属性。第三层：可扩展机制。标准通过标准化扩展块（StandardizedExtensionBlock）和专有扩展块（ProprietaryExtensionBlock）两种机制，实现了灵活的可扩展性。标准化扩展块由SC37统一管理注册，确保跨厂商的一致解读；专有扩展块则为各厂商保留了自由定制的空间。第四层：安全与完整性机制。标准内建了数据完整性校验（哈希值）和可选的数据来源认证机制，以保障数据在传输和存储过程中的完整性和可追溯性。3.2与传统标准的主要技术差异与ISO/IEC19794-2相比，ISO/IEC39794-2:2023在技术层面实现了多项重要突破：（1）编码方式的根本性变革。ISO/IEC19794-2仅支持纯二进制编码，而ISO/IEC39794-2同时支持二进制编码（BER）和XML编码两种方式。XML编码提供了人类可读的数据表示，便于调试和系统间数据交换的验证；二进制编码则保持了高效紧凑的特点。两种编码之间可以通过标准定义的一致性映射关系完成无损转换。（2）可扩展能力的系统性提升。新标准将可扩展性作为设计的核心原则，通过标记化数据结构取代传统的按偏移量定位的数据结构，使每个数据元素都带有明确的标识符（标签），接收方可以根据标签识别并正确解析未知的扩展字段，而不会因识别失败导致整个数据块不可用——这一特性在旧标准的固定结构下无法实现。（3）安全机制的内建化。旧标准将安全问题交由上层应用协议处理，新标准则在数据格式层内建了完整性校验和来源认证机制，从根本上提升了数据交换的安全性。（4）对小型细节点的支持。标准扩展了对细节点属性的描述维度，新增了对细节点的脊线形状描述（脊线轮廓点序列）的支持，使得高分辨率指纹传感器的数据能够被更充分地表达。（5）更细致的数据质量信息。相比19794-2中简单的整体质量分数，39794-2支持为每个独立细节点评分，并能够编码采集设备的更多质量相关信息。3.3编码规范与一致性要求ISO/IEC39794-2:2023对数据编码规则做出了严格且明确的规定，以确保不同实现之间的互操作性。针对二进制编码，标准定义了精确的字节级布局、各字段的长度与取值约束；针对XML编码，则通过XMLSchema（XSD）给出了正式的数据模型定义。此外，标准还包含了一致性测试方法和测试用例，为符合性验证提供了技术依据。标准规定，声称符合本标准的实现必须能够正确解析标准定义的所有必填字段，并能够妥善处理可选的标准化扩展块。3.4与其他标准的协调关系ISO/IEC39794-2:2023并非孤立存在，而是嵌入在整个ISO/IEC生物特征识别标准体系之中，与以下标准构成了紧密衔接的有机整体：-ISO/IEC39794-1：定义了可扩展生物特征数据交换格式的通用框架、编码规则和扩展管理机制，是本标准的上位标准；-ISO/IEC19785（CBEFF）：作为通用生物特征交换格式框架，定义了生物特征数据在更高层次上的封装与描述方式；-ISO/IEC19794-2：对应传统的指纹细节点数据格式，ISO/IEC39794-2在设计上提供了标准化的映射机制，以实现从旧格式到新格式的平滑过渡；-ISO/IEC30107：生物特征呈现攻击检测标准，与本标准在安全层面形成互补。四、标准应用前景与实施路径4.1主要应用领域（1）边境管控与电子护照。国际民航组织（ICAO）持续关注生物特征数据格式标准的发展动态，ISO/IEC39794系列有望在未来纳入电子机读旅行证件（eMRTD）的技术规范，以替代当前基于ISO/IEC19794-2的指纹数据存储格式。（2）大规模身份识别系统。各国正在建设的新一代国家身份识别系统、选民登记系统和社会福利发放系统中的指纹数据采集与交换环节，可以直接采用本标准以保障系统的长期可扩展性。（3）金融科技与移动支付。随着指纹识别技术在移动终端和金融支付领域的深度普及，ISO/IEC39794-2所定义的数据格式有望成为金融机构间安全交换指纹认证数据的统一语言。（4）公共安全与刑侦应用。刑事侦查领域对指纹细节数据的分辨率和准确性要求极高，新标准对脊线轮廓描述的支持使得高精度细节数据的表达更加完备，有助于提升比对的准确率。（5）物联网与边缘计算设备。随着生物特征传感器向轻量级、低功耗方向发展，新标准中精简的二进制编码模式可适配资源受限的边缘计算环境。4.2标准实施路径建议标准的发布并不意味着工作的结束，从标准文本到实际应用之间仍需要系统性的实施推进：1.标准宣贯与培训：面向系统开发商、集成商和最终用户开展标准解读和培训，建立对可扩展数据格式技术理念的深刻认知；3.建立数据互操作验证环境：搭建多厂商参与的数据交换验证平台，通过互操作性测试发现和解决标准实施中的潜在问题；4.推动采纳与引用：推动各国标准化机构和行业主管部门在相关领域的技术法规和采购要求中引用本标准，促进标准的广泛应用。五、主要参与研制单位介绍ISO/IEC39794-2:2023的研制凝聚了全球生物特征识别领域顶尖研究机构和产业巨头的集体智慧，其中中国电子技术标准化研究院作为ISO/IECJTC1/SC37的国内技术对口单位，深度参与了该标准的研制与审查工作。中国电子技术标准化研究院（简称CESI）成立于1963年，是工业和信息化部直属的事业单位，也是中国电子信息领域标准化的国家级核心研究机构。作为全国信息技术标准化技术委员会生物特征识别分技术委员会（SAC/TC28/SC37）的秘书处单位，CESI长期负责组织国内相关单位参与ISO/IECJTC1/SC37的国际标准化活动。在ISO/IEC39794-2的研制过程中，CESI组织国内专家在标准的需求分析、技术方案讨论和各阶段草案审查中发挥了重要作用，特别是在推动可扩展机制设计、兼顾小型化设备需求以及完善一致性测试方法等方面做出了积极贡献。同时，CESI还承担着将ISO/IEC39794-2转化为中国国家标准（GB/T）的采标工作，目前已完成标准草案的翻译和审定工作，这为中国生物特征识别产业及时采用国际最新标准成果奠定了坚实基础。此外，该标准的研制还吸引了包括美国国家标准与技术研究院（NIST）、德国联邦信息安全办公室（BSI）、日本电信电话株式会社（NTT）、IDEMIA、Thales等国际顶尖机构和企业专家的积极参与，体现了全球生物特征识别领域对下一代数据交换格式的共同诉求和集体智慧。六、结论与展望ISO/IEC39794-2:2023的正式发布标志着手指细节数据交换格式进入了一个全新的发展阶段。该标准以可扩展性为核心设计理念，通过二进制与XML双编码体系、结构化扩展机制和内建安全功能，有效回应了传统标准在灵活性和安全性方面的不足，为生物特征识别系统在更大范围、更深层次的数据共享与互操作奠定了坚实的标准化基础。展望未来，ISO/IEC39794-2:2023的推广应用将呈现以下趋势：第一，随着ISO/IEC39794系列其他部分（如人脸、虹膜等模态）的陆续发布和完善，该系列标准将逐步形成完整的可扩展生物特征数据格式体系，有望在未来的五年至十年内全面替代已服役二十余年的ISO/IEC19794系列；第二，深度学习和神经网络技术在指纹识别中的应用将催生新的特征表示需求，标准所预留的扩展机制将为这些新兴技术的数据表达提供规范化的接入通道；第三，随着数据保护法规（如GDPR）要求的日益严格，生物特征数据的隐私保护和安全管理将成为标准后续修订的重要方向，可废止生物特征数据的相关技术有望逐步纳入标准体系之中。本标准作为新一代生物特征数据交换格式的核心组成部分，为全球生物特征识别产业的健康发展提供了坚实的技术基石，对于推动生物特征识别技术在多领域的深入应用具有深远意义。建议相关单位和从业人员密切关注标准的实施动态，及早开展技术升级和能力建设工作，以在数字化身份认证的大潮中赢得先机。参考文献[1]ISO/IEC39794-2:2023,Informationtechnology—Extensiblebiometricdatainterchangeformats—Part2:Fingerminutiaedata.Geneva:ISO/IEC,2023.[2]ISO/IEC397