丟失的手機或平板電腦很難恢復；以及丟失移動設備帶來的后果是巨大的：太多信息存儲在我們的移動設備中，以至于我們立即面臨虧損，被盜，甚至身份被盜的風險。想一想。除了必須重新創建電子郵件，更改密碼和登錄名，恢復圖片和保護財務帳戶外，在線零售商（如Amazon，eBay和其他點擊購買服務）都認為對方是您結束-即使不是。如果我們在設備上使用“記住我”或“保持我已登錄”標簽，那么我們創建和記住密碼的無用嘗試將全部無效，并且我們當中有多少人攜帶我們的登錄名和密碼的硬拷貝？基于云的服務也同樣受到黑客的威脅，因此，正如我們經常看到名人帳戶遭到黑客入侵一樣，將信任放在基于云的數據存儲或密碼恢復系統中可能會帶來風險。當固定位置的計算機是臺式機和塔式機箱時，這不是問題，但是現在我們的計算設備體積小巧且便于運輸，因此它們更容易丟失或被盜。尤其是可穿戴計算機，必須“知道”誰在佩戴它們，以確保安全和有用。本文探討了如何將生物識別技術與可穿戴技術相結合，以幫助確保使用可穿戴計算機的人是被授權這樣做的人。本文研究了一些可以驗證用戶身份并保護敏感數據，信息和控制的技術。所有設備，數據表，教程，

問題與疑慮

考慮在小型可穿戴計算機中使用生物識別技術時，尺寸是個問題。如果您的計算機是郵票大小或更小（對于可穿戴式手表計算機來說），那么如何證明比可穿戴設備更大的生物識別讀取器的大小，重量和功耗呢？放置也是關鍵。如果驗證設備以永久的方式物理地連接到可穿戴計算機，則它比插入式或無線鏈接連接更安全。例如，指紋檢測器甚至是視網膜掃描儀的面積可以達到幾平方英寸。它們很容易安裝在筆記本電腦，平板電腦甚至智能手機上，但太大而笨重，無法放入郵票大小的設備中。面部識別系統也可能如此。如果要使用用戶驗證系統的插件或無線連接，最好是將其作為“系留”外圍設備。在這里，獨立驗證系統可以進行檢測，處理和驗證，而無需主機的任何干預。這樣，當敏感操作即將發生時，主機就可以查詢驗證系統。通過有線和無線鏈接，用戶播種的加密密鑰可以在不鏈接到可穿戴設備的情況下鎖定您的硬件。然后，即使您的驗證外圍設備和可穿戴計算機都被盜，生物特征測試仍將是必須通過的安全屏障。易于使用還規定了一些限制。如果您在一些偏僻的地方運動可穿戴設備，那么您不想每次登錄電子郵件服務，購買東西或希望處理機密公司文檔時都進行搜索和挖掘。

生物技術和威懾

生物識別是基于生物學的。這些可以是物理屬性，例如指紋，身高，體重，視網膜模式，語音成分頻率和共鳴，甚至是思維模式。這些的組合也可以使用。DNA驗證等更復雜的技術可以作為解決方案的一部分，但尚未成為可行的實時且經濟高效的解決方案。（由于DNA在合適的紫外線波長下發出熒光，因此諸如半導體紫外線激光器等較新技術的可用性可能會加快這一步。）易于使用和安全性齊頭并進。密碼和通行碼易于使用，但是智能手機已經有了應用程序，可以通過拍攝某人的密碼或密碼來拍攝他們的長途視頻，從而找出密碼或密碼。算法根據虛擬計算的鍵盤來計算手部動作，并找出正在按下的鍵。我們的生物識別設計的理想功能是重復使用或多功能。例如，如果我們可以使用可穿戴計算機現有的外圍CCD相機作為指紋讀取器，面部識別系統和/或手勢檢測器，那么我們將大大降低全功能安全系統的成本。我們不再需要四個攝像機和相關的電路。就像窗戶上的警報貼紙一樣，這些技術將阻止大量潛在的入侵者。但是，有經驗的或持久的攻擊者可能可以通過。到目前為止，這些技術都沒有被證明是100％有效的。有時可以通過霧化孔徑來欺騙指紋掃描儀。高質量的錄音有時會掩蓋聲紋識別。面部識別有時會被照片欺騙。甚至DNA傳感器也可能被您欺騙。

設計用戶驗證外設

將可驗證計算機設計為外圍設備的用戶驗證系統可以縮小我們對處理器的選擇范圍。例如，到目前為止，我們已經討論過的具有混合信號功能和某些DSP功能的中等功率處理器可以成為所有安全系統的任務負責人。例如，意法半導體（STMicroelectronics）的STM32 F3系列采用具有DSP和FPU功能的32位ARM Cortex-M4處理器。先進的模擬外設以72 MHz的頻率運行，使其成為與生物識別系統和傳感器接口的理想選擇。

快速（5 Msample / s）的12位A / D級和一個精度為1％的16位過采樣sigma-delta轉換器與內部DSP功能很好地集成在一起，可提供事件檢測和排序功能。高速運算放大器和比較器的添加還允許內部信號通過多路復用器進行路由，該多路復用器接受直接輸入或經過運算放大器濾波（例如）的信號。

該系列的示例零件包括小型48針STM32F303CCT6和較大的100針STM32F303VCT6，它們可以提供通信外圍設備以及I / O和混合信號功能的完整組合。請注意，這些部分針對醫療和生物接口系統（圖1）。可在Digi-Key的網站上找到有關使用F3系列處理器進行醫療保健的產品培訓模塊。發現套件STM32F3DISCOVERY和評估板STM32373C-EVAL也支持該系列，以進行開發和測試。

圖1：外圍設備和醫療系統都在人體區域網絡中捆綁在一起，其中可以包括用于用戶驗證的生物傳感器。一旦可以可靠地建立用戶身份，甚至可以確保外圍功能。

功率越低越好

請注意，即使是更為適中的處理器也可以利用高端外部信號處理和調節系統來實現所需的性能。當功率敏感度在約束列表中處于較高位置時，尤其如此。德州儀器（TI）流行的MSP430低功耗處理器系列可以屬于此類，尤其是F2系列，例如MSP430F2001IPWR。這些部件包括一個“斜率A / D轉換器”，可以與內部比較器一起使用，以精確測量電阻和電容傳感器元件以及變化率。當需要更高的精度時，也可以使用TI的外部小型ADS1118IRUGR 16位，4通道860 Msample / s外部A / D轉換器。它的體積小，可以更靠近被監控的傳感器，其串行接口允許更小，更非侵入式的訪問。該器件還包含一個內部基準電壓源和一個溫度傳感器。可在Digi-Key的網站上獲得MSP430上的幾個培訓模塊，其中包括TI的便攜式醫學培訓模塊。當需要更高的分辨率時，有幾種不錯的混合信號嵌入式處理器選擇，具有20位和24位A / D轉換步驟。例如，ADI公司ADuCM系列處理器的32位寬基于ARM Cortex-M3的Analog Devices ADUCM360BCPZ128，該處理器具有11個24位寬A / D轉換器。ADI公司還為人體傳感器和調節器提供線性接口和電極接口解決方案（圖2）。

圖2：除了微控制器的保護電路外，還需要考慮用于精密線性傳感器的前端保護，尤其是在醫療環境中，可能存在高壓除顫器脈沖時。賽普拉斯提供其CY8C3866AXI-040 67 MHz 8位基于8051的處理器，該處理器具有20位A / D轉換器和電容檢測技術。作為PSoC3系列的成員，該處理器具有全面的混合信號和低功耗功能，非常適合放置在某人的個人局域網通信的近場中的某處的分立傳感器。

圖3：將參考設計用于指紋識別等已建立的生物識別系統，可以通過可預先評估的剪切粘貼解決方案來縮短設計時間。雖然某些生物識別解決方案基本上是模擬領域中的傳感器，但其他解決方案可能是數字的且需要大量過程。例如，指紋，聲紋和視網膜識別可能需要短時間的非常高性能的處理，以便能夠快速做出確定。這意味著在大多數情況下，使用低功耗技術將使其進入睡眠狀態。但是，在運行時，它會在很短的時間內進行大量處理。對于那些過程密集型突發事件，您可能需要查看高端設備，例如Atmel ATSAMA5D31A-CUR，它們是基于32位536 MHz ARM ARM Cortex-M5的高性能SAMA5D3系列的成員。同樣，

綜上所述，生物識別技術是已經發展并完善到一定程度的技術領域。存在證明其潛在功能的系統。隨著我們可穿戴設備的安全性問題變得越來越普遍，人們期望看到這些用戶驗證系統的更多實施，采用巧妙的技術來縮小尺寸，提高有效性并使其更具用戶吸引力。

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