Fingerabdruck-Biometrie: Definition und Schutzniveau

Kurzfassung

Die Fingerabdruck-Biometrie nutzt die Einzigartigkeit der Fingerabdruckmuster jeder Person, um die Identität branchenübergreifend – von der Strafverfolgung bis hin zu Verbrauchergeräten – zu authentifizieren und zu verifizieren. Im Gegensatz zu Passwörtern oder Tokens können Fingerabdrücke nicht verloren gehen, vergessen oder erraten werden. Obwohl die Technologie hochgradig sicher und kostengünstig ist, bringt sie Einschränkungen mit sich – gestohlene Fingerabdruckdaten können nicht geändert werden –, weshalb sie am wirkungsvollsten ist, wenn sie mit zusätzlichen Authentifizierungsfaktoren wie Passwörtern oder Hardware-Tokens kombiniert wird.

Die Grundlagen der biometrischen Fingerabdruck-Authentifizierung

Fingerabdrücke sind ein einzigartiges Merkmal, das jeder Mensch besitzt, und keine zwei Menschen haben die gleichen. Fingerabdruck-Biometrie wird sowohl zur Authentifizierung (Abgleich des biometrischen Templates einer Person) als auch zur Identifizierung (Bestimmung der Identität einer Person) verwendet. 

Biometrische Daten sind einzigartige physische Merkmale einer Person und helfen dabei, ihre Identität zu validieren und zu verifizieren. 

Fingerabdrücke zählen zu den gängigsten Arten biometrischer Authentifikatoren und Identifikatoren – aber auch Gesichtserkennung, Iris-Scans und DNA stehen hoch im Kurs. Biometrische Fingerabdrücke sind weit verbreitet, kosteneffizient, praktisch, effektiv, schwer zu fälschen und benutzerfreundlich – und damit ein wertvolles Tool für die Authentisierung und Verifizierung von Identitäten.

Was ist Fingerabdruck-Biometrie?

Biometrische Technologien setzen auf physische oder verhaltensbezogene Attribute, die einzigartig und nicht replizierbar sind. 

Fingerabdrücke sind für jeden Menschen spezifisch und können verwendet werden, um eine Person zu identifizieren. Niemand hat dieselben Fingerabdrücke wie Sie. Fingerabdrücke bestehen aus einzigartigen Mustern – Erhebungen und Vertiefungen, Bögen, Schleifen und Wirbeln. 

Es gibt drei wesentliche Ansätze, jemanden zu identifizieren:

• Etwas, das Sie wissen, z. B. ein Passwort
• Etwas, das Sie besitzen, z. B. ein Token oder eine Keycard
• Etwas, das Sie sind, z. B. Ihre Fingerabdrücke, Ihr Gesicht oder Ihre Hand

Die Fingerabdruckerkennung funktioniert also über etwas, das Sie sind. Ihre Fingerabdrücke haben Sie jederzeit zur Hand, und sie sind einzigartig. Biometrische Fingerabdrücke sind seit Jahrzehnten im Einsatz – und je weiter sich die Technologie entwickelt, desto mehr neue Einsatzgebiete finden die entsprechenden Tools.

Wie funktioniert die biometrische Authentifizierung per Fingerabdruck für Sicherheitszwecke?

Biometrische Daten authentisieren und identifizieren eine Person auf Basis der statistischen Analyse und Bewertung physischer und verhaltensbezogener Merkmale. Die Fingerabdruckerkennung ist eine einfache und unkomplizierte Security-Maßnahme. 

Mit einem Fingerabdruck-Scanner können Sie sowohl den physischen Zugang zu Orten als auch den Zugriff auf Endgeräte schützen. Und einen Fingerabdruck als Sicherheitsfaktor können Sie nicht vergessen oder verlegen wie zum Beispiel ein Passwort oder ein Hardware-Token.

Da biometrische Daten fest mit einer Person verbunden sind und sich dadurch auch nur schwer stehlen, verlieren oder fälschen lassen, bieten sie ein höheres Maß an Sicherheit als andere Authentisierungsmethoden. Sie sind also zuverlässiger und vereinfachen Ihre Security-Prozesse enorm.

Welche Einschränkungen hat die biometrische Sicherheit per Fingerabdruck?

Doch auch biometrische Fingerabdrücke haben ihre Schwächen – und Cyberkriminelle finden auch hier Wege, sie zu umgehen. Wenn beispielsweise eine falsche Person ihre Fingerabdrücke eingibt und diese mit Ihren Informationen übereinstimmen, ist es schwierig, diese biometrischen Authentisierungsdaten zu entkräften. 

Auch wenn jemand die Fingerabdrücke ausliest, die Sie überall dort hinterlassen, wo Sie etwas berühren, und an die man relativ leicht herankommt, lassen sich die Daten nicht so einfach entkräften. Sie können Ihre Fingerabdrücke nicht ändern – und jedes Replikat dient damit als Schlüssel zu allem, was durch sie geschützt ist. 

Master-Fingerabdrücke „überlisteten“ bereits zahlreiche Smart Devices und auch Softwarefehler können den Schutz durch biometrische Fingerabdrücke schwächen.

Wie funktionieren biometrische Fingerabdrücke?

Bei der biometrischen Erfassung von Fingerabdrücken erstellt ein Scanner ein Bild Ihres Fingerabdrucks. Dazu gehören:

• Optische Scanner: Ein Scanner nimmt ein digitales Bild Ihres Fingerabdrucks auf, indem er den Finger durch ein Prisma beleuchtet, und die Hebungen und Vertiefungen ausliest, die das Licht reflektiert. Diese Information wird dann in ein Bild umgewandelt.
• Kapazitiver Scanner: Dieser erzeugt eine kleine elektrische Ladung durch eingebaute Miniaturkondensatoren, die Strom speichern. Die Kondensatoren werden entladen, wenn der Finger den Scanner berührt. Eine stärkere Entladung wird durch die Erhebungen des Fingerabdrucks erzeugt, die eine größere Kontaktfläche aufweisen, und eine geringere durch die Vertiefungen, die Lücken in der Haut bilden. Die Differenz zwischen diesen wird gemessen, um ein Muster zu ermitteln.
• Ultraschallscanner: Ein Ultraschallsignal wird verwendet, um das vom Fingerabdruck erzeugte Echo aufzuzeichnen, da Erhebungen und Vertiefungen unterschiedliche Echos erzeugen. Dieser Scanner muss nicht in direktem Kontakt mit dem Finger stehen, um eine Erfassung durchzuführen, und bietet zudem den Vorteil, auf eine dreidimensionalere Weise zu erfassen.
• Thermischer Scanner: Wärmebasierte Scanner messen den Temperaturunterschied zwischen den Erhebungen und Senkungen des Abdrucks. So erstellen sie über den Wärmekontrast das Bild des Fingerabdrucks.

Wie werden Fingerabdruckdaten abgeglichen und gespeichert?

Nach dem Scan untersucht das System die Fingerabdrücke über einen Musterabgleich und überprüft so zwei Bilder auf Ähnlichkeiten. Wesentlich häufiger wird jedoch ein Minutien-basierter Ansatz genutzt, der sowohl die Richtung als auch die Lage der Punkte analysiert.

Die individuellen Daten und einzigartigen Merkmale des Fingerabdrucks werden gefiltert und dann in mathematisch als Algorithmus oder als verschlüsselter biometrischer Key hinterlegt. Dabei speichert das System nicht das Bild des Fingerabdrucks, sondern lediglich den Binärcode (oder die Zahlenfolge) zu Verifikationszwecken. Es ist allerdings nicht möglich, den Algorithmus umzukehren und so das Bild des Fingerabdrucks zu rekonstruieren und ihn zu duplizieren. 

Die Daten von Fingerabdrücken werden in der Regel auf dem Gerät selbst und nicht in der Cloud gespeichert.

Die Vorteile biometrischer Fingerabdrücke

Biometrische Fingerabdrücke bieten ein Höchstmaß an Sicherheit und zählen zu den gängigsten Schutzmaßnahmen. Eingebunden in eine starke Zwei- oder Multi-Faktor-Authentisierung (MFA) stellen sie neben mindestens einem weiteren Authentifikator wie einem Passwort oder Token oftmals ein starkes Security-Standing sicher.

Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

• Sie können Fingerabdrücke nicht verlieren oder verlegen – und haben sie immer zur Hand.
• Fingerabdrücke lassen sich nur sehr schwer fälschen und sind sicherer als Passwörter oder Token.
• Die Muster von Fingerabdrücken lassen sich nicht erraten oder übertragen.
• Sie bieten eine starke Security für die Verifizierung von Identitäten.
• Biometrische Fingerabdrücke sind nutzerfreundlich und praktisch.
• Sie sind einfach zu nutzen und kostengünstig.
• Biometrische Fingerabdrücke können eindeutig zugewiesen werden.
• Fingerabdrücke lassen sich nur schwer stehlen oder manipulieren.
• Biometrische Verfahren aus Basis von Fingerabdrücken sind schnell, einfach und nutzerfreundlich.

Wo werden biometrische Fingerabdrücke verwendet?

Zahlreiche Bereiche und Branchen setzen bei der Authentisierung und Verifizierung von Identitäten auf biometrische Technologien, besonders auf die Fingerabdruckerkennung. Dazu gehören zum Beispiel:

Wie werden Fingerabdrücke im Regierungsbereich und in der nationalen Sicherheit eingesetzt?

• Strafverfolgung und öffentliche Sicherheit: Fingerabdrücke sind eine gängige Methode zur Identifizierung von Verdächtigen und Straftäter:innen. Das IAFIS (Integrated Automated Fingerprint Identification System) ist das nationale computergestützte System, das digitale Fingerabdrücke speichert, vergleicht und austauscht, um sie mit einer bekannten Person in der Datenbank abzugleichen.
• Militär: Die Fingerabdruckerkennung kann verwendet werden, um Nicht-US- Bürger:innen auf dem Schlachtfeld, um bei der Bestimmung militärischer Verbündeter und Feinde zu helfen. Die Defense Forensics and Biometric Agency (DFBA) speichert aus Gründen der nationalen Sicherheit biometrische Informationen, einschließlich Fingerabdrücken.
• Grenzkontrolle und Reiseverkehr: Mit dem Automated Biometric Identification System (IDENT) erfasst und verarbeitet das Department of Homeland Security (DHS) biometrische Daten wie Fingerabdrücke im Rahmen von Einwanderungs- und Grenzkontrollen, nachrichtendienstlichen Ermittlungen, für Hintergrundinformationen für nationale Sicherheitsüberprüfungen, zur Strafverfolgung und für Belange der nationalen Sicherheit.

Wie werden Fingerabdrücke im geschäftlichen Umfeld und im Alltag eingesetzt?

• Gesundheitswesen: Biometrische Ausweise mit Fingerabdrücken können für den Zugriff auf Gesundheitsdienste und Ressourcen verwendet werden, um sicherzustellen, dass die richtige Person behandelt wird. Krankenhäuser, Apotheken und Kliniken verfügen oft auch über Fingerabdruckscanner, um eine:n Patient:in der entsprechenden Patientenakte zuzuordnen.
• Gebäudemanagement: Die Fingerabdruckerkennung kann als physische Zugangskontrolle in Unternehmen und Einrichtungen steuern, ob eine Person Zugang erhält – und das basierend darauf, wer sie ist, und nicht, was sie hat oder weiß.
• Computersysteme und Netzwerke: Smartphones, Laptops und Computer lassen sich oft durch Fingerabdrücke entsperren und geben so nur bestimmten Nutzern Zugriff. Dieser Vorgang nennt sich logische Zugriffskontrolle. 
• Kommerzielle Anwendungen: Viele verschiedene Gewerbe- und Einzelhandelsbranchen nutzen Fingerabdruck-Biometrie, um die Identität von Kund:innen zu überprüfen und Benutzer:innen zu authentifizieren. Banken und Finanzinstitute können beispielsweise für Transaktionen einen Zugang per Fingerabdruck verlangen, ebenso wie Kreditkartenlesegeräte oder Einzelhandelsgeschäfte.

Das DHS stellt in den USA auch E-Pässe für internationale Reisen aus, die einen elektronischen Chip enthalten, der biometrische Informationen des Inhabers wie Fingerabdruckdaten speichert. Die Flughafensicherheit kann auch Fingerabdrücke und andere Biometrie verwenden, um Reisende zu authentifizieren. 

Dadurch, dass Fingerabdruckdaten direkt auf einem Endgerät gespeichert werden, sind sie geschützter und weniger anfällig für Datenschutzverstöße oder Datendiebstähle. 

Ein solches System kann mithilfe biometrischer Fingerabdrücke eine Person mit ihren Daten abgleichen und authentisieren – oder ihre Identität verifizieren, um sicherzustellen, dass sie auch wirklich diejenige ist, die sie vorgibt zu sein. Neben Passwörtern und Token bieten biometrische Fingerabdrücke ein zusätzliches Security Layer. 

Und da Fingerabdruckscanner immer günstiger in der Anschaffung werden, werden sie auch für immer mehr Unternehmen, Organisationen und Branchen verfügbar und attraktiv.

Häufig gestellte Fragen

Können biometrische Fingerabdruckdaten gestohlen und dazu verwendet werden, sich als jemand anderes auszugeben?

Obwohl Fingerabdruckdaten potenziell erlangt werden können – da Fingerabdrücke auf Oberflächen zurückbleiben, die Sie berühren –, sind die von biometrischen Systemen gespeicherten Daten kein Bild Ihres Fingerabdrucks. Es wird als verschlüsselter mathematischer Algorithmus gespeichert, der nicht in ein Fingerabdruckbild zurückentwickelt werden kann, wodurch eine direkte Duplizierung äußerst erschwert wird. Wenn die zugrunde liegenden Daten jedoch kompromittiert sind, können sie nicht wie ein Passwort geändert werden, was eine wesentliche Einschränkung darstellt.

Was ist der Unterschied zwischen Fingerabdruck-Authentifizierung und Fingerabdruck-Identifizierung?

Die Authentifizierung gleicht den Fingerabdruck einer Person mit einem gespeicherten biometrischen Template ab, um zu bestätigen, dass sie die Person ist, für die sie sich ausgibt. Die Identifizierung hingegen stellt fest, wer eine Person ist, indem ihr Fingerabdruck mit einer größeren Datenbank bekannter Personen abgeglichen wird – ein Verfahren, das häufig in der Strafverfolgung eingesetzt wird.

Welche Arten von Scannern werden zur Erfassung von Fingerabdrücken verwendet?

Es gibt vier Haupttypen: optische Scanner (die Licht und ein Prisma verwenden, um ein digitales Bild zu erfassen), kapazitive Scanner (die Unterschiede in der elektrischen Entladung zwischen Erhebungen und Vertiefungen messen), Ultraschallscanner (die Schallechos nutzen und ohne direkten Kontakt funktionieren können) und thermische Scanner (die Temperaturunterschiede auf der Oberfläche des Fingerabdrucks erkennen).

Ist Fingerabdruck-Biometrie in Kombination mit anderen Authentifizierungsmethoden sicherer?

Ja. Obwohl die Fingerabdruck-Biometrie allein ein hohes Maß an Sicherheit bietet, gewährleistet die Kombination mit mindestens einem weiteren Faktor – wie einem Passwort oder Hardware-Token – als Teil eines Modells zur Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA) den stärksten Schutz. Dieser mehrschichtige Ansatz gleicht die grundlegende Einschränkung aus, dass Fingerabdruckdaten im Gegensatz zu Passwörtern bei einer Kompromittierung nicht zurückgesetzt werden können.

Wo werden Fingerabdruckdaten gespeichert, und sind sie vor Sicherheitsverletzungen geschützt?

Die Daten von Fingerabdrücken werden in der Regel direkt auf dem Gerät selbst statt in der Cloud gespeichert. Dieser lokale Speicheransatz verringert das Risiko von groß angelegten Data Breaches. Die Daten werden nur als verschlüsselter Binärcode und nicht als Fingerabdruckbild gespeichert, was das Risiko eines Missbrauchs weiter verringert, selbst wenn das Gerät kompromittiert ist.

Welche Branchen setzen heute auf Fingerabdruck-Biometrie?

Fingerabdruck-Biometrie wird in einer Vielzahl von Sektoren eingesetzt, darunter in der Strafverfolgung (über Systeme wie das Integrated Automated Fingerprint Identification System des FBI), im Militär und in der nationalen Sicherheit, bei Grenzkontrollen und im internationalen Reiseverkehr, im Gesundheitswesen, bei der Zugriffskontrolle für Unternehmenseinrichtungen, in der Unterhaltungselektronik sowie im kommerziellen Bankwesen und bei Transaktionen im Einzelhandel.

Referenzen

„Keine zwei Fingerabdrücke sind gleich.“ (2022). Rutgers. 

Biometric Security Systems: A Guide to the Devices, Fingerprint Scanners and Facial Recognition Access Control. (August 2020). IFSEC Global. 

Privacy Impact Assessment Integrated Automated Fingerprint Identification System National Security Enhancements. Federal Bureau of Investigation (FBI).

DFBA Overview. (2021). Defense Forensics & Biometrics Agency.

DHS/OBIM/PIA- 001 Automated Biometric Identification System. (November 2019). Department of Homeland Security (DHS).

E-Passports. Department of Homeland Security.