基于生物識(shí)別技術(shù)的校園

高宇昊

摘 要：校園一卡通是智慧校園建設(shè)中不可缺少的一環(huán)，最近兩年，基于NFC技術(shù)的虛擬校園卡被開發(fā)和廣泛應(yīng)用。然而，在部分情況下虛擬校園卡的使用受到了限制，本文提出了一種基于人體生物識(shí)別技術(shù)的身份認(rèn)證方式，可以使校園一卡通系統(tǒng)更加便捷，同時(shí)也能提升系統(tǒng)的安全性。

關(guān)鍵詞：虛擬校園卡;人體生物識(shí)別技術(shù);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）03-0037-02

0 引言

校園一卡通在我國高校已有了近20年的發(fā)展歷史，傳統(tǒng)的實(shí)體卡在發(fā)展中暴露出了許多問題，比如卡片容易損傷、丟失，而補(bǔ)辦校園卡需要一個(gè)掛失——重辦的周期，在這段時(shí)間內(nèi)，學(xué)生無法借書，無法在校進(jìn)餐，可謂是“寸步難行”。而虛擬校園卡幾乎完美的解決了這一問題，而且相較于實(shí)體卡，虛擬卡的成本大大降低，卡片信息也能即時(shí)更新。然而，基于NFC技術(shù)的虛擬校園卡仍然存在一些問題，比如在像浴室這樣的地方，手機(jī)無法使用，在一些證明身份的場合，虛擬卡也不如實(shí)體卡容易被接受。生物識(shí)別技術(shù)，則可以有效規(guī)避“用卡難”的問題，為校園卡虛擬化提供了一條新的方向。

1 校園卡發(fā)展歷程及相關(guān)技術(shù)介紹

1.1 校園卡的發(fā)展歷程

電子校園卡在我國高校校園已有二十余年的發(fā)展歷程，大致可以分為三個(gè)階段。第一階段：食堂卡、借書卡、學(xué)生卡多卡并立，系統(tǒng)相互獨(dú)立，以接觸式ID卡為載體。第二階段：校園一卡通系統(tǒng)出現(xiàn)，校園卡的管理效率大大提升，卡片成本和人工成本也大幅減少，這一階段的校園卡大多基于非接觸式的M1卡，IC卡。但是此時(shí)的一卡通仍處在開發(fā)階段，功能僅限于身份認(rèn)證和校內(nèi)消費(fèi)。第三階段：校園一卡通的功能逐步增多，業(yè)務(wù)相互整合，基本實(shí)現(xiàn)了“一卡在手，走遍校園”。同時(shí)，校園卡的載體變得更加多元化，CPU卡，銀行卡，基于NFC功能的手機(jī)都成為可行的對象，這些變革推動(dòng)了智慧校園建設(shè)進(jìn)程。

1.2 RFID及NFC技術(shù)

RFID技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，原理是通過無線電產(chǎn)生的電磁場相互識(shí)別。NFC技術(shù)，即近場通信技術(shù)，是由RFID技術(shù)發(fā)展而來的一項(xiàng)技術(shù)，通過發(fā)送和接收短距離、高頻率的無線電，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備間的信息交換。相較于RFID技術(shù)幾十米的通信距離，NFC允許的通信距離較短，但是其能耗低、傳送速率快。再者，NFC也是一種協(xié)議，安全性高于RFID。[1]

目前，RFID和NFC技術(shù)已運(yùn)用在生活的各個(gè)方面，RFID在倉儲(chǔ)物流，銷售，圖書管理等方面已經(jīng)顯示了巨大的潛力;而NFC技術(shù)在金融支付、交通、通信等多方面也嶄露頭角，值得一說的是，NFC技術(shù)幾乎成為手機(jī)“必備技能”，市場上超過8成的手機(jī)，均已擁有NFC功能。[2]

1.3 生物識(shí)別技術(shù)

生物識(shí)別技術(shù)，即光學(xué)、聲學(xué)錄入生理特征，再通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比對特征，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定的一種技術(shù)。本文中采取人臉識(shí)別技術(shù)、虹膜識(shí)別技術(shù)、靜脈識(shí)別技術(shù)三種技術(shù)作簡要介紹。

人臉識(shí)別技術(shù)，目前有兩種主流方法。其一，特征向量法。此方法是通過識(shí)別臉部幾個(gè)固定點(diǎn)（如眉梢、嘴角）的位置、特征，再與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，從而“識(shí)別人臉”。其二，面紋識(shí)別法。此方法是先在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)面部模板，識(shí)別人臉時(shí)，將人臉?biāo)邢袼嘏c數(shù)據(jù)庫中的模板進(jìn)行匹配。

虹膜識(shí)別技術(shù)是通過識(shí)別人眼中鞏膜、虹膜、瞳孔晶狀體、視網(wǎng)膜等結(jié)構(gòu)，比對斑點(diǎn)、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等的細(xì)節(jié)特征而進(jìn)行的一種識(shí)別技術(shù)。

靜脈識(shí)別技術(shù)，原理是人身體內(nèi)的經(jīng)脈分布基本沒有變化，所以通過識(shí)別經(jīng)脈分布而進(jìn)行身份識(shí)別。[3]

2 校園一卡通系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)

2.1 基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)的功能

基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)具有校內(nèi)管理，金融消費(fèi)，自助查詢的功能。[4]

其中校園管理有校內(nèi)身份認(rèn)證和校內(nèi)消費(fèi)兩部分。校內(nèi)身份認(rèn)證用于圖書館借書，上課簽到以及宿舍門禁。校內(nèi)消費(fèi)包括食堂，超市，醫(yī)院等處的消費(fèi)。通過生物識(shí)別設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)無卡認(rèn)證，無卡消費(fèi)。

金融消費(fèi)指的是校園卡與銀行卡綁定，一卡兩用，只需在銀行卡中存錢就可以在校內(nèi)消費(fèi)。當(dāng)然，必須得在和學(xué)校合作的銀行中才能使用此項(xiàng)功能。

自助查詢功能可以在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)，通過與互聯(lián)網(wǎng)的連接，消費(fèi)信息及時(shí)更新到互聯(lián)網(wǎng)上。學(xué)生可以在移動(dòng)終端上用學(xué)生卡號(hào)登陸，并查詢身份信息，消費(fèi)記錄。

2.2 校園一卡通系統(tǒng)的身份認(rèn)證功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用以下結(jié)構(gòu)。（如圖1）“持卡人”通過互聯(lián)網(wǎng)上傳身份信息，并儲(chǔ)存在校園網(wǎng)中，消費(fèi)終端通過讀取校園網(wǎng)中信息完成身份認(rèn)證功能。

2.3 校園一卡通系統(tǒng)的結(jié)算方式

校園一卡通系統(tǒng)的結(jié)算方式如圖2所示，下面具體介紹各方功能。（1）學(xué)生（“持卡人”）：可以在校方指定銀行存錢，銀行與校園卡綁定，所以可以直接用銀行卡中的存款進(jìn)行校內(nèi)消費(fèi)。（2）商戶：可以在銀行扣除學(xué)生消費(fèi)所用款項(xiàng)，并需要每日向?qū)W校提交消費(fèi)報(bào)表。（3）銀行：需要每日向?qū)W校提供學(xué)生消費(fèi)總表。（4）結(jié)算中心：分析商戶和銀行提交的報(bào)表，改進(jìn)校內(nèi)消費(fèi)項(xiàng)目。

基于生物識(shí)別技術(shù)的一卡通系統(tǒng)優(yōu)化了結(jié)算模塊，減少了人力物力，同時(shí)避免了諸如人工充值校園卡排隊(duì)等問題。

2.4 校園一卡通系統(tǒng)的支付流程

相較于傳統(tǒng)的刷卡支付，運(yùn)用生物識(shí)別技術(shù)的支付方式具有更高的安全性。學(xué)生先從給定的三種生物識(shí)別方法中選一種進(jìn)行識(shí)別，如若失敗，則重新進(jìn)行身份認(rèn)證。成功則繼續(xù)，消費(fèi)金額如果小于X（上個(gè)月消費(fèi)額的1/3）則直接完成，如若大于，學(xué)生需進(jìn)行第二項(xiàng)認(rèn)證，再成功即可完成支付。（如圖3）

3 基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通的局限及優(yōu)勢

3.1 生物技術(shù)帶來的一些問題

隨著生物技術(shù)發(fā)展，人們將越來越多的期望加于生物識(shí)別技術(shù)上。但生物識(shí)別技術(shù)尚未發(fā)展成熟，仍然有不少缺點(diǎn)。

其一，生物識(shí)別設(shè)備較為昂貴，在所有終端都裝配生物識(shí)別設(shè)備對于高校來說將是一筆巨大的開銷，設(shè)備維護(hù)也需要人力和物力的投入。

其二，將整個(gè)高校的身份信息全部錄入一個(gè)系統(tǒng)，在身份識(shí)別時(shí)對于系統(tǒng)的計(jì)算能力提出了更高要求，如若計(jì)算能力跟不上，難么校園消費(fèi)的速度將會(huì)大大降低，這樣的直接后果就是，食堂排隊(duì)隊(duì)伍大大增加。

3.2 基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通給校方帶來的問題

首先，傳統(tǒng)的校園一卡通系統(tǒng)將資金先存放于學(xué)校的賬戶之中，消費(fèi)都通過學(xué)校賬戶，所以在“存款”這一環(huán)節(jié)。學(xué)校有了一部分沉淀資金，而虛擬校園一卡通系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生這一部分資金，而是直接將錢存入銀行之中。

其次，校方與校外公司合作開發(fā)一卡通系統(tǒng)，可能造成信息泄露，而且無法直接掌握學(xué)生的消費(fèi)信息。對學(xué)生可能造成身份信息泄露的危險(xiǎn)，而對學(xué)校，則無法及時(shí)更新消費(fèi)對象。[5]

3.3 基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）更高的普遍性：當(dāng)校園一卡通系統(tǒng)不需要辦實(shí)體卡時(shí)，注冊一張?zhí)摂M卡就和網(wǎng)上注冊一個(gè)QQ號(hào)一般簡單。所以從學(xué)生到校內(nèi)職工，再到外來人員都可以使更高的穩(wěn)定性：生物識(shí)別技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)就在于其穩(wěn)定，部分生物形狀，如虹膜、靜脈終生都不發(fā)生變化，穩(wěn)定性高。（2）更高的接用校園一卡通系統(tǒng)進(jìn)行校內(nèi)消費(fèi)。（3）收程度：這三種技術(shù)運(yùn)用非接觸生物成像技術(shù)，更容易被大眾接受。（4）更容易管理：相較于傳統(tǒng)的檔案管理，電腦管理，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)可以更加省時(shí)高效的管理身份信息，學(xué)生也能輕松查詢消費(fèi)記錄。[6]

4 結(jié)語

鑒于NFC技術(shù)在校園一卡通系統(tǒng)上的廣泛應(yīng)用，基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)似有累贅之疑。然而基于生物識(shí)別技術(shù)的校園一卡通系統(tǒng)更深刻地貫徹了“去卡化”的思想。NFC技術(shù)尚需要基于手機(jī)中的NFC功能，而運(yùn)用此系統(tǒng)后，人們可以什么都不帶，暢行校園無阻。現(xiàn)在的校園，正逐漸走向更高的智能化，生物識(shí)別技術(shù)在校園一卡通系統(tǒng)中的應(yīng)用無疑會(huì)是一次重大變革。

參考文獻(xiàn)

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[5] 牟楊.高校虛擬校園卡取代校園一卡通的趨勢分析與展望[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2017（03）：121+123.

[6] 李鵬飛，淡美俊，姚宇顫.生物識(shí)別技術(shù)綜述[J].電子制作，2018（10）：89-90.