I. Tổng Quan Về Xác Thực Hộ Chiếu Điện Tử Nghiên Cứu Mới
Thế kỷ XXI chứng kiến sự trỗi dậy của công nghệ thông tin, đặc biệt trong lĩnh vực nhận dạng sinh trắc học. Ứng dụng này mang tính duy nhất, bảo mật cao, và ngày càng được quan tâm. Tại Việt Nam, nghiên cứu về hộ chiếu điện tử còn khá mới mẻ. Luận văn này tập trung xây dựng "công cụ xác thực hộ chiếu điện tử (hộ chiếu sinh trắc học)". Xã hội ngày càng kết nối, thông tin cá nhân dễ bị xâm phạm. Các phương pháp xác thực truyền thống (thẻ, mật khẩu) bộc lộ nhiều hạn chế: bảo mật kém, dễ quên, dễ giả mạo. Do đó, tích hợp đặc điểm sinh trắc vào công nghệ thông tin giúp xác thực cá nhân hiệu quả hơn. Các kỹ thuật sinh trắc học phổ biến bao gồm nhận dạng giọng nói, khuôn mặt, chữ ký, vân tay, mống mắt. Một ứng dụng cụ thể là Hộ Chiếu Điện Tử, lưu trữ thông tin sinh trắc trong chip RFID để so khớp với chủ sở hữu. Luận văn này hướng đến việc khám phá và ứng dụng công nghệ này trong bối cảnh Việt Nam.
1.1. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Xác Thực Hộ Chiếu Điện Tử
Hộ chiếu là giấy tờ tùy thân xác thực công dân khi di chuyển quốc tế. Việc kiểm soát nhập cư ngày càng thắt chặt, đòi hỏi công cụ xác thực hiệu quả. Hộ chiếu thông thường dễ bị giả mạo, kiểm tra mất thời gian. Hộ chiếu điện tử (HCĐT) ra đời nhằm nâng cao khả năng xác thực bằng sinh trắc học (vân tay, mống mắt, khuôn mặt). Việt Nam đã đề xuất giải pháp HCĐT, nhưng chưa áp dụng rộng rãi. Xu thế hội nhập đòi hỏi sử dụng HCĐT chuẩn quốc tế. Vì vậy, đề tài "Xây dựng công cụ xác thực sinh trắc học ứng dụng trong hộ chiếu điện tử" trở nên cấp thiết. Mục tiêu là tìm hiểu mô hình HCĐT, công nghệ RFID, và xây dựng công cụ so khớp sinh trắc.
1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Về Công Cụ Xác Thực Hộ Chiếu Điện Tử
Luận văn tập trung vào các mục tiêu chính: Tìm hiểu tổng quan về mô hình hộ chiếu điện tử, cấu trúc và tổ chức dữ liệu theo tiêu chuẩn ICAO 9303. Nghiên cứu công nghệ RFID cho phép đọc dữ liệu sinh trắc được lưu trong chip RFID hộ chiếu. Tìm hiểu các vấn đề liên quan tới nhận dạng và so khớp vân tay, mống mắt và khuôn mặt, các thuật toán liên quan. Tìm hiểu các thư viện opencv để xây dựng phần mềm đọc hộ chiếu điện tử và công cụ so khớp các ảnh sinh trắc này. Các kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp vào việc phát triển và triển khai hệ thống HCĐT tại Việt Nam.
II. Công Nghệ RFID Nền Tảng Của Hộ Chiếu Điện Tử Hiện Đại
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) sử dụng sóng tần số ngắn để truyền thông tin giữa các đối tượng trong phạm vi nhất định. Đây là kỹ thuật kết hợp nhiều lĩnh vực: hệ thống, phát triển phần mềm, lý thuyết mạch, ăng ten, truyền sóng radio, mạch tích hợp, vật liệu. Hệ thống RFID gồm thẻ (bộ tiếp sóng) nhỏ gọn, rẻ, gắn vào đối tượng cần quản lý, và đầu đọc phức tạp, kết nối với máy tính. Tần số vô tuyến sử dụng từ 100 kHz đến 10 GHz. RFID được ứng dụng rộng rãi: quản lý nhân sự, bán hàng, theo dõi động vật, quản lý hàng hóa, xe cộ, sách, và đặc biệt là trong hộ chiếu điện tử. Đầu đọc RFID thẩm vấn thẻ, có ăng ten phát sóng vô tuyến. Khi thẻ vào vùng phủ sóng, nó thu năng lượng và phản hồi dữ liệu. Đầu đọc có 3 chức năng chính: liên lạc 2 chiều, tiền xử lý thông tin, kết nối với máy chủ.
2.1. Chi Tiết Về Đầu Đọc RFID Trong Hệ Thống Hộ Chiếu Điện Tử
Đầu đọc RFID là thiết bị quan trọng trong hệ thống xác thực hộ chiếu điện tử. Nó có ăng ten phát sóng vô tuyến. Khi thẻ vào vùng phủ sóng của đầu đọc, nó sẽ thu năng lượng từ sóng vô tuyến này và kích hoạt thẻ, sau đó thẻ sẽ phản hồi lại các sóng này kèm theo dữ liệu của nó. Cơ bản, đầu đọc gồm 3 chức năng chính: Liên lạc 2 chiều với thẻ. Tiền xử lý thông tin nhân được. Kết nối với máy chủ quản lý thông tin. Các thông số quan trọng của đầu đọc RFID: Tần số : LF, HF, UHF. Giao thức : chuẩn ISO, EPC. Khả năng hỗ trợ mạng : TCP/IP, Wireless LAN, Ethernet LAN, RS485.
2.2. Thẻ RFID Thành Phần Lưu Trữ Dữ Liệu Quan Trọng Của Hộ Chiếu Điện Tử
Thẻ RFID bao gồm bộ vi xử lý lưu trữ và tính toán, bộ nhớ trong, và ăng ten truyền thông. Bộ nhớ có thể chỉ đọc, ghi 1 lần, hoặc đọc ghi hoàn toàn. Thẻ RFID có các thành phần cơ bản: Ăng ten, Chip silicon, Chất liệu bao bọc chip, Nguồn nuôi (thẻ chủ động và bán thụ động). Thẻ RFID được chia ra làm 3 loại: Thẻ thụ động, Thẻ bán thụ động, Thẻ chủ động. Nguyên lý hoạt động: Hệ thống RFID hoạt động dựa trên cơ sở lý thuyết điện từ. Trong hệ thống thông thường, các thẻ RFID được gắn vào đối tượng. Trong các thẻ RFID này thường có 1 bộ nhớ chứa các thông tin về đối tượng mang thẻ. Thông tin này tùy thuộc vào đối tượng mang thẻ, có thể là định danh đối tượng, thậm chí là ảnh khuôn mặt hoặc vân tay…
III. Cấu Trúc Hộ Chiếu Điện Tử Phân Tích Chi Tiết và Tiêu Chuẩn
Hộ chiếu là giấy tờ tùy thân xác thực công dân khi đi du lịch hoặc công tác. Hộ chiếu lưu giữ thông tin cá nhân: họ tên, ngày sinh, quê quán, ảnh mặt, vân tay, mống mắt, thông tin cơ quan cấp, ngày cấp, thời hạn. Có thể lưu trữ thông tin này vào chip điện tử (thẻ thông minh phi tiếp xúc), gắn vào tài liệu vật lý (booklet) của hộ chiếu. Cách này nâng cao hiệu quả cấp phát, kiểm duyệt, và bảo mật thông tin. Hộ chiếu điện tử (HCĐT) là hộ chiếu thông thường kết hợp thẻ thông minh phi tiếp xúc để lưu giữ thông tin cá nhân, bao gồm cả thông tin sinh trắc (Hộ chiếu sinh trắc). HCĐT dựa trên cấu trúc hộ chiếu thông thường, chia làm 2 phần: Tài liệu vật lý (booklet) và Mạch RFIC (Mạch tích hợp tần số).
3.1. Tìm Hiểu Về Tài Liệu Vật Lý Booklet Của Hộ Chiếu Điện Tử
Booklet gần tương tự như hộ chiếu truyền thống, nó chỉ khác ở chỗ có thêm biểu tượng HCĐT và phần MZR ở cuối trang dữ liệu. MRZ được thiết kế để đọc bằng máy đọc quang học và có 2 dòng liên tục phía dưới của trang dữ liệu. Mỗi dòng này có ít nhất 44 ký tự , được in theo font ORC-B gồm các thông tin sau: Tên người mang hộ chiếu, Số hộ chiếu, Ngày sinh của người mang hộ chiếu, Ngày hết hạn. Ngoài ra, 3 trường số còn so 1 ký tự kiểm tra đứng ngay sau giá trị của trường tương ứng.
3.2. Mạch RFIC Thành Phần Quan Trọng Trong Hộ Chiếu Điện Tử
Mạch RFIC( Mạch tích hợp tần số): là 1 mạch phi tiếp túc với đầu đọc RFID. Mạch này được cấy vào HCĐT phải tuân theo chuẩn ISO/IEC 14443, trong đó chỉ ra khoảng cách đọc được chính xác trong khoảng 10cm. Mạch RFIC thông thường gồm 1 chip và 1 ăng ten vòng, trong đó ăng ten vòng có nhiệm vụ kết nối và thu năng lượng từ đầu đọc, cung cấp cho chip hoạt động. Mạch này được gắn vào 1 vị trí nào đó trong booklet, thông thường là giữa phần vỏ và trang dữ liệu. Việc gắn cần đảm bảo rằng, chip không bị ăn mòn và khó rời ra khỏi booklet. Nó cũng không thể truy cập trái phép hoặc bị gỡ bỏ ra xáo trộn, tai nạn.
3.3. Tổ Chức Dữ Liệu Logic Trong Hộ Chiếu Điện Tử Theo Tiêu Chuẩn ICAO
Để có được sự thống nhất cấu trúc HCĐT trên phạm vi toàn cầu thì việc chuẩn hóa nó là rất quan trọng. Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế(ICAO) khuyến nghị cấu trúc các thành phần dữ liệu trong HCĐT và phân nhóm logic các thành phần dữ liệu này. Tổ chức dữ liệu chuẩn gồm 2 phần chủ yếu , phần bắt buộc và không bắt buộc. Để thuận lợi cho việc đọc ghi thông tin trên toàn cầu, các thành phần dữ liệu được tổ chức thành nhóm dữ liệu. Với mục đích dùng hiện tại, cấu trúc dữ liệu logic (Logical Data Structure – LDS) được chia thành 16 nhóm dữ liệu (Data Group - DG) đánh số từ DG1 đến DG16.
IV. Ứng Dụng Nhận Dạng Sinh Trắc Học Trong Hộ Chiếu Điện Tử
Nhận dạng sinh trắc học đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao tính bảo mật và xác thực của hộ chiếu điện tử. Các đặc điểm sinh trắc học như vân tay, mống mắt, và khuôn mặt được sử dụng để xác minh danh tính của người mang hộ chiếu. Quá trình này bao gồm thu thập dữ liệu sinh trắc học, trích xuất các đặc trưng, và so sánh với dữ liệu được lưu trữ trong chip của hộ chiếu. Các thuật toán nhận dạng sinh trắc học tiên tiến được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của quá trình xác thực. Việc tích hợp công nghệ sinh trắc học vào hộ chiếu điện tử giúp ngăn chặn hiệu quả các hành vi gian lận và giả mạo, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc di chuyển quốc tế.
4.1. Nhận Dạng Vân Tay Phương Pháp Sinh Trắc Học Phổ Biến Trong HCĐT
Nhận dạng vân tay là một trong những phương pháp sinh trắc học được sử dụng rộng rãi trong hộ chiếu điện tử. Quá trình này bao gồm thu thập ảnh vân tay, trích xuất các đặc trưng như điểm kết thúc và điểm chia nhánh, và so sánh với mẫu vân tay được lưu trữ. Các thuật toán nhận dạng vân tay như minutiae matching và pattern matching được sử dụng để xác định sự trùng khớp giữa hai vân tay. Độ chính xác của hệ thống nhận dạng vân tay phụ thuộc vào chất lượng ảnh vân tay và hiệu quả của thuật toán so sánh.
4.2. Nhận Dạng Mống Mắt Công Nghệ Sinh Trắc Học Tiên Tiến Cho HCĐT
Nhận dạng mống mắt là một công nghệ sinh trắc học tiên tiến được sử dụng trong hộ chiếu điện tử để xác thực danh tính. Mống mắt có cấu trúc phức tạp và duy nhất, làm cho nó trở thành một đặc điểm sinh trắc học lý tưởng. Quá trình nhận dạng mống mắt bao gồm thu thập ảnh mống mắt, trích xuất các đặc trưng như đường cong và kết cấu, và so sánh với mẫu mống mắt được lưu trữ. Các thuật toán nhận dạng mống mắt như Daugman algorithm và Wildes algorithm được sử dụng để xác định sự trùng khớp giữa hai mống mắt.
4.3. Nhận Dạng Khuôn Mặt Giải Pháp Sinh Trắc Học Tiện Lợi Cho HCĐT
Nhận dạng khuôn mặt là một giải pháp sinh trắc học tiện lợi được sử dụng trong hộ chiếu điện tử để xác thực danh tính. Quá trình này bao gồm thu thập ảnh khuôn mặt, trích xuất các đặc trưng như khoảng cách giữa các mắt và hình dạng mũi, và so sánh với mẫu khuôn mặt được lưu trữ. Các thuật toán nhận dạng khuôn mặt như Eigenfaces và Fisherfaces được sử dụng để xác định sự trùng khớp giữa hai khuôn mặt. Độ chính xác của hệ thống nhận dạng khuôn mặt phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng và góc chụp.
