Was ist Biometrische Authentifizierung?

Biometrische Authentifizierung: Sicher anmelden mit Körpermerkmalen

Biometrische Authentifizierung nutzt einzigartige Merkmale von Personen, um Zugriffe zu erlauben – zum Beispiel Fingerabdruck, Gesicht, Iris oder Stimme. Sie kann Passwörter ersetzen oder ergänzen, bietet komfortable Logins und erhöht die Sicherheit, insbesondere wenn sie mit hardwaregestützter Speicherung und offenen Standards (z. B. FIDO2/WebAuthn) kombiniert wird.

Was ist biometrische Authentifizierung?

Biometrische Authentifizierung ist ein Verfahren der Identitätsprüfung, bei dem physische oder verhaltensbasierte Merkmale eines Nutzers erfasst, in ein Template (Merkmalsvektor) umgewandelt und beim Login mit einem gespeicherten Referenz-Template abgeglichen werden. Die Entscheidung erfolgt anhand eines Ähnlichkeitsscores und eines Schwellwerts.

Biometrische Modalitäten

Physische (physiologische) Merkmale

• Fingerabdruck (Kapazitiv/Optisch/Ultraschall)
• Gesichtserkennung (2D/3D, Tiefensensoren)
• Iris/Retina
• Handvenen/Handgeometrie
• Ohrform, Finger-/Handlinien

Verhaltensbasierte Merkmale

• Stimme (Sprachbiometrie)
• Tippmuster (Keystroke Dynamics)
• Maus-/Touch-Verhalten
• Gangbild/Bewegungsmuster

Wie funktioniert es?

1. Enrollment (Registrierung): Erfassung des Merkmals, Feature-Extraktion, Erzeugung eines Templates und sichere Speicherung (bevorzugt on-device in Secure Enclave/TrustZone/TPM).
2. Verifikation: Erneute Erfassung, Feature-Extraktion, Matching gegen das Referenz-Template, Berechnung eines Scores.
3. Entscheidung: Vergleich mit Schwellwert (Threshold). Optional Liveness Detection (Fälschungsschutz) gegen Präsentationsangriffe.
4. Faktor-Kombination: Häufig als Teil von MFA (z. B. „Besitz“ des Geräts + „Inhärenz“ Biometrie).

Qualitätsmetriken

• FAR (False Acceptance Rate): Rate fälschlich akzeptierter Personen (Sicherheitsrisiko).
• FRR (False Rejection Rate): Rate fälschlich abgewiesener legitimer Nutzer (Usability-Problem).
• EER (Equal Error Rate): Punkt, an dem FAR = FRR (Vergleich von Systemen).
• PAD-Level (Presentation Attack Detection): Wirksamkeit gegen Spoofing (Masken, Fotos, Audio-Replays, 3D-Drucke).

Standards und Protokolle

• FIDO2/WebAuthn/CTAP: Passwortlose, phishing-resistente Anmeldung mit Passkeys (Biometrie entsperrt den privaten Schlüssel auf dem Gerät).
• ISO/IEC 19794 (Datenformate) und 19795 (Leistungsbewertung), ISO/IEC 30107-3 (PAD-Tests).
• Hardware: TPM, Secure Enclave, Trusted Execution Environment (TEE), HSM für Schlüssel/Template-Schutz.

Vorteile

• Komfort: Schnelle, reibungslose Logins ohne Passworttippen.
• Sicherheit: Keine Passwort-Wiederverwendung; mit FIDO2 phishing-resistent.
• Geringere Supportkosten: Weniger Passwort-Resets.
• Skalierbarkeit: On-device-Verifikation reduziert Serverlast und Datenabflussrisiken.

Herausforderungen und Risiken

• Datenschutz: Biometrische Daten sind besonders sensibel (GDPR/DSGVO Art. 9). Datensparsamkeit und Einwilligung sind zentral.
• Unveränderlichkeit: Kompromittierte biometrische Merkmale sind nicht einfach „zurücksetzbar“.
• Bias & Fairness: Leistung kann je nach Demografie/Umgebungslicht variieren.
• Spoofing: Präsentationsangriffe (Fotos, Masken, Audio). Liveness Detection und Anti-Spoofing sind Pflicht.
• Verfügbarkeit/Barrierefreiheit: Verletzungen, Masken, Hintergrundlärm, Handschuhe können Erkennungen stören; alternative Faktoren nötig.

Sicherheit und Datenschutz: Best Practices

• On-Device Matching: Templates lokal speichern und verifizieren (Secure Enclave/TEE/TPM). Cloud-Storage vermeiden, wenn nicht zwingend nötig.
• Template-Schutz: Verwendung von Cancelable Biometrics, Secure Sketch/Fuzzy Extractors, verschlüsselte Templates, strenge Zugriffskontrollen.
• Liveness/Anti-Spoofing: ISO/IEC 30107-3-konforme PAD-Tests, 3D-Tiefe/Infrarot, Challenge-Response.
• MFA-Design: Biometrie mit Besitzfaktor (Gerät/Token) kombinieren; risikobasierte Step-up-Auth.
• DSGVO-Compliance: Rechtmäßigkeit (Art. 6), besondere Kategorien (Art. 9), Privacy by Design, Datensparsamkeit, DSFA (Art. 35), Transparenz und Widerruf.
• Schlüssel- und Geheimnisschutz: Gerätebindung, Attestation, HSM für Server-Keys, striktes Rotations- und Backup-Konzept.
• Logging & Monitoring: Missbrauchserkennung, Rate-Limits, Anomalieerkennung, sichere Audit-Trails.

Einsatzbereiche

• Smartphones & Laptops: Entsperren via Fingerabdruck/Face ID; Apps mit BiometricPrompt (Android) / LocalAuthentication (iOS/macOS).
• Web- und Unternehmenslogins: Passkeys über FIDO2/WebAuthn, SSO-Integration.
• Banking & Payment: Starke Kundenauthentifizierung (SCA), In-App-Zahlungsfreigabe.
• Zutrittskontrolle & Zeiterfassung: Hochsichere Bereiche (Iris/Handvenen) bis Office (Gesicht/Finger).
• Betrugserkennung: Kontinuierliche, verhaltensbasierte Signale als zusätzlicher Risikofaktor.

Architektur- und Integrationsleitfaden

• Client: Nutze OS-APIs (Android BiometricPrompt, iOS/macOS LocalAuthentication, Windows Hello) statt eigener Sensor-Ansteuerung.
• Web: Implementiere WebAuthn (Public-Key-Credentials); akzeptiere Passkeys; prüfe Attestation je nach Risiko.
• Server: Speichere nur Public Keys (bei FIDO2). Vermeide zentrale Biometrie-Datenbanken.
• Fallbacks: Alternative Faktoren (PIN, Security Key) und barrierefreie Optionen bereitstellen.
• Policy: Schwellenwerte (Thresholds) nach Risiko, Geolocation/Device-Bindung, adaptives MFA.

Zukunft und Trends

• Passkeys im Mainstream: Breite Unterstützung in Browsern und Plattformen, weniger Passwörter.
• Multimodale Verfahren: Kombination mehrerer Merkmale für Robustheit.
• Kontinuierliche Authentifizierung: Kontext- und Verhaltenssignale im Hintergrund.
• Privacy-Enhancing Tech: On-Device AI, Federated Learning, Template-Transformationen und sichere Enklaven.
• Regulatorik & Zertifizierung: Strengere Auflagen, mehr Interoperabilität und standardisierte Evaluierungen.

Fazit

Biometrische Authentifizierung bietet schnelle, benutzerfreundliche und mit den richtigen Maßnahmen sehr sichere Logins. In Kombination mit FIDO2/WebAuthn, On-Device Matching, Liveness Detection und DSGVO-konformer Umsetzung lassen sich Komfort und Sicherheit vereinen. Die Zukunft ist passwortlos, multimodal und privacy-first.