Biometrics in ABC: counter-spoofing research

Automated border control (ABC) is concerned with fast and secure processing for intelligence-led identification. The FastPass project aims to build a harmonised, modular reference system for future European ABC. When biometrics is taken on board as identity, spoofing attacks become a concern. This paper presents current research in algorithm development for counter-spoofing attacks in biometrics. Focussing on three biometric traits, face, fingerprint, and iris, it examines possible types of spoofing attacks, and reviews existing algorithms reported in relevant academic papers in the area of countering measures to biometric spoofing attacks. It indicates that the new developing trend is fusion of multiple biometrics against spoofing attacks.

Robust multimodal face and fingerprint fusion in the presence of spoofing attacks

Anti-spoofing is attracting growing interest in biometrics, considering the variety of fake materials and new means to attack biometric recognition systems. New unseen materials continuously challenge state-of-the-art spoofing detectors, suggesting for additional systematic approaches to target anti-spoofing. By incorporating liveness scores into the biometric fusion process, recognition accuracy can be enhanced, but traditional sum-rule based fusion algorithms are known to be highly sensitive to single spoofed instances. This paper investigates 1-median filtering as a spoofing-resistant generalised alternative to the sum-rule targeting the problem of partial multibiometric spoofing where m out of n biometric sources to be combined are attacked. Augmenting previous work, this paper investigates the dynamic detection and rejection of livenessrecognition pair outliers for spoofed samples in true multi-modal configuration with its inherent challenge of normalisation. As a further contribution, bootstrap aggregating (bagging) classifiers for fingerprint spoof-detection algorithm is presented. Experiments on the latest face video databases (Idiap Replay- Attack Database and CASIA Face Anti-Spoofing Database), and fingerprint spoofing database (Fingerprint Liveness Detection Competition 2013) illustrate the efficiency of proposed techniques.

Towards anomaly detection for increased security in multibiometric systems: spoofing-resistant 1-median fusion eliminating outliers

Multibiometrics aims at improving biometric security in presence of spoofing attempts, but exposes a larger availability of points of attack. Standard fusion rules have been shown to be highly sensitive to spoofing attempts – even in case of a single fake instance only. This paper presents a novel spoofing-resistant fusion scheme proposing the detection and elimination of anomalous fusion input in an ensemble of evidence with liveness information. This approach aims at making multibiometric systems more resistant to presentation attacks by modeling the typical behaviour of human surveillance operators detecting anomalies as employed in many decision support systems. It is shown to improve security, while retaining the high accuracy level of standard fusion approaches on the latest Fingerprint Liveness Detection Competition (LivDet) 2013 dataset.

An assessment of upper ocean salinity content from the ocean reanalyses inter-comparison project (ORA-IP)

Many institutions worldwide have developed ocean reanalyses systems (ORAs) utilizing a variety of ocean models and assimilation techniques. However, the quality of salinity reanalyses arising from the various ORAs has not yet been comprehensively assessed. In this study, we assess the upper ocean salinity content (depth-averaged over 0–700 m) from 14 ORAs and 3 objective ocean analysis systems (OOAs) as part of the Ocean Reanalyses Intercomparison Project. Our results show that the best agreement between estimates of salinity from different ORAs is obtained in the tropical Pacific, likely due to relatively abundant atmospheric and oceanic observations in this region. The largest disagreement in salinity reanalyses is in the Southern Ocean along the Antarctic circumpolar current as a consequence of the sparseness of both atmospheric and oceanic observations in this region. The West Pacific warm pool is the largest region where the signal to noise ratio of reanalysed salinity anomalies is >1. Therefore, the current salinity reanalyses in the tropical Pacific Ocean may be more reliable than those in the Southern Ocean and regions along the western boundary currents. Moreover, we found that the assimilation of salinity in ocean regions with relatively strong ocean fronts is still a common problem as seen in most ORAs. The impact of the Argo data on the salinity reanalyses is visible, especially within the upper 500m, where the interannual variability is large. The increasing trend in global-averaged salinity anomalies can only be found within the top 0–300m layer, but with quite large diversity among different ORAs. Beneath the 300m depth, the global-averaged salinity anomalies from most ORAs switch their trends from a slightly growing trend before 2002 to a decreasing trend after 2002. The rapid switch in the trend is most likely an artefact of the dramatic change in the observing system due to the implementation of Argo.

The Ocean Reanalysis Intercomparison project (ORA-IP)

Uncertainty in ocean analysis methods and deficiencies in the observing system are major obstacles for the reliable reconstruction of the past ocean climate. The variety of existing ocean reanalyses is exploited in a multi-reanalysis ensemble to improve the ocean state estimation and to gauge uncertainty levels. The ensemble-based analysis of signal-to-noise ratio allows the identification of ocean characteristics for which the estimation is robust (such as tropical mixed-layer-depth, upper ocean heat content), and where large uncertainty exists (deep ocean, Southern Ocean, sea ice thickness, salinity), providing guidance for future enhancement of the observing and data assimilation systems.

Intercomparison of the Arctic sea ice cover in global ocean–sea ice reanalyses from the ORA-IP project

Ocean–sea ice reanalyses are crucial for assessing the variability and recent trends in the Arctic sea ice cover. This is especially true for sea ice volume, as long-term and large scale sea ice thickness observations are inexistent. Results from the Ocean ReAnalyses Intercomparison Project (ORA-IP) are presented, with a focus on Arctic sea ice fields reconstructed by state-of-the-art global ocean reanalyses. Differences between the various reanalyses are explored in terms of the effects of data assimilation, model physics and atmospheric forcing on properties of the sea ice cover, including concentration, thickness, velocity and snow. Amongst the 14 reanalyses studied here, 9 assimilate sea ice concentration, and none assimilate sea ice thickness data. The comparison reveals an overall agreement in the reconstructed concentration fields, mainly because of the constraints in surface temperature imposed by direct assimilation of ocean observations, prescribed or assimilated atmospheric forcing and assimilation of sea ice concentration. However, some spread still exists amongst the reanalyses, due to a variety of factors. In particular, a large spread in sea ice thickness is found within the ensemble of reanalyses, partially caused by the biases inherited from their sea ice model components. Biases are also affected by the assimilation of sea ice concentration and the treatment of sea ice thickness in the data assimilation process. An important outcome of this study is that the spatial distribution of ice volume varies widely between products, with no reanalysis standing out as clearly superior as compared to altimetry estimates. The ice thickness from systems without assimilation of sea ice concentration is not worse than that from systems constrained with sea ice observations. An evaluation of the sea ice velocity fields reveals that ice drifts too fast in most systems. As an ensemble, the ORA-IP reanalyses capture trends in Arctic sea ice area and extent relatively well. However, the ensemble can not be used to get a robust estimate of recent trends in the Arctic sea ice volume. Biases in the reanalyses certainly impact the simulated air–sea fluxes in the polar regions, and questions the suitability of current sea ice reanalyses to initialize seasonal forecasts.

Towards expressive rule induction on IP network event streams

In order to gain insights into events and issues that may cause errors and outages in parts of IP networks, intelligent methods that capture and express causal relationships online (in real-time) are needed. Whereas generalised rule induction has been explored for non-streaming data applications, its application and adaptation on streaming data is mostly undeveloped or based on periodic and ad-hoc training with batch algorithms. Some association rule mining approaches for streaming data do exist, however, they can only express binary causal relationships. This paper presents the ongoing work on Online Generalised Rule Induction (OGRI) in order to create expressive and adaptive rule sets real-time that can be applied to a broad range of applications, including network telemetry data streams.

Melatonin and IP(3)-induced Ca(2+) Release from Intracellular Stores in the Malaria Parasite Plasmodium falciparum within Infected Red Blood Cells

IP(3)-dependent Ca(2+) signaling controls a myriad of cellular processes in higher eukaryotes and similar signaling pathways are evolutionarily conserved in Plasmodium, the intracellular parasite that causes malaria. We have reported that isolated, permeabilized Plasmodium chabaudi, releases Ca(2+) upon addition of exogenous IP(3). In the present study, we investigated whether the IP(3) signaling pathway operates in intact Plasmodium falciparum, the major disease-causing human malaria parasite. P. falciparum-infected red blood cells (RBCs) in the trophozoite stage were simultaneously loaded with the Ca(2+) indicator Fluo-4/AM and caged-IP(3). Photolytic release of IP(3) elicited a transient Ca(2+) increase in the cytosol of the intact parasite within the RBC. The intracellular Ca(2+) pools of the parasite were selectively discharged, using thapsigargin to deplete endoplasmic reticulum (ER) Ca(2+) and the antimalarial chloroquine to deplete Ca(2+) from acidocalcisomes. These data show that the ER is the major IP(3)-sensitive Ca(2+) store. Previous work has shown that the human host hormone melatonin regulates P. falciparum cell cycle via a Ca(2+)-dependent pathway. In the present study, we demonstrate that melatonin increases inositol-polyphosphate production in intact intraerythrocytic parasite. Moreover, the Ca(2+) responses to melatonin and uncaging of IP(3) were mutually exclusive in infected RBCs. Taken together these data provide evidence that melatonin activates PLC to generate IP(3) and open ER-localized IP(3)-sensitive Ca(2+) channels in P. falciparum. This receptor signaling pathway is likely to be involved in the regulation and synchronization of parasite cell cycle progression.

Utveckling och analys av en PIC-mikrokontrollers möjligheter att kommunicera via TCP/IP

Sterners Specialfabrik AB tillverkar bland annat mynt- och biljettautomater. För att underlätta felsökning, underhåll, avläsning av statistik med mera på en automat är det lämpligt att detta utförs på en PC över Internet. Det innebär att automaten inte behöver besökas då dessa uppgifter skall utföras. Examensarbetet går ut på att få en PIC mikrokontroller att kommunicera med en användare vid en PC över internet. För detta krävs att en TCP/IP stack implementeras på PICmikrokontrollern. Arbetet ledde till en fungerande demoapplikation som klarar av att kommunicera över TCP/IP. Demoapplikationen innehåller diverse olika funktioner för att demonstrera hur en automat skulle kunna styras och övervakas.

Qualidade de serviço em redes IP serviços diferenciados

Este trabalho tem como finalidade apresentar uma visão geral dos assuntos relacionados à definição, configuração e gerenciamento dos serviços habilitados pela arquitetura de Serviços Diferenciados em relação à priorização de tráfego. Nele, descrevemos as necessidades por QoS nas redes atuais e futuras, bem como o direcionamento da Internet 2 em relação ao QoS, mais especificamente voltada ao mecanismo DiffServ. Também são destacados os mecanismos de QoS para redes IP do fornecedor Cisco Systems, o qual possui a maior gama de mecanismos já implantados pelos fornecedores. Por fim, identificamos as características necessárias para participar do QBone, um testbed para Serviços Diferenciados.

Implementação do protocolo TCP/IP para sistemas de intrumentação

Baseado na tecnologia de interligação de redes, este trabalho apresenta uma proposta de conexão de dois sistemas com processamento próprio com o intuito de troca de informações, utilizando a pilha de protocolos TCP/IP. Este sistema será empregado em ambientes de controle industrial, permitindo o envio de informações do servidor de dados para o cliente. Os dados são constituídos de leituras feitas em equipamentos de campo, apresentando ao cliente remoto, medições dos mais diversos tipos. Por outro lado, o cliente poderá enviar comandos aos equipamentos de campo visando o telecontrole. Como ponto de partida para a elaboração do trabalho prático, foi utilizado o ambiente de controle do sistema de potência da companhia energética do estado do Rio Grande do Sul (CEEE). Um microcomputador com um browser acessa, através de uma rede local, os equipamentos controlados, que poderão ser qualquer tipo de equipamento de campo empregado em subestações de energia elétrica, como disjuntores, transformadores ou chaves. Para permitir o acesso remoto de tais equipamentos, foi elaborado um servidor de dados constituído de um controlador de rede do tipo Ethernet e um microcontrolador de aplicação específica que se encarrega do processamento da pilha de protocolos. O controlador Ethernet utilizado é um circuito integrado dedicado comercial, que executa o tratamento dos sinais de nível físico e de enlace de dados conforme o padrão IEEE 802.2. O processador TCP/IP, enfoque principal deste trabalho, foi elaborado através da linguagem de programação C, e a seguir traduzido para o Java, que é o ponto de partida para a ferramenta SASHIMI, de geração da descrição em VHDL do microcontrolador de aplicação específica utilizado. O processador TCP/IP encarrega-se da aquisição de dados do equipamento de campo, do processamento da pilha de protocolos TCP/IP, e do gerenciamento do controlador Ethernet. A partir desta descrição VHDL, foi sintetizado o hardware do microcontrolador em um FPGA, que juntamente com o software aplicativo, também fornecido pela ferramenta utilizada, desempenha o papel de processador TCP/IP para o sistema proposto. Neste ambiente, então, o cliente localizado no centro de operação, acessa através de um browser o equipamento de campo, visando obter suas medições, bem como enviar comandos, destacando o aspecto bidirecional para a troca de dados e a facilidade de conexão de dois sistemas heterogêneos. Este sistema pretende apresentar baixo custo de aquisição e de instalação, facilidade de interconexão local ou remota e transparência ao usuário final.

Análise comparativa de desempenho de redes IP e ATM com tráfego multimídia interativo

A década de 80 é um marco para a área de comunicação de dados. Muitos estudos, pesquisas e especificações foram iniciados para permitir a integração de sistemas de comunicação para voz, vídeo e dados. Desde essa década, os cientistas procuram investir na Internet, que é um dos mais importantes e populares meios de transmissão de informações no mundo, para acomodar aplicações que permitam enviar imagens e sons por esta imensa rede de comunicação. Também nessa década, no final, o International Telecommunications Union – Telecommunication (ITU-T), especificou a tecnologia ATM, cujas pesquisas vinham ocorrendo desde o seu início. O serviço de rede tradicional na Internet é transmissão de datagramas ´besteffort ´, conforme será visto neste trabalho. Neste serviço, os pacotes da origem são enviados para o destino, sem garantia de entrega. Para aquelas aplicações que requerem garantia de entrega, o protocolo TCP (equivalente à camada 4 do RM-OSI) se encarregará da retransmissão dos pacotes que falharam ao atingir o destino para então se conseguir uma recepção correta. Para aplicações de comunicação tradicionais, como FTP e Telnet, em que uma entrega correta é mais importante que a perda de tempo da retransmissão, este serviço é satisfatório. Entretanto, uma nova classe de aplicações, as quais usam mídias múltiplas (voz, som e dados), começam a aparecer na Internet. Exemplos desta classe de aplicação são: vídeo teleconferência, vídeo sob demanda e simulação distribuída. Operações de modo tradicional para estas aplicações resultam em redução da qualidade da informação recebida e, potencialmente, ineficiência do uso da largura de banda. Para remediar este problema é desenvolvido um ambiente de serviço para tempo real, no qual múltiplas classes de serviços são oferecidas. Este ambiente estende o modelo de serviços existentes para ir ao encontro das necessidades das aplicações multimídia com obrigatoriedade de tempo real, porém esta não é uma meta muito fácil. Contudo, a comunidade pesquisadora tem conseguido desenvolver alguns mecanismos que vão pouco a pouco permitindo que este objetivo se transforme em realidade. O ATM é uma tecnologia que provê dutos de alta velocidade para a transferência de qualquer tipo de informação em pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados células. A idéia básica é estabelecer entre dois pontos que desejam se comunicar um circuito virtual que é mantido pelos comutadores de células para levar a informação de um lado a outro. A característica marcante do ATM é a Qualidade de Servico – QoS, que garante o desempenho predefinido que determinado serviço necessita. Isso permite suportar aplicações de tempo real que são sensíveis ao atraso. O atendimento à diversidade de características de tráfego e exigências distintas de grandes quantidades de serviços é possível pelo ATM graças ao controle de tráfego reunido à capacidade de multiplexação estatística do meio em altas taxas de transmissão. O objetivo principal desta dissertação é elaborar uma comparação quantitativa e qualitativa do funcionamento de aplicações multimídia sobre IP com RSVP - Protocolo desenvolvido para realizar reservas de recursos integrante da arquitetura de Serviços Integrados (IntServ) proposta pelo IETF para oferecer qualidade de serviço para aplicações tais como aplicações multimídia. Essa proposta também inclui duas classes de serviços, sendo que nessa dissertação, o serviço de carga controlada é que está sendo utilizado. Isso deve-se a implementação dos módulos apresentados em [GRE 2001] e que foram utilizados na realização desse trabalho - e sobre ATM. A proposta final é a elaboração de uma técnica de análise baseado nas principais métricas de desempenho em redes que deve permitir uma melhor visualização do comportamento das tecnologias sob determinadas cargas de tráfego, permitindo assim uma tomada de decisão entre qual das tecnologias que deverá ser adotada em um dado momento, em uma dada situação, ou seja, a indicação do ponto de quebra tecnológica na situação modelada. Para que fosse possível fazer esta comparação, foi necessário dividir-se este trabalho em 3 grandes etapas, que são: • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia ATM; • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia IP com RSVP; • Comparativo quantitativo e qualitativo dos estudos acima.