李代桃僵 人臉識別被攻陷的背后文| 技術宅

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在今年的3？15晚會現場，主持人通過一張用戶的照片順利通過手機APP上的人臉驗證。這個看似極為安全的人臉識別是怎么被攻破的？今天就讓我們來解讀其背后隱藏著怎樣的技術原理，以及我們該如何更好地保護手機的安全（圖1）。

露臉就登錄——認識APP上的人臉識別

現在人臉識別幾乎已成為手機的標配，很多APP也支持人臉識別技術。比如我們常用的手機支付寶，在登錄界面首次點擊“刷臉登錄”，然后按照APP的要求拿起手機對著攝像頭眨眨眼，這樣APP會自動讀取當前人臉數據。下次需要進入支付寶時，我們只要再對著APP展展眼，順利識別后就可以無需密碼直接登錄支付寶了（圖2）。

那么人臉識別是怎樣實現支付寶的登錄？人臉識別實際上是一項分析比較的計算機技術，也是生物特征識別技術的一種，通過對生物體（一般特指人）本身的生物特征來區分生物體個體，從而將其作為安全驗證的手段。因為每個人（雙胞胎除外）臉部的位置、大小和各個主要面部器官的位置信息基本上都是不同的。這樣支持人臉識別的APP會先采集人臉這些信息，然后依據這些信息進行三維建模，進一步提取每個人臉中所蘊涵的身份特征并保存在數據庫中。這樣需要再次使用人臉識別的時候，APP會將采集到的人臉信息和數據庫中已知的人臉數據進行對比，如果一致則完成驗證通過（圖3）。

照片變人臉的背后——人臉識別怎樣被攻破

人臉識別的關鍵主要是兩點認證身份，一是人臉比對，即判斷待驗證的人臉是不是本人，二是活體檢測，即判斷待驗證的人臉是不是真實有效的。3？15晚會現場使用的是清晰的本人照片，因此人臉比對驗證很容易通過，對于活體檢測主持人又是通過什么方法破解？

大家知道，支持人臉識別的APP為了確保采集到的是人物的活體信息，APP在采集人臉信息的時候會要求我們進行眨眼、搖頭、點頭等簡單的頭部動作，人臉識別的漏洞正是由于這些簡單頭部動作造成的。如果得到一張靜態照片，相信很多學過圖像處理技術的朋友都可以輕松實現照片上人臉一些部位的動態處理，比如Faceu就可以實時地在人臉上疊加具有動態效果的貼圖和道具，比如可以實現照片人臉的翹嘴、睜眼等操作（圖4）。

在3？15晚會現場，后臺技術人員使用的正是類似的照片動態處理技術，技術人員通過人臉關鍵點定位和自動化人臉動效技術，通過將自拍照由靜態改為動態，這樣可以完成刷臉登錄需要的眨眼、微笑等動作。而活體檢測的破解，則通過3D建模將現場隨機選擇的觀眾照片轉變成立體的人臉模型。這樣當主持人開啟手機APP進行人臉識別檢測的時候，技術人員將臉模覆蓋到主持人的臉上，結合上述技術手段，使臉模能夠跟隨主持人臉部動作指揮，依次按照活體檢測步驟要求，完成左右轉頭、搖頭、眨眼、微笑等動作，最終騙過人臉識別系統成功進行登錄（圖5）。

當然不要以為3？15晚會現場技術人員的技術有多厲害，只要有一定的圖像處理知識，幾乎任何人都可以完成類似的破解。比如在FIT 2017 互聯網安全創新大會上，技術人員利用網上下載的兩個用來制作3D建模的軟件，參照郭富城照片中的臉部特征，技術人員在短時間內就做出了對應的3D建模圖像。人臉檢測軟件對比結果顯示，這兩個在短時間內制作出來的模型與原來照片的相似度分別高達73.17%和86.71%，這個假照片足以用來破解一般的人臉識別（圖6）。

可以看到這次人臉識別被破解，主要原因是由于很多廠商在開發人臉識別技術的時候對活體檢測的重視程度明顯不足，使用的算法比較簡單所致。那么人臉識別該如何提高安全性？針對類似動態照片即可完成驗證的Bug，很多人臉識別開發商增加了更多更為先進的活體檢測技術。比如在活體檢測的時候，增加通過分析人臉皮膚的紋理以及人臉及微小動作帶來的光流場的規律變化，這樣可以更好地防止視頻和面具攻擊。

手機安全——請不要僅依賴單一保護手段

隨著移動支付的普及，現在手機已經和我們生活、工作緊密關聯在一起，手機不僅僅是單純的通訊工具，里面還保存我們很多的隱私和私人財產。因此手機的安全性也得到越來越多朋友的關注，但是這次3？15晚會讓我們看到看似安全的人臉識別技術被瞬間攻破。

因此無論是對于廠商還是個人，如果要更好地保護手機安全就不能只依賴一種即使看上去很安全的保護手段。特別是對于類似手機銀行、支付寶這類涉及個人隱私、財產等重要信息的場景下，我們應該有更多的保守手段。比如開發廠商可以使用“人臉登錄+指紋支付”這種多重認證方式加以保護，對于個人用戶則應可以啟用手機本身更多的防護功能；比如指紋識別用戶要同時開啟強密碼保護，并養成不要在微信、微博等網絡媒體隨意發布自己的位置、照片、家庭住址等隱私信息的良好習慣。只有這樣我們的手機和隱私信息才能獲得更好的保護。