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Biometrie hacken: Fingerabdruck, Gesichts-, Stimm- und Venenerkennung austricksen – wie robust sind Zutrittssysteme wirklich?

Biometrie hacken: Fingerabdruck, Gesichts-, Stimm- und Venenerkennung austricksen – wie robust sind Zutrittssysteme wirklich?
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27,8 Millionen Daten im Klartext. Das Suprema-Datenleck und das Paradoxon unveränderlicher Daten

Ob Smartphone, Laptop oder Bürotür – Biometrie verspricht Sicherheit unter komfortablem Aufwand. Doch was passiert, wenn ausgerechnet individuelle biometrische Eigenschaften zum Sicherheitsrisiko werden?

Wie verletzlich diese Technologie ist, bewies 2019 das südkoreanische Unternehmen Suprema. Durch ein massives Datenleck in seiner webbasierten Plattform BioStar 2 lagen plötzlich 27,8 Millionen Datensätze von mehr als einer Million Menschen ungeschützt in einer öffentlich zugänglichen Datenbank. Darunter Passwörter, Benutzernamen sowie bei mehr als einer Million Nutzern unverschlüsselte Fingerabdrücke und biometrische Gesichtsaufzeichnungen. Alles im Klartext gespeichert und völlig offen im Netz abrufbar.

Der Fall offenbart das fundamentale Risiko biometrischer Autorisierung: Ein gehacktes Passwort lässt sich in Sekunden ändern – einen kompromittierten Fingerabdruck oder ein Gesicht behält man ein Leben lang. Genau hier beginnt das Problem, wie leicht biometrische Zutrittssysteme überwunden werden können und welche Schutzmaßnahmen wirklich greifen.

Was Biometrie ist und was sie so populär macht

Biometrische Informationen sind jegliche Art von Messdaten über die biologischen oder verhaltensbasierten Eigenschaften eines Menschen. Theoretisch lässt sich jedes körperliche Merkmal zur Identifikation heranziehen – von der Gangart über die Körpertemperatur bis hin zur individuellen Handschrift. In der Praxis dominiert ein breites Spektrum:

Biometrie Definition
Fingerabdruck Der Klassiker unter den Methoden. Ein Sensor erfasst die feinen Rillen und Verzweigungen der Haut auf der Fingerspitze und wandelt dieses einzigartige Muster in einen digitalen Code um.
Gesicht Eine Kamera analysiert die charakteristischen Merkmale des Gesichts – etwa die Abstände zwischen den Augen, die Nase oder die Kinnlinie. Moderne Systeme nutzen dafür 3D-Scans, um Fälschungen zu erschweren.
Iris Hier tastet eine Infrarot-Kamera das feine, farbige Muster der Regenbogenhaut im Auge ab. Dieses Netz aus Linien und Punkten ist extrem komplex, bei jedem Menschen einmalig und verändert sich im Laufe des Lebens kaum.
Venen Ein hochpräzises Merkmal. Die Struktur der Venennetze wird meist mittels Nahinfrarotlicht erfasst, da das Blut dieses Licht stärker absorbiert als das umliegende Gewebe.
Stimme Das System misst durch akustische Analyse die menschliche Stimmband- und Vokaltraktgeometrie.

Die am häufigsten eingesetzten Verfahren sind laut Marktüberblick des vzbv (Stand Januar 2024) jedoch Fingerabdruck- und Gesichtserkennung.

Eingesetzt werden diese Systeme zur Authentifizierung, sprich der Überprüfung der Identität, also Identifikation (Wer ist die Person?) oder Verifikation (Ist die Person wirklich Person X?).

Anwendungsbeispiele:

  • Zur Entsperrung eines Geräts (wie z.B. Laptop, Smartphone, Tablet oder einzelner Apps)
  • Einloggen in ein Benutzerkonto
  • Ausweiskontrollen, z.B. an Flughäfen, bei denen das Gesicht mit dem Bild im Ausweis verglichen wird
  • Erkennungssysteme von Behörden (z.B. bei Bahnhöfen/Flughäfen)
  • Zugangskontrollen, also für Anwendungen, in denen eine hohe Erkennungsleistung erforderlich ist
  • Allgemeine Beispiele: Computer, Krankenhäuser, Geldautomaten

Ganz gleich ob für persönliche Geräte, digitale Dienste, Ausweiskontrollen oder physische Zutrittssysteme – die Einsatzbereiche sind vielfältig. Der Grund für die Beliebtheit von biometrischen Merkmalen liegt auf der Hand. Sie bieten neben dem hohen Maß an Sicherheit gleichzeitig eine verbindliche Untrennbarkeit vom Nutzer. Im Gegensatz zu Passwörtern oder physischen Schlüsseln können sie weder verloren gehen noch vergessen werden, da man sie immer bei sich trägt. Das macht die tägliche Authentifizierung extrem komfortabel.

Das Grundprinzip des Matchings

Damit biometrische Daten überhaupt nutzbar sind, müssen sie erfassbar, einzigartig und über die Zeit beständig sein. Die Authentifizierung erfolgt nach einem Grundprinzip:

  1. Registrierung (Enrollment): Bei der Registrierung des Nutzers wird das Merkmal erstmals erfasst und als Referenzmuster gespeichert.
  2. Abgleich (Matching): Bei der Anmeldung vergleicht das System das aktuell erfasste Abbild mit dem gespeicherten Datensatz auf hinreichende Ähnlichkeit. Bei Übereinstimmung meldet das Gerät die korrekte Erkennung und gewährt den Zugriff.
  3. Schwellenwert-Entscheidung: Ein biometrisches System liefert niemals eine hundertprozentige Übereinstimmung, sondern immer einen statistischen Wahrscheinlichkeitswert. Die Systementscheidung basiert auf einem vom Hersteller definierten Schwellenwert.

Je größer die zugelassene Toleranz des Schwellenwerts, desto geringer ist die False Rejection Rate (FRR, Falsch-Rückweisungsrate), aber desto höher steigt das Sicherheitsrisiko der False Acceptance Rate (FAR, Falsch-Akzeptanzrate). Ein zu weicher Schwellenwert lässt auch ähnliche, fremde Merkmale durch.

Anfälligkeit und wie Angreifer Biometrie knacken

Der Kern der Anfälligkeit liegt darin, dass körperliche Eigenschaften keineswegs geheim sind. Sie werden auf Schritt und Tritt hinterlassen und lassen sich nicht wie Passwörter nach Belieben ändern. Ist ein Fingerabdruck einmal kompromittiert, können Kriminelle ihn nutzen, um Geräte zu entsperren, verknüpfte Dienste und Konten zu kompromittieren (sofern dieselbe Biometrie genutzt wird), Multifaktor-Authentifizierungen auszuhebeln, Identitätsdiebstahl zu begehen, Desinformationen zu verbreiten oder Betrugsdelikte wie moderne Enkeltricks zu begehen.

Die Methoden zur Austricksung dieser Systeme werden dabei immer raffinierter, folgen aber letztlich alle demselben Prinzip: Materialbeschaffung zum exakten Nachbau der biometrischen Eigenschaft.

Fingerabdruck

Die Biometrie des Fingerabdrucks gilt zwar als etabliert, lässt sich jedoch durch analoge sowie hochmoderne digitale Verfahren austricksen. Die folgenden Methoden zeigen, wie Angreifer von physischen Abformungen bis hin zu akustischen Seitenkanalangriffen vorgehen.

Variante 1
Direktabformung
Ein Finger wird direkt in eine formbare Masse (z.B. Spachtelmasse, Knete oder eine ähnliche Modelliermasse) gedrückt, um eine Negativform der Hautrillen zu erstellen. Diese Form wird anschließend mit einem flexiblen Material (z.B. Gelatine oder Silikon) ausgefüllt, das nach dem Aushärten das dreidimensionale Muster des Originalfingers wiedergibt.
Variante 2
Latenzabdruck-Fälschung
Ein indirektes Verfahren mit weitaus akkuraterem Ergebnis, bei dem auf einer Oberfläche hinterlassene Fingerabdrücke – sogenannte Latenzabdrücke – sichtbar gemacht werden, etwa durch Feinstaub oder Pulver, und per Foto mit speziellen Eigenschaften abgenommen werden. Mithilfe des abgehobenen Musters wird (z.B. über Leiterplatinen oder Folientransfer) eine Form erzeugt, um den gefälschten Fingerabdruck herzustellen.
Variante 3
Modernes Verfahren über PrintListener
Neben klassischen Ansätzen gibt es heutzutage zahlreiche weitere Möglichkeiten, den Fingerabdruck eines Nutzers zu hacken – etwa den modernen Seitenkanalangriff mithilfe einer Art Abhörtaktik, dem PrintListener, der die Wischbewegungen der Nutzer mit der Fingerspitze auf dem Bildschirm auswertet, um Merkmale zu extrahieren. In realen Szenarien hatte das Prinzip eine Erfolgschance von bis zu 26,5 % bei Teil-Fingerabdrücken und 9,3 % bei vollständigen Fingerabdrücken unter fünf Versuchen bei der höchsten Sicherheitsstufe.

Gesicht & Stimme

Durch die rasanten Fortschritte bei generativen KI-Modellen können visuelle und akustische Biometriedaten heute in hoher Qualität gefälscht werden. Angreifer nutzen diese Deepfake-Technologien, um Identitätsprüfungen in Echtzeit zu umgehen.

Variante 1
Face Swapping & Reenactment
Mithilfe generativer KI wird das Gesicht des Opfers in Echtzeit durch ein anderes Gesicht ersetzt und auf ein Video übertragen. Mimik, Licht und Kopfbewegungen passen sich dabei über Reenactment an. Dadurch kann ein Angreifer einer Person Worte in den Mund legen, die diese Person in der Realität nie sagen oder tätigen würde.
Variante 2
Text-to-Speech & Voice Conversion
Wenige Sekunden Audiomaterial genügen KI-Algorithmen, um eine menschliche Stimme über das sogenannte Voice-Cloning-Verfahren realistisch nachzusynthetisieren oder die eigene Stimme in Echtzeit wie die des Opfers klingen zu lassen.

Venenerkennung

Die Erkennung des Hand- oder Fingervenenmusters gilt als eines der sichersten biometrischen Verfahren, da die Merkmale unter der Haut liegen. Allerdings lassen sich auch diese Infrarotmuster mit der richtigen Technik unbemerkt erfassen und nachbilden.

Variante 1
Nachahmung der Blutgefäße

Das Venenmuster bildet sich bereits in der sechsten Schwangerschaftswoche aus und ist genetisch durch Zufallsprozesse absolut einmalig. Dennoch ist es angreifbar:

Angreifer beschaffen sich das Muster z.B. mit einer digitalen Spiegelreflexkamera (DSLR), die mit passendem Infrarotfilter und spezifischen Parametern (wie Wellenlänge, Belichtungszeit, Graustufen) ausgestattet ist.

Die Merkmalbeschaffung kann dabei sehr heimlich erfolgen, etwa indem die DSLR-Kamera in einem gewöhnlichen Händetrockner an öffentlichen Orten versteckt wird. Trocknet sich das Opfer die Hände, erstellt das System unbemerkt eine Kopie. Nach der digitalen Bildverarbeitung und Kontrastschärfung der Blutgefäße wird per Laser, 3D-Druck oder leitfähigem Spezialdruck eine mechanische Attrappe erzeugt, mit der sich die Venenstruktur nachbilden und Zugang zu bestimmten Diensten oder Zugangskontrollen verschaffen lässt.

Wie schützt man das Unveränderliche?

Da biometrische Merkmale nicht wie ein Passwort geändert werden können und diese Eigenschaften dauerhaft offen mit sich herumgetragen werden, sollte man sparsam damit umgehen und sich an folgende Regeln halten, um sich bestmöglich vor Angriffen zu schützen:

  • Biometrische Merkmale nur für vertrauenswürdige Anwendungen verwenden und nicht blind jeder App bzw. jedem Gerät vertrauen, das biometrische Daten erfasst.
  • Nicht dasselbe biometrische Merkmal für alle Ebenen verwenden – zum Beispiel den Daumen zum Entsperren des Smartphones nutzen, aber den Zeigefinger für die Authentifizierung in Sicherheits-Apps.
  • Einen zweiten Faktor nutzen, sodass zum Einloggen in ein Benutzerkonto sowohl ein Passwort als auch ein Fingerabdruck erforderlich sind.
  • Betriebs- und Softwaresysteme stets auf dem neuesten Stand halten, um neuartige Exploits so gut wie möglich zu unterbinden.

Fazit: Komfort mit Ablaufdatum

Biometrische Authentifizierung bietet zweifellos absoluten Komfort im digitalen Alltag: Ein kurzer Blick, ein schneller Touch – und das System öffnet sich. Das Problem ist fundamental: Körperliche Merkmale sind öffentlich und unveränderlich. Während ein gehacktes Passwort mit wenigen Klicks geändert werden kann, bleibt ein kompromittierter Fingerabdruck, ein gefälschtes Gesichtsscan-Template oder eine geklonte Stimme ein Leben lang verloren. Angreifer rüsten auf – von einfachen Silikonabgüssen über verdeckte Infrarot-Kameras in Händetrocknern bis hin zu KI-gestützten Deepfakes und akustischen Seitenkanalangriffen.

Die Kernbotschaft für die Praxis: Biometrie ist ein hervorragender Booster für den eigenen Komfort, aber kein unüberwindbares Allheilmittel. Echtes Schutzpotenzial entsteht erst durch Sparsamkeit bei der Datenfreigabe, Merkmals-Diversifizierung und vor allem durch den konsequenten Einsatz der Zwei-Faktor-Authentifizierung. Denn die sicherste Biometrie schützt erst dann effektiv, wenn sie mit einem starken Passwort kombiniert wird.

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