Ne tik sen pirkstu nospiedumu lasītāju tehnoloģija bija saistīta galvenokārt ar zinātniskās fantastikas filmām. Tagad pat budžeta Xiaomi viedtālrunim ir pirkstu nospiedumu skeneris. Mēs paskaidrosim lasītājiem, kā tas darbojas.

Pirkstu nospiedumu skeneris (Touch ID) ļauj identificēt lietotāju, pamatojoties uz unikālo ādas rakstu pirksta galā. Katram cilvēkam ir savs nospiedums un "raksts", kas neatkārtojas pat identisku dvīņu gadījumā.

Pirkstu nospiedums ļauj identificēt jebkuru personu, piemēram, noziedznieku meklēšanas gadījumā. Kā izrādās, Touch ID funkcija noder arī viedtālruņu lietotājiem. Ar tās palīdzību jūs varat aizsargāt savu viedtālruni no nesankcionētas piekļuves.

Pašlaik tirgū ir vairāki skeneru veidi. Tie visi darbojas pēc viena principa - skeneris nolasa viedtālruņa īpašnieka pirkstu nospiedumu un, mēģinot to atbloķēt, salīdzina "modeli" ar to, kas ir ieprogrammēts ierīcē. Ja pirkstu nospiedumi sakrīt, ierīce tiks atbloķēta. Pretējā gadījumā parādīsies kļūdas ziņojums.

Interesanti, ka skeneri neanalizē visu pirkstu nospiedumu modeli. Tiek pārbaudītas tikai dažas iezīmes vai modeļi. Tā ir, piemēram, pirkstu nospiedumu sazarošanās, sazarošanās vai nogriešana.

Skeneri pārveido attēlu par veidni (veidni), un algoritms salīdzina attālumu starp līknēm un līnijām. Tādējādi verifikācijas process ir daudz īsāks nekā tad, ja jums būtu jāanalizē viss pirkstu nospiedums.

Algoritmi apstiprina pirkstu nospiedumu, ja aptuveni 40% sīkumu atbilst saglabātajam paraugam. Praksē ar to pietiek, lai identificētu konkrētu lietotāju un nodrošinātu kļūdu toleranci.

Minutija (vai "Galtona punkts") ir ādas raksta apgabali (punkti), kas katram pirkstam ir unikāli, un tie parāda, kur papilāru līnijas saplūst, saplīst vai pārtrūkst.

Pirkstu nospiedumu skeneru veidi

1. Optiskais skeneris“Uzņem” visu pirkstu joslu un izmanto CCD (kā vairums kameru). Ja gaisma neieplūst (izciļņi), sensors ieraksta “melnus” pikseļus, izveidojot precīzi parādītu pirksta attēlu. Optiskajiem skeneriem bieži ir iebūvēts gaismas avots (parasti LED), lai padarītu attēlu pēc iespējas caurspīdīgāku.

2. Kapacitatīvs skeneris- matricas vietā tiek izmantotas īpašas miniatūras kondensatora shēmas (kapacitatīvie sensori). Kad mēs uzliekam pirkstu uz šo lasītāju, atsevišķu kondensatoru kapacitāte uzreiz mainās. Kapacitatīvie skeneri ir daudz precīzāki un efektīvāki nekā optiskie skeneri, jo tos ir grūtāk apmānīt.

3. Termiskais skeneris- tas darbojas līdzīgi kā kapacitatīvs lasītājs, bet mikrokondensatoru vietā tie izmanto mikroskopiskus termiskos sensorus, kas nosaka temperatūras starpību starp pirkstu spilventiņu grēdām un daivām. Šādu skeneri nevar apmānīt, imitējot pirkstu (t.i., fragmentu ar ādu).

4. Ultraskaņas skeneris- izmanto difrakcijas fenomenu, t.i., skaņas viļņu atstarošanu un izkliedi. Kad pieliekam pirkstu pie lasītāja, tas mums sāk radīt nedzirdamas skaņas. Skaņas viļņu uzvedība drukas apgabala "virsotnes" saskares vietās ar skeneri ir pilnīgi atšķirīga nekā "dobumos" (kur ir gaiss). Tas ļauj ultraskaņas skenerim izveidot precīzu pirksta nospiedumu.

Kurš pirkstu nospiedumu skeneris ir labāks?

Pašlaik lielākajā daļā Xiaomi viedtālruņu tiek izmantoti kapacitatīvi lasītāji, piemēram, populārais Redmi Note 3 vai Mi 5. Tomēr lielas cerības ir saistītas ar ultraskaņas skeneriem, kas uzstādīti tieši zem displeja, un šī tehnoloģija, visticamāk, būs vispopulārākā tuvākajā nākotnē.

Funkcija Touch ID viedtālrunī, lai arī ļoti droša, nav 100% droša. Izmantojot pareizās tehnoloģijas un rīkus, jūs varat viltot pirkstu nospiedumu, kas var pievilināt skeneri.

Tātad, kas ir pirkstu nospiedumu skeneris?

Tas ir biometrisko drošības tehnoloģiju veids, kas izmanto aparatūras un programmatūras metožu kombināciju, lai atpazītu lietotāja pirkstu nospiedumu. Tas identificē un pārbauda personas pirkstu nospiedumu autentiskumu, lai ļautu vai liegtu piekļuvi viedtālrunim, lietojumprogrammai un citām vietām, kurām nepieciešama aizsardzība pret nevēlamu iejaukšanos. Ir daudzi citi veidi, kā aizsargāt personisko informāciju, piemēram: biometrija, acs varavīksnenes skenēšana, tīklenes skenēšana, sejas vaibstu skenēšana un tā tālāk, līdz īpašai asins analīzei vai gaitai. Starp citu, gaitas analīze tika demonstrēta filmu sērijā Mission: Impossible ar Tomu Krūzu. Daži viedtālruņi pat izmanto varavīksnenes skeneri, taču šīs funkcijas ieviešana, protams, ir tālu no ideāla. Kāpēc izvēlēties pirkstu nospiedumu skeneri? Tas ir vienkārši: izdruku skenēšanas dēļi ir diezgan lēti, un tos ir viegli izgatavot un lietot. Es pieskāros skenerim, un jūsu Redmi Note 3 ir uzreiz atbloķēts un gatavs lietošanai.

Tā kā pastāv dažādi biometrisko drošības tehnoloģiju veidi, pirkstu nospiedumu skeneru veidiem ir dažādas tehnoloģijas un ieviešanas metodes. Kopumā ir trīs veidu pirkstu skeneri:

1. Optiskie skeneri;
2. Kapacitatīvi skeneri;
3. Ultraskaņas skeneri.

Optiskie skeneri

Optiskie pirkstu nospiedumu skeneri ir vecākā pirkstu nospiedumu iegūšanas un salīdzināšanas metode. Kā jūs varētu nojaust pēc nosaukuma, šī metode ir balstīta uz pirkstu nospiedumu optiskā attēla uzņemšanu. Būtībā tā ir pirkstu nospiedumu fotogrāfija, kas pēc uzņemšanas tiek apstrādāta, izmantojot īpašus algoritmus, lai noteiktu unikālus modeļus uz virsmas, piemēram, grēdas un unikālas cirtas, analizējot attēla gaišākās un tumšākās vietas.

Tāpat kā viedtālruņa kamerai, arī šiem sensoriem ir galīgā izšķirtspēja, un jo augstāka šī izšķirtspēja, jo sīkāka informācija par modeli, ko sensors var atšķirt uz pirksta, jo augstāka ir drošība. Tomēr šo sensoru sensoriem ir daudz lielāks kontrasts nekā parastajai kamerai. Viņiem parasti ir ļoti daudz diodes collā, lai uzņemtu attēlu tuvā attālumā. Bet, uzliekot pirkstu uz skenera, tā kamera neko neredz, jo ir tumšs, jūs strīdaties. Taisnība. Tāpēc optiskajiem skeneriem ir arī veseli gaismas diožu masīvi kā zibspuldze, lai apgaismotu skenēto zonu. Acīmredzot šāds dizains ir pārāk apjomīgs tālrunim, kur korpusa plānumam ir svarīga loma.

Galvenais optisko skeneru trūkums ir tas, ka tos ir diezgan viegli apmānīt. Optiskie skeneri uzņem tikai 2D attēlus. Daudzi ir redzējuši, kā, izmantojot vienkāršas manipulācijas ar to pašu PVA līmi vai vienkārši ar augstas kvalitātes fotoattēlu, skeneris tiek uzlauzts un tiek iegūta piekļuve jūsu svarīgajiem dokumentiem vai kaķiem. Tāpēc šāda veida drošība nav piemērota viedtālruņiem.

Tāpat kā tagad jūs varat atrast viedtālruņus ar pretestības ekrānu, jūs varat arī sastapties ar optiskiem pirkstu skeneriem. Tos joprojām izmanto daudzās jomās, izņemot tās, kurās nepieciešama patiesa drošība. Nesen, attīstoties tehnoloģijām un pieaugot pieprasījumam pēc nopietnākas drošības, viedtālruņi vienprātīgi ir pieņēmuši un izmantojuši kapacitatīvos skenerus. Tie tiks apspriesti turpmāk.

Kapacitatīvie skeneri

Mūsdienās tas ir visizplatītākais pirkstu nospiedumu skenera veids. Kā norāda nosaukums, kondensators ir galvenais kapacitatīvā skenera skenēšanas modulis. Tā vietā, lai radītu tradicionālu pirkstu nospiedumu attēlu, kapacitatīvie skeneri pirkstu nospiedumu datu apkopošanai izmanto sīku kondensatoru shēmu masīvus. Kondensatori uzglabā elektrisko lādiņu, un, novietojot pirkstu uz skenera virsmas, kondensatorā uzkrātais nedaudz mainīsies tajās vietās, kur raksta grēda pieskaras plāksnei, un paliks relatīvi nemainīgs, ja pretēji, modelī ir depresijas. Šo izmaiņu izsekošanai tiek izmantota op-amp integrētāja shēma, kuru pēc tam var ierakstīt, izmantojot analog-ciparu pārveidotāju.

Kad pirkstu nospiedumu dati ir notverti, dati tiek digitalizēti un tiek meklēti atšķirīgi un unikāli pirkstu nospiedumu atribūti, kurus savukārt var saglabāt salīdzināšanai vēlāk. Šīs tehnoloģijas galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ir daudz labāka nekā optiskie skeneri. Skenēšanas rezultātus nevar reproducēt ar attēlu, un to ir neticami grūti maldināt ar protezēšanu, tas ir, ar iespieduma iespaidu. Kā rakstīts iepriekš, tas ir tāpēc, ka, atpazīstot pirkstu nospiedumu, tiek ierakstīti nedaudz atšķirīgi dati, proti, izmaiņas kondensatora uzlādē. Vienīgo reālo drošības apdraudējumu rada jebkāda aparatūras vai programmatūras iejaukšanās.

Kapacitatīvajos pirkstu skeneros tiek izmantoti diezgan lieli šo kondensatoru bloki, parasti simtnieks, ja ne tūkstoši vienā skenerī. Tas nodrošina augstu detalizācijas pakāpi pirkstu nospiedumu izciļņu un depresiju attēlā. Tāpat kā optiskajos skeneros, vairāk kondensatoru nodrošina lielāku skenera izšķirtspēju, palielinot atpazīšanas precizitāti un attiecīgi drošības līmeni līdz pat mazāko punktu atpazīšanai.

Tā kā pirkstu nospiedumu atpazīšanas ķēdē ir lielāks komponentu skaits, kapacitatīvie skeneri parasti ir nedaudz dārgāki nekā optiskie. Kapacitīvo skeneru agrīnās atkārtošanās laikā daudzi ražotāji mēģināja samazināt izmaksas, samazinot pirkstu nospiedumu atpazīšanai nepieciešamo kondensatoru skaitu. Šādi risinājumi gandrīz vienmēr nebija īpaši veiksmīgi, un daudzi lietotāji sūdzējās par atpazīšanas kvalitāti, jo, lai skenētu pirkstu nospiedumu, viņiem bija vairākas reizes jāpieliek pirksts. Par laimi, mūsdienās šī tehnoloģija jau ir pilnveidota, un pat izvēlīgais lietotājs būs apmierināts. Ir vērts atzīmēt, ka, ja pirksts ir netīrs vai pārāk mitrs / taukains, tad kapacitatīvais skeneris dažkārt nevarēs atpazīt pirkstu nospiedumu. Vai tomēr viņi mazgā rokas? :)

Ultraskaņas skeneri

Ultraskaņas pirkstu nospiedumu skeneri pašlaik ir jaunākā pirkstu nospiedumu atpazīšanas tehnoloģija. Pirmo reizi šāda veida skeneri izmantoja Le Max Pro viedtālrunī. Šis tālrunis izmanto amerikāņu uzņēmuma Qualcomm tehnoloģijas ar savu Sense ID.

Ultraskaņas skeneris izmanto ultraskaņas raidītāju un uztvērēju, lai atpazītu pirkstu nospiedumu. Ultraskaņas impulss tiek pārraidīts tieši uz pirkstu, kas novietots skenera priekšā. Daļa no šī impulsa tiek absorbēta, un daļa atgriežas uztvērējā un tiek atpazīta tālāk atkarībā no izciļņiem, ielejām un citām drukas detaļām, kas ir raksturīgas katram pirkstam. Ultraskaņas skeneros pārveidotājs, kas nosaka mehānisko spriegumu, tiek izmantots, lai aprēķinātu atgriešanās ultraskaņas impulsa intensitāti dažādos skenera punktos. Skenēšana ilgākā laika posmā ļauj atpazīt papildu pirkstu nospiedumu dziļuma datus, kas tiks uzņemti, kā rezultātā tiks iegūti ļoti detalizēti skenētā pirkstu nospieduma 3D attēli. 3D tehnoloģijas izmantošana šajā skenēšanas metodē padara to par drošāko alternatīvu kapacitatīvajiem skeneriem. Šīs tehnoloģijas vienīgais trūkums ir tas, ka šobrīd tā vēl nav izstrādāta un ir pārāk dārga. Pirmie viedtālruņi ar šādiem skeneriem ir pionieri šajā jomā. Tā paša iemesla dēļ Xiaomi savā flagmanī Mi5 neizmantoja ultraskaņas skeneri.

Pirkstu nospiedumu apstrādes algoritmi

Lai gan lielākā daļa pirkstu skeneru ir balstīti uz ļoti līdzīgiem aparatūras principiem, papildu komponentiem un programmatūrai var būt svarīga loma pirkstu nospiedumu atpazīšanā. Dažādi ražotāji izmanto vairākus dažādus algoritmus, kas būs visērtāk konkrētam procesora modelim un operētājsistēmai. Attiecīgi pirkstu nospiedumu galveno īpašību definīcija dažādiem ražotājiem var atšķirties ātruma un precizitātes ziņā.

Parasti šie algoritmi meklē vietas, kur grēdas un ieplakas beidzas, krustojas un sadalās divās daļās. Kopā drukas modeļa iezīmes sauc par “sīkumiem”. Ja skenētā druka atbilst vairākiem “sīkumiem”, tā tiks uzskatīta par atbilstību. Kam tas paredzēts? Tā vietā, lai katru reizi salīdzinātu veselus pirkstu nospiedumus, sīku detaļu salīdzinājums samazina apstrādes jaudu, kas nepieciešama katra pirkstu nospieduma apstrādei un identificēšanai. Turklāt šī metode palīdz izvairīties no kļūdām, skenējot pirkstu nospiedumu, un, pats galvenais, kļūst iespējams nepiemērot pirkstu pilnībā. Galu galā, jūs nekad precīzi nelieciet pirkstu? Protams, nē.

Šī informācija jāglabā drošā ierīcē un pietiekami tālu no koda, kas varētu apdraudēt skenera uzticamību. Tā vietā, lai uzglabātu lietotāja datus internetā, procesors droši saglabā pirkstu nospiedumu informāciju fiziskā mikroshēmā TEE (Trusted Environment for Task Execution). Šī drošā zona tiek izmantota arī citiem kriptogrāfijas procesiem, un tā tieši attiecas uz drošības aparatūras platformām, piemēram, to pašu pirkstu nospiedumu lasītāju, lai novērstu jebkādu programmatūras snoopingu un jebkādu ielaušanos. Šie dažādu ražotāju algoritmi var atšķirties vai tos var organizēt dažādos veidos, piemēram, Qualcomm ir droša MCM arhitektūra, bet Apple - drošs anklāvs, taču tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu principu, kā šo informāciju uzglabāt atsevišķā procesoru.

Katru dienu lietojot viedtālruni, jūs patiešām nedomājat par to, kā darbojas šī vai tā funkcija. Paņemiet to pašu pirkstu nospiedumu skeneri Meizu viedtālruņos: pirmo reizi atbloķējiet ierīci, tas ir labi. Ne visi zina, ka ir vairāki skeneru veidi, kas atšķiras viens no otra. Aizpildīsim zināšanu trūkumu.

Kāpēc jums ir nepieciešams pirkstu nospiedumu skeneris?

Personiskās informācijas aizsardzība tagad ir mūsu digitālās pasaules galvenais jautājums, ir svarīgi ne tikai iegūt datus, bet arī tos aizsargāt. Lai meklētu piemērus, nav tālu jādodas, tikai daži cilvēki ir gandarīti, kad klasesbiedrs lekcijā paņem telefonu, lai „vērpjas un redz”, un tad sāk rakties pa fotogaleriju. Protams, ja jums ir Meizu un jums ir slēgta piekļuve lietojumprogrammai ar paroli, jūs par to nevarat uztraukties, taču ne visi apzinās šo iespēju.

Pirkstu nospiedumu identifikācija ir viens no visuzticamākajiem veidiem, kā pārbaudīt īpašnieka identitāti. Precizitātes ziņā šī metode ir otrā vietā pēc tīklenes skenēšanas un DNS analīzes, taču tas ir priekšā. Piekrītu, reālos apstākļos ir grūti iedomāties nepieciešamību veikt asins analīzi, lai atbloķētu viedtālruni.

Kas jums jāzina par pirkstu nospiedumiem

Pirmkārt, izdruku veido papilāra raksts uz ādas, to var redzēt uz pirkstiem. Tie ir izvirzījumi un depresijas uz ādas, kas veido unikālu zīmējumu.

Otrkārt, katra cilvēka modelis ir unikāls pat tuvu radinieku un dvīņu vidū. Tas veidojas nedzimušajam auglim un nemainās visu mūžu.

Treškārt, pat ja epiderma ir bojāta, modelis laika gaitā tiek atjaunots, jautājums ir tikai par ādas bojājumu laiku un pakāpi. Tāpēc filmas, kurās galvenie varoņi noņem izdrukas, ir nekas cits kā daiļliteratūra.

Ceturtkārt, katrā izdrukā ir ne tikai vizuālās iezīmes, bet arī savas siltuma un elektriskās īpašības.

Visas šīs īpašības veidoja pamatu mūsdienu viedtālruņu, klēpjdatoru un cita aprīkojuma īpašnieku identificēšanai. Sensori ir sadalīti trīs grupās: optiskie, pusvadītāju un ultraskaņas.

Optiskie sensori

Kā norāda nosaukums, atpazīšanas princips ir balstīts uz papilāru rakstu attēla analīzi. Savukārt attēla iegūšanas metodes ir sadalītas vairākos veidos, pamatojoties uz: atstarošanu, lūmenu vai bezkontakta atpazīšanu.

Atstarojoši sensori

Šādi skeneri izmanto traucētas kopējās iekšējās atstarošanas efektu. Tās būtība ir vienkārša: kad gaisma skar dažādu virsmu robežu, plūsma tiek sadalīta divās daļās, viena tiek atstarota no robežas, bet otrā caur robežu iekļūst citā vidē. Kādas ir virsmas? Tie ir sensoram uzliktā modeļa pacēlumi un sensora brīvā daļa, kurā ir raksta ievilkumi.

Ja spēlējat ar leņķa vērtību, varat sasniegt visas plūsmas atspoguļojumu no saskarnes starp nesējiem, vienkāršiem vārdiem sakot, gaisma tiek atstarota no vietām, kur āda nepieskaras sensoram, tādējādi veidojot attēlu modelis ierīces atmiņā.

Šī ir vienkāršākā metode, taču tai ir trūkumi: to var maldināt ar manekenu, šādi sensori ir jutīgi pret piesārņojumu.

Caurspīdīgi sensori

Šie sensori darbojas, izmantojot optisko šķiedru masīvu, kurā katra kanāla vienā galā ir pievienots fotoelements. Uz sensora tiek uzlikts pirksts, uz tā tiek izstarota gaisma, un sensori reģistrē atlikušo gaismas plūsmu modeļa pacēlumu saskares vietās ar sensora virsmu. Šādu sensoru ir grūti maldināt, manekens vairs nedarbosies, taču šo metodi nevar saukt par mobilo.

Bezkontakta sensori

Visizplatītākais no visiem optiskajiem sensoriem mobilajās platformās. Koncepcija ir līdzīga atstarojošiem sensoriem, ar vienu izņēmumu tiešs pirkstu kontakts ar sensora virsmu nav nepieciešams. Pirksts tiek uzklāts uz aizsargstikla, zem kura atrodas sensora lēca un gaismas avoti tā sānos. Gaisma tiek atstarota no pirkstu raksta, matrica tiek fokusēta caur objektīvu. Darbības princips ir ļoti līdzīgs digitālajai kamerai. Šāds sensors ir arī jutīgs pret aizsargstikla piesārņojumu, ja vēlaties, to var maldināt ar fiktīvu apdruku.

Pusvadītāju sensori

Šādi sensori izmanto pusvadītāju īpašību izmaiņas raksta kores saskares vietā ar paša sensora virsmu.

Kapacitatīvie skeneri

Viņi strādā pie pusvadītāja kapacitātes maiņas divu pusvadītāju saskares zonā ar dažāda veida caurlaidību. Atšķirība rodas vietās, kur papilārā raksta grēda pieskaras pusvadītāju matricai. Saņemtos datus atsevišķs drošs procesors pārvērš pirkstu nospiedumos. Šādi sensori ir lēti un nepretenciozi, taču tos var apmānīt arī manekens.

RF skeneri

Vēl viena pasuga, kas izmanto zemas intensitātes radio signālus. Sensors fiksē atstaroto signālu vietā, kur tiek uzlikts raksta grēda, tādējādi veidojot pirkstu nospieduma digitālo attēlu. Šādu sensoru ir grūti maldināt, jo ādas atstarojošās īpašības apvienojumā ar unikālu zīmējumu ir gandrīz neiespējami viltot, bet, slikti saskaroties ar pirkstu ar sensora virsmu, pirkstu nospiedumu atpazīšana kļūst sarežģīta.

Pjezoelektriskie elementi

Virsmas spiediena jutīgie sensori nosaka drukas modeli, kad piespiežat pirkstu: raksta virsotnes rada spiedienu, bet nav depresijas. Šādus sensorus ir arī viegli vadīt, un to kopējā jutība ir zema, taču tie ir salīdzinoši lēti.

Temperatūras sensori

Viņi nolasa unikālu drukas virsmas temperatūras karti. Piroelektriskie elementi ir atbildīgi par temperatūras pārveidošanu digitālā drukā. Šādus sensorus ir grūti maldināt, jo īpaši tāpēc, ka tie ir izturīgi pret elektrostatiku un darbojas jebkuros temperatūras apstākļos. Ir tikai viens trūkums, temperatūras karte ātri pazūd, jo sensora virsma un pirksts ātri nonāk temperatūras līdzsvarā.

Ultraskaņas sensori

Šie sensori ir vismodernākie un ātrākie, tie skenē uzliktā pirksta virsmu. Atspoguļotā signāla līmeņa atšķirību no raksta grēdām un ielejām reģistrē sensors, pēc kura tiek izveidots pilnīgs digitālais attēla attēls. Šādus sensorus ir gandrīz neiespējami maldināt, jo papildus uzklātās virsmas kartei viņi var nolasīt gan pulsu, gan citus bioloģiskās aktivitātes rādītājus. Turklāt šādi sensori labi reaģē pat pieskaroties mitram pirkstam, un tas jo īpaši attiecas uz viedtālruņu ikdienas lietošanu. Starp visiem aprakstītajiem tie ir visdārgākie, taču šis ir veids, ko izmanto jaunākajās Meizu ierīcēs.

Secinājums

Mūsu mazā izglītojošā programma par pirkstu skeneriem ir pabeigta, tagad, paceļot ierīci un uzliekot pirkstu uz sensora, jūs zināt, kā tā darbojas un kā šis sīkums aizsargā jūsu personas datus. Ko pirkstu nospiedumu skeneri var darīt, par šo tēmu varat izlasīt atsevišķi.

Mūsdienās sabiedrības datorizācija liek meklēt dažādus veidus, kā ierobežot piekļuvi datorā glabātajai informācijai. Turklāt autorizācijas un lietotāju autentifikācijas sistēma ar paroli ir viena no visizplatītākajām, lai gan tai ir daudz trūkumu. Alternatīva aizsardzībai ar paroli var būt autentifikācija, izmantojot lietotāja biometriskos parametrus, jo īpaši, izmantojot pirkstu nospiedumu. Un tam jums ir nepieciešams tikai pirkstu nospiedumu skeneris un atbilstošā programmatūra, kas tiek piegādāta kopā ar ierīci.

Pirkstu nospiedumu skeneris ir ierīce, kas nolasa pirksta attēlu ar visām tā funkcijām papilāru raksta veidā un nosūta skenēšanas rezultātu programmatūrai. Specializēta lietojumprogramma salīdzina iegūto attēlu ar paraugu, kas izveidots biometriskās paroles ģenerēšanas stadijā.

Pirkstu nospiedumu skeneru veidi

Visus šodien izmantotos pirkstu nospiedumu skenerus var klasificēt trīs grupās, pamatojoties uz fizisko darbības principu:

Pusvadītājs (silīcijs);

Optiskais;

Ultraskaņa.

Pusvadītāju skeneri

Šāda veida skeneris uzņem attēlu, pamatojoties uz pusvadītāju īpašībām, kas mainās papilārā raksta un skenera kontakta zonā. Šāda veida skenēšanas ierīces darbību var pamatot ar vairākām tehnoloģijām:

Kapacitatīvie skeneri. Šādu skeneru darbības pamatā ir efekts, kad mainās pn-krustojuma kapacitāte, kad papilārā raksta virsotnes saskaras ar pusvadītāju matricas elementiem.

Šāda veida spiedienjutīgi pirkstu nospiedumi savā darbā izmanto īpašu pjezoelektrisko elementu matricu. Kad pirksts nonāk saskarē ar matricu, grēdas uz to izdara spiedienu, bet depresijas - attiecīgi. Pamatojoties uz matricas spiedienu, tiek izveidots attēls.

Šāda veida ierīcēs tiek izmantoti sensori, kas sastāv no piroelektriskiem elementiem. Šie sensori reģistrē temperatūras starpību un pēc tam pārvērš to spriegumā.

RF skeneri. Šāda veida skeneri sastāv no mikroantennām, kas ģenerē vāju signālu, un iegūtais pirkstu nospieduma attēls tiek veidots, pamatojoties uz elektriskā dzinējspēka lielumu, kas saņemts, reaģējot no papilārā raksta.

Termisko skeneru atvēršana. Tas pats, kas termiskie skeneri. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka jums ir jāpārvelk pirksts virs skenēšanas virsmas, nevis jāpieliek.

Kapacitatīvi atvēršanas skeneri. Attēla iegūšanas tehnoloģija ir tāda pati kā kapacitatīvajā, bet iegūšanas metode atšķiras ar to, ka pirksts tiek pārnests pāri skenējamai virsmai.

Radiofrekvenču skeneri. Šo ierīču darbības princips ir tāds pats kā radiofrekvences ierīcēs, taču veids, kā uzņemt attēlu, ir nevis pielikt pirkstu pie ierīces, bet gan bīdīt pirkstu gar tās virsmu.

Optiskie skeneri

Šāda veida pirkstu nospiedumu skeneris uztver pirksta attēlu, izmantojot optisko metodi. Šāda veida ierīču darbība ir balstīta uz dažādām tehnoloģijām.

FTIR skeneri. Šīs ierīces izmanto traucētas iekšējās atstarošanas efektu.

Optisko šķiedru skeneri. ir optiskās šķiedras matrica, kuras katra šķiedra satur fotoelementu.

- Elektrooptiskie skeneri. Attēlu iegūšana nāk no elektrooptiskā polimēra, kas satur gaismu izstarojošu slāni.

Optiskie atvēršanas skeneri. Šāda veida aprīkojums ir optisko šķiedru ierīču uzlabojums, kurā, lai iegūtu attēlu, jums ir jāpārvelk pirksts virs virsmas, nevis jāpieliek.

Rullīšu skeneri. Lai iegūtu attēlu, jums ir jāpārvelk pirksts pa veltni, kur tiek uzņemti pirksta attēli ar papilāriem rakstiem.

Bezkontakta skeneri. Pirkstu skenēšana tiek veikta bezkontakta veidā. Pirksts tiek uzlikts caurumam, kur to apgaismo vairāki avoti, un iebūvētā kamera uzņem pirksta attēlu.

Ultraskaņas skeneri

Šāda veida ierīce skenē pirksta virsmu ar ultraskaņas viļņiem, un, pamatojoties uz izmērīto atstaroto viļņu attālumu no ielejām un izvirzījumiem, tiek izveidots attēls. Šāda veida ierīces atšķiras no iepriekš apspriestajām ar to, ka skenēšanas rezultāts ir labāks.

2011. gada 30. marts, 04:01

Pirkstu nospiedumu skeneri. Klasifikācija un ieviešanas metodes

• Datoru aparatūra

Apmēram pirms gada, rakstot kursa darbu, man bija jāsaskaras aci pret aci ar pirkstu nospiedumu skeneriem. Es skaidri atceros, cik nepatīkami mani pārsteidza viņu daudzveidība - protams, jo katram bija jāmeklē informācijas noplūdes kanāli un jāraksta metodika to novērtēšanai. Un tomēr fakts paliek fakts - šobrīd pastāv principiāli dažādi veidi, kā iegūt pirkstu nospiedumus ar dažādu uzticamības un efektivitātes pakāpi.

Par skenēšanu

Pirms nedaudz vairāk nekā gada Habré tika izvirzīts jautājums par biometrisko identifikāciju, tāpēc es īsi sniegšu vispārīgu informāciju. Fizioloģiski pirkstu nospiedumi ir tā sauktais papilārais modelis - izvirzījumu (izciļņu) konfigurācija, kas satur atsevišķas poras, atdalītas ar depresijām. Asinsvadu tīkls atrodas zem pirksta ādas. Arī pirkstu nospiedumi ir saistīti ar noteiktām ādas elektriskajām un termiskajām īpašībām. Tas nozīmē, ka pirkstu nospiedumu attēla iegūšanai var izmantot gaismu, siltumu vai elektrisko kapacitāti (vai to kombināciju). Pirkstu nospiedums veidojas augļa attīstības laikā un nemainās visā cilvēka dzīves laikā, turklāt, ja tas ir bojāts, pēc kāda laika tas atjauno sākotnējo struktūru. Pat identiskiem dvīņiem nav identisku pirkstu nospiedumu. Uzticamības ziņā pirkstu nospiedumu skenēšana ir otrā vieta pēc DNS analīzes, kā arī varavīksnenes vai tīklenes skenēšana.

Visus esošos pirkstu nospiedumu skenerus var iedalīt trīs grupās: optiskajā, pusvadītāju un ultraskaņas. Turklāt ir vairāki veidi, kā īstenot katru metodi.

Optiskie skeneri

Optiskie skeneri - pamatojoties uz optiskās attēlveidošanas paņēmienu izmantošanu. Ir vairāki galvenie veidi, kā ieviest optisko metodi:

Optiskās atstarošanas metode

Šī metode izmanto frusted Total Internal Reflection efektu. Efekts ir tāds, ka tad, kad gaisma nokrīt uz saskarnes starp diviem nesējiem, gaismas enerģija tiek sadalīta divās daļās - viena tiek atspoguļota no saskarnes, otra caur robežu iekļūst otrajā vidē. Atstarotās enerģijas īpatsvars ir atkarīgs no gaismas plūsmas krišanas leņķa. Sākot no noteiktas leņķa vērtības, visa gaismas enerģija tiek atspoguļota no saskarnes.

Šo parādību sauc par pilnīgu iekšējo atspoguļojumu. Ja blīvāka optiskā vide (pirksta virsma) saskaras ar mazāk blīvu optisko vidi kopējās iekšējās atstarošanās vietā, gaismas stars iet caur šo robežu. Tādējādi no robežas tiks atspoguļoti tikai gaismas stari, kas iekļūst noteiktos kopējās iekšējās atstarošanās punktos, uz kuriem nav piemērots pirksta papilārais raksts. Lai uzņemtu iegūto pirksta virsmas gaišo attēlu, tiek izmantots īpašs attēla sensors (CMOS vai CCD, atkarībā no skenera ieviešanas).

Metodes trūkumi:

Jutīgs pret netīrumiem

Vadošie šādu skeneru ražotāji ir BioLink, Digital Persona, Identix.

Optiskās pārraides metode

Šāda veida skeneri ir optiskās šķiedras masīvs, kurā visi izvades viļņvadi ir savienoti ar fotosensoriem.

Katra sensora jutīgums ļauj noteikt atlikušo gaismu, kas iet caur pirkstu pirksta saskares vietā ar matricas virsmu. Visa izdrukas attēls tiek veidots saskaņā ar datiem, kas nolasīti no katra fotosensora.

Šai metodei ir daudz vairāk priekšrocību:
Augsta lasīšanas uzticamība
Izturīgs pret maldināšanu

Tomēr šai metodei ir arī būtisks trūkums - tās ieviešanas sarežģītība:

Šāda veida skenerus ražo Security First Corp.

Optiskie tuvuma skeneri

Izmantojot optiskos bezkontakta skenerus, jūs neticēsiet, ka nav nepieciešams tiešs pirkstu kontakts ar skenēšanas ierīces virsmu. Skenera atverē tiek uzlikts pirksts, vairāki gaismas avoti to apgaismo no apakšas no dažādām pusēm, skenera centrā ir objektīvs, caur kuru savāktā informācija tiek projicēta uz CMOS kameru, kas pārvērš saņemtos datus pirkstu nospiedumu attēls.

Vadošais šāda veida skeneru ražotājs ir bezkontakta sensoru tehnoloģija.
(Kādu iemeslu dēļ nav nekā par priekšrocībām / trūkumiem)

Pusvadītāju skeneri

Pusvadītāju skeneru pamatā ir pusvadītāju īpašību izmantošana, lai iegūtu pirksta virsmas attēlu, kas mainās papilārā raksta grēdu saskares vietās ar skenera virsmu.

Kapacitatīvie skeneri

Kapacitīvie skeneri šodien ir visizplatītākās pusvadītāju ierīces pirkstu nospiedumu attēlveidošanai. Viņu darba pamatā ir pusvadītāja p-n-krustojuma kapacitātes maiņas efekts, kad papilārā raksta grēda pieskaras pusvadītāju matricas elementam. Pastāv kapacitatīvo skeneru modifikācijas, kurās katrs matricas pusvadītāju elements darbojas kā viena kondensatora plāksne, bet pirksts - kā cits. Kad uz sensora tiek uzlikts pirksts, starp katru jutīgo elementu un papilārā raksta izvirzījumu-depresiju veidojas kapacitāte, kuras vērtību nosaka attālums starp pirksta reljefa virsmu un elementu. Šo konteineru matrica tiek pārveidota par pirkstu nospiedumu attēlu.

Popularitātes priekšrocības ir šādas:
Lēts
Uzticamība

Trūkumi:
Neefektīva aizsardzība pret manekeniem

Vadošie šāda veida skeneru ražotāji ir Infineon, STMicroelectronics, Veridicom.

RF skeneri

RF lauka skeneri izmanto elementu masīvu, no kuriem katrs darbojas kā miniatūra antena. RF modulis ģenerē zemas intensitātes signālu un novirza to uz pirksta skenēto virsmu. Katrs no matricas jutīgajiem elementiem saņem signālu, kas atspoguļojas no papilārā raksta. Katrā miniatūrā antenā izraisītā EMF lielums ir atkarīgs no papilāru kores klātbūtnes vai neesamības tās tuvumā. Iegūtā stresa matrica tiek pārveidota par pirkstu nospiedumu digitālo attēlu.

Priekšrocības:
Tā kā tiek analizētas ādas fizioloģiskās īpašības, šī skenera maldināšanas varbūtība mēdz būt nulle.

Trūkumi:
Slikts pirkstu kontakts

Labi pazīstams RF skeneru ražotājs ir Authentec.

Spiediena skeneri

Spiediena skeneri savā dizainā izmanto virkni spiedienjutīgu pjezoelektrisko elementu. Kad uz skenēšanas virsmas tiek uzlikts pirksts, papilārā raksta kores izvirzījumi rada spiedienu uz matricas elementu apakškopu. Ādas raksta padziļinājumi nerada spiedienu. Tādējādi spriegumu kopums, kas iegūts no pjezoelektriskiem elementiem, tiek pārveidots par pirkstu nospiedumu attēlu.

Šai metodei ir vairāki trūkumi:
zema jutība
neefektīva aizsardzība pret manekeniem
uzņēmība pret bojājumiem ar pārmērīgu spēku

Spiedienjutīgi skeneri ir pieejami BMF.

Termoskaneri

Termiskie skeneri - šajās ierīcēs tiek izmantoti sensori, kas sastāv no piroelektriskiem elementiem, kas reģistrē temperatūras starpību un pārvērš to spriegumā.
Kad uz skenera tiek uzlikts pirksts, tiek veidota pirksta virsmas temperatūras karte atbilstoši papilārā raksta izvirzījumu temperatūrai, kas skar piroelektriskos elementus, un gaisa temperatūrai dobumos, kas pēc tam tiek pārveidota digitālo attēlu.

Temperatūras metodei ir daudz priekšrocību:
 augsta izturība pret elektrostatisko izlādi
stabila darbība plašā temperatūras diapazonā
efektīva aizsardzība pret manekeniem.

Šīs metodes trūkumi ietver faktu, ka attēls ātri pazūd. Pirmajā brīdī pieliekot pirkstu, temperatūras starpība ir ievērojama, un signāla līmenis attiecīgi ir augsts. Pēc neilga laika (nepilnas sekundes desmitdaļas) attēls pazūd, kad pirksts un sensors nonāk termiskajā līdzsvarā.

Ultraskaņas metode

Šajā grupā līdz šim ir tikai viena metode, ko tā sauc. Ultraskaņas skeneri ar ultraskaņas viļņiem skenē pirksta virsmu. Attālumus starp viļņu avotu un ķemmīšgliemeņu izvirzījumiem un papilāru raksta padziļinājumiem mēra ar no tiem atstaroto atbalsi.

Iegūtā attēla kvalitāte ir desmit reizes labāka nekā jebkurai citai metodei biometrijas tirgū. Turklāt šī metode ir gandrīz pilnībā aizsargāta no manekeniem, jo ​​tā papildus pirksta papilārā raksta pirkstu nospiedumam ļauj iegūt informāciju par dažām citām īpašībām, piemēram, par pulsu.

Trūkumi:
 augstas izmaksas

Vadošais šāda veida skeneru ražotājs ir Ultra-Scan Corporation.