Pirkstu nospiedumu sensori mūsdienās ir pārsnieguši augstākās klases viedtālruņu segmentu; papildu aparatūras aizsardzības tehnoloģiju var ieviest pat salīdzinoši lētās vidējas klases ierīcēs. Kopš tās ieviešanas tirgū tehnoloģija ir piedzīvojusi būtiskas evolucionāras izmaiņas, tāpēc šeit ir pārskats par tirgū esošajiem pirkstu nospiedumu sensoriem, norādot atšķirības starp tiem.

Optiskie skeneri

Vecākais veids, kā iegūt un salīdzināt pirkstu nospiedumus. Kā norāda nosaukums, tehnoloģija ir balstīta uz optisku attēlu, galvenokārt fotogrāfiju, un izmanto īpašus algoritmus, lai identificētu unikālus virsmas rakstus, piemēram, izciļņus vai unikālus marķējumus, analizējot attēla gaišākos un tumšākos apgabalus.

Pēc analoģijas ar viedtālruņu kamerām šādiem sensoriem ir noteikta izšķirtspēja, jo augstāka tā ir, jo sīkākas detaļas būs pieejamas skenera apstrādei, kas paaugstinās aizsardzības līmeni. Tomēr šādi sensori saņem kontrastējošākus attēlus nekā parastā kamera. Tie parasti ietver liels skaits diodes collā skaidrākām detaļām tuvplānā. Pirksta skenēšanas brīdī skeneris atrodas tumsā, tāpēc optiskajos skeneros ir arī gaismas diodes, kas skenēšanas laikā darbojas kā zibspuldze. Līdzīgi iekšējā organizācija piešķirs viedtālrunim papildu biezuma milimetrus un negatīvi ietekmēs galīgo formas faktoru.

Galvenais optisko skeneru trūkums ir to neuzticamība. Ar to palīdzību tiek iegūts tikai divdimensiju attēls, šādu skeneri var "apmānīt" ar citu attēlu laba kvalitāte vai no tā mākslīgi izveidota izdruka. Neuzticieties šāda veida skenerim, tas nav pietiekami drošs, lai aizsargātu vissvarīgāko informāciju.

Mūsdienās viedtālruņu pirkstu nospiedumu sensori ir dažādu formu un izmēru, taču tiem nav optisko skeneru. Pēc analoģijas ar rezistīvo skārienekrānu izplatības sākumu optiskos skenerus mūsdienās var atrast tikai vislētākajos aparatūras risinājumos. Vajadzība pēc paaugstinātas drošības ir novedusi pie viedtālruņu vienprātīgas pārejas uz kondensatora skeneriem.

Kondensatoru skeneri

Visizplatītākais pirkstu nospiedumu sensoru veids. Un atkal nosaukums izdala galveno komponentu, ja jūs, protams, nedaudz zināt par elektroniku - kondensatoru. Tā vietā, lai izveidotu tradicionālu pirkstu nospiedumu attēlu, kondensatoru skeneri izmanto mazu kondensatoru blokus, lai savāktu informāciju par pirkstu nospiedumu. Kondensatoru, kas spēj noturēt elektrisko lādiņu, pievienošana vadošai platei ļauj tos izmantot, lai nolasītu informāciju par izdruku. Uzlāde kondensatoros nedaudz mainīsies, pieskaroties dēlim ar pirkstu, un tajā pašā laikā gaisa sprauga lādiņu atstās relatīvi nemainīgu. Lai izsekotu izmaiņām, tiek izmantota integrācijas ķēde operacionālais pastiprinātājs, izmaiņas var ierakstīt vēlāk, izmantojot signāla pārveidotāju no analogās uz digitālo.

Pēc skenēšanas digitālo informāciju var analizēt, lai noteiktu pirkstu nospieduma atšķirīgās un unikālas īpašības, kuras var saglabāt vēlākai salīdzināšanai. Šādu sensoru ir daudz grūtāk "apkrāpt" nekā optisko. Rezultātus nevar reproducēt uz attēla, un to ir ļoti grūti viltot ar jebkādu mākslīgu apdruku: dažādi materiāli radīs dažādas izmaiņas kondensatora lādiņā. Vienīgo drošības risku var radīt programmatūras vai aparatūras pārkāpuma iespēja.

Pateicoties pietiekami lielam šādu kondensatoru masīvam (simtiem, ja ne tūkstošiem kondensatoru vienā skenerī), ir iespējams iegūt ļoti detalizētu pirkstu nospieduma izciļņu un rievu attēlu, izmantojot tikai elektriskos signālus. Pēc analoģijas ar optiskajiem sensoriem vairāk kondensatoru nodrošinās augstāku skenera izšķirtspēju un paaugstinās aizsardzību līdz noteiktam līmenim.

Tāpēc ka vairāk komponenti kondensatoru skeneru ķēdē var būt dārgāki. Daži sākotnējie modeļi mēģināja samazināt nepieciešamo kondensatoru skaitu, izmantojot vilkšanas skenerus, kas saņēma informāciju no mazākiem kondensatora elementiem, ātri atjauninot rezultātus, velkot ar pirkstu pa sensoru. Metode bija diezgan sarežģīta, un veiksmīgai skenēšanai bieži bija nepieciešami vairāki mēģinājumi. Par laimi, šodien ir vienkāršāka sensora darbības shēma: pietiek ar vienkāršu nospiešanu un turēšanu.

Ultraskaņas skeneri

Jaunākā pirkstu nospiedumu tehnoloģija pirmo reizi ieviesta Le Max Pro viedtālrunī. Svarīga loma tajā bija Qualcomm un Sense ID tehnoloģijai. Lai faktiski apkopotu informāciju par izdruku, aparatūras platformā ir iekļauts ultraskaņas raidītājs un uztvērējs. Ultraskaņas impulss tiek pārraidīts caur pirkstu, kas novietots uz skenera. Tas tiek daļēji absorbēts, daļēji pārnests atpakaļ uz sensoru atkarībā no izciļņiem, porām un citām detaļām, kas ir unikālas katrai izdrukai.

Nav nodrošināts mikrofons, lai uztvertu atgriešanās signālu; tā vietā tiek izmantots sensors, kas var nolasīt mehānisko spriegumu, lai aprēķinātu atgrieztā signāla intensitāti dažādās sensora vietās. Skenēšana ilgākā laika periodā ļauj lasīt Papildus informācija, kas savukārt var nodrošināt detalizētu skenētā pirksta nospieduma trīsdimensiju modeli. Tehnoloģijas 3D raksturs padara to par vēl drošāku alternatīvu kondensatora skeneriem.

Algoritmi un kriptogrāfija

Lielākā daļa pirkstu nospiedumu sensoru ir balstīti uz ļoti līdzīgiem principiem, bet papildu komponenti un programmatūra var būt liela nozīme produktu atšķiršanā patērētājiem pieejamās veiktspējas un funkcionalitātes ziņā.

Fiziskajam skenerim ir pievienota speciāla mikroshēma, kas interpretē skenēto informāciju un nosūta to vajadzīgajā formātā uz viedtālruņa procesoru. Dažādi ražotāji izmanto nedaudz atšķirīgus algoritmus, lai noteiktu pirkstu nospieduma galvenās īpašības ātruma un precizitātes ziņā.

Parasti šie algoritmi "meklē", kur beidzas izciļņi un līnijas vai kur izciļņa sadalās divās daļās. Kopumā šīs un citas atšķirīgās iezīmes tiek sauktas par pirkstu nospiedumu veidni vai detalizētu pirkstu nospiedumu uztveršanas protokolu. Ja skenētajā izdrukā ir saskaņotas vairākas no šīm funkcijām, izdruka tiks uzskatīta par atbilstošu. Tā vietā, lai katru reizi salīdzinātu visu pirksta nospiedumu, veidnes funkciju salīdzināšana samazina apstrādes jaudu, kas nepieciešama pirksta nospieduma identificēšanai, ļauj izvairīties no smērēšanas kļūdām, kā arī ļauj skenēt pirkstu, kas atrodas ārpus centra, vai tikai daļu no pirksta nospieduma.

Neapšaubāmi, šāda informācija ir droši jāglabā ierīcē un jāglabā prom no koda, kas varētu to apdraudēt. Tā vietā, lai tīklā augšupielādētu lietotāja informāciju, ARM procesori var to droši saglabāt īpašā fiziskā mikroshēmā, izmantojot TrustZone balstītu uzticamās izpildes vides (TEE) tehnoloģiju. Šī drošā glabātuve tiek izmantota arī citiem kriptogrāfijas procesiem un tieši sazinās ar drošiem aparatūras komponentiem, piemēram, pirkstu nospiedumu sensoru, lai novērstu programmatūras noklausīšanās mēģinājumus. Apstiprinātai nepersoniskai informācijai, piemēram, parolei, var piekļūt tikai lietojumprogrammas, kas izmanto TEE klienta API.

Līdzīgs risinājums no Qualcomm ir iebūvēts Secure MSM arhitektūrā, Apple šādu projektu sauc par "Secure Enclave", taču tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu principu - informācijas glabāšana atsevišķā procesora daļā, kurai nevar piekļūt darbināmās aplikācijas. normālā vidē operētājsistēma... FIDO (Fast Identity Online) alianse ir izstrādājusi spēcīgus kriptogrāfijas protokolus, kas ļauj šīs ar aparatūru aizsargātās zonas izmantot autentifikācijai starp aparatūru un pakalpojumiem bez paroles. Tāpēc jūs varat iekļūt vietnē vai tiešsaistes veikalā, izmantojot pirkstu nospiedumu, un jūsu personiskā informācija netiks atstāta no viedtālruņa. Tas tiek panākts, pārsūtot uz serveri digitālās atslēgas, nevis biometrisko informāciju.

Pirkstu nospiedumu sensori ir kļuvuši par diezgan drošu alternatīvu neskaitāmu paroļu un lietotājvārdu iegaumēšanai un tālākai attīstībai drošas mobilo maksājumu sistēmas nozīmē, ka šie skeneri nākotnē kļūs par populārākiem un svarīgākiem drošības rīkiem.

2011. gada 30. martā plkst. 04:01

Pirkstu nospiedumu skeneri. Klasifikācija un ieviešanas metodes

• Datoru aparatūra

Apmēram pirms gada, rakstot kursa darbu, nācās saskarties aci pret aci ar pirkstu nospiedumu skeneriem. Es skaidri atceros, cik nepatīkami mani pārsteidza to dažādība – protams, jo katram bija jāmeklē informācijas noplūdes kanāli un jāraksta metodika to novērtējumam. Un tomēr fakts paliek fakts – šobrīd tādi ir fundamentāli Dažādi ceļi pirkstu nospiedumu iegūšana ar dažādu uzticamības un efektivitātes pakāpi.

Par skenēšanu

Tāpēc nedaudz vairāk nekā pirms gada Habré tika izvirzīts jautājums par biometrisko identifikāciju Galvenā informācija Es jums sniegšu īsu kopsavilkumu. Fizioloģiski pirkstu nospiedums ir tā sauktais papilārais raksts - izciļņu (izciļņu) konfigurācija, kas satur atsevišķas poras, kuras atdala ieplakas. Asinsvadu tīkls atrodas zem pirksta ādas. Tāpat pirkstu nospiedums ir saistīts ar noteiktām ādas elektriskajām un termiskajām īpašībām. Tas nozīmē, ka pirkstu nospieduma attēla iegūšanai var izmantot gaismu, siltumu vai elektrisko kapacitāti (vai to kombināciju). Pirksta nospiedums veidojas augļa attīstības laikā un nemainās cilvēka mūža garumā, turklāt, ja ir bojāts, pēc kāda laika atjauno savu sākotnējo struktūru. Pat identiskiem dvīņiem nav identisku pirkstu nospiedumu. Uzticamības ziņā pirkstu nospiedumu skenēšana ir otrajā vietā aiz DNS analīzes, kā arī varavīksnenes vai tīklenes skenēšana.

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

Optiskie skeneri

Optiskie skeneri – pamatojoties uz optiskās attēlveidošanas tehnikas izmantošanu. Ir vairāki galvenie optiskās metodes ieviešanas veidi:

Optiskā atstarošanas metode

Šī metode izmanto Frusted Total Internal Reflection efektu. Efekts ir tāds, ka, gaismai nokrītot uz saskarnes starp diviem medijiem, gaismas enerģija tiek sadalīta divās daļās - viena tiek atstarota no robežas, 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 refleksiju. Blīvāka optiskā vides (pirksta virsmas) saskarē ar mazāk blīvu optisko vidi kopējā iekšējā atstarošanas punktā gaismas stars iet caur šo robežu. Tādējādi no apmales tiks atstaroti tikai gaismas stari, kas iekrīt noteiktos kopējā iekšējā atstarojuma punktos, kuriem nav uzlikts 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

Skeneri šāda veida ir optiskās šķiedras matrica, kurā visi izejas viļņvadi ir savienoti ar fotosensoriem.

Katra sensora jutība ļauj noteikt atlikušo gaismu, kas iet caur pirkstu vietā, kur pirksts saskaras ar matricas virsmu. Visas izdrukas attēls tiek veidots atbilstoši datiem, kas nolasīti no katra fotosensora.

Ir šī metode daudz vairāk plusu:
Augsta lasīšanas uzticamība
Izturīgs pret maldināšanu

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

Šāda veida skeneri ražo Security First Corp.

Optiskie tuvuma skeneri

Optiskajos bezkontakta skeneros jūs neticēsiet, ka tam nav nepieciešams tiešs pirksta kontakts ar skenēšanas ierīces virsmu. Pirksts tiek pielikts skenera caurumam, vairāki gaismas avoti to apgaismo no apakšas no dažādām pusēm, skenera centrā ir objektīvs, caur kuru, savākto informāciju tiek projicēts uz CMOS kameru, kas pārvērš saņemtos datus pirksta nospieduma attēlā.

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

Pusvadītāju skeneri

Pusvadītāju skeneri ir balstīti uz pusvadītāju īpašību izmantošanu, lai iegūtu pirksta virsmas attēlu, kas mainās papilāru raksta izciļņu saskares punktos ar skenera virsmu.

Kapacitatīvie skeneri

Kapacitatīvie skeneri mūsdienās ir visizplatītākās pusvadītāju ierīces pirkstu nospiedumu attēla iegūšanai. Viņu darbs ir balstīts uz pusvadītāja p-n-pārejas kapacitātes maiņas efektu, kad papilārā raksta izciļņa pieskaras pusvadītāju matricas elementam. Ir kapacitatīvo skeneru modifikācijas, kurās katrs pusvadītāja elements matricā darbojas kā viena kondensatora plāksne, bet pirksts darbojas kā cita. Uzliekot pirkstu uz sensora, starp katru sensora elementu un papilāra raksta izvirzījumu-nospiedumu veidojas kapacitāte, kuras vērtību nosaka attālums starp pirksta reljefa virsmu un elementu. Šo konteineru matrica tiek pārveidota par pirkstu nospiedumu attēlu.

Tās 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 virkni elementu, no kuriem katrs darbojas kā miniatūra antena. RF modulis ģenerē zemas intensitātes signālu un novirza to uz pirksta skenēto virsmu. Katrs no jutīgajiem matricas elementiem saņem signālu, kas atspoguļots no papilārā modeļa. Katrā miniatūrajā antenā inducētā EML lielums ir atkarīgs no tā, vai tās tuvumā ir papilāra izciļņa. Iegūtā stresa matrica tiek pārveidota par pirkstu nospieduma digitālo attēlu.

Priekšrocības:
Tā kā tiek analizētas ādas fizioloģiskās īpašības, šī skenera maldināšanas iespējamība ir nulle.

Trūkumi:
Slikts pirkstu kontakts

Labi pazīstams RF skeneru ražotājs ir Authentec.

Spiediena skeneri

Spiediena skeneri savā konstrukcijā izmanto virkni spiedienjutīgu pjezoelektrisko elementu. Kad skenēšanas virsmai tiek uzlikts pirksts, papilāru raksta izciļņu izvirzījumi izdara spiedienu uz matricas elementu apakškopu. Ādas raksta ieplakas neizdara nekādu spiedienu. Tādējādi spriegumu kopums, kas iegūts no pjezoelektriskajiem 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 no BMF.

Termoskaneri

Termiskie skeneri - šajās ierīcēs tiek izmantoti sensori, kas sastāv no piroelektriskiem elementiem, kas fiksē temperatūras starpību un pārvērš to spriegumā.
Kad skenerim tiek uzlikts pirksts, tiek veidota pirksta virsmas temperatūras karte atbilstoši piroelektriskajiem elementiem pieskaras papilāru raksta izvirzījumu temperatūrai un gaisa temperatūrai padziļinājumos, ko pēc tam pārvērš digitālais attēls.

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

Šīs metodes trūkumi ietver faktu, ka attēls ātri pazūd. Pieliekot pirkstu pirmajā brīdī, temperatūras starpība ir ievērojama un signāla līmenis attiecīgi augsts. Pēc neilga laika (mazāk par vienu sekundes desmitdaļu) attēls pazūd, kad pirksts un sensors nonāk termiskā līdzsvarā.

Ultraskaņas metode

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

Iegūtā attēla kvalitāte ir desmit reizes labāka nekā jebkurai citai metodei biometrijas tirgū. Turklāt, šādā veidā gandrīz pilnībā aizsargāts no manekeniem, jo ​​tas ļauj papildus pirksta papilārā raksta pirkstu nospiedumam saņemt informāciju par dažām citām īpašībām, piemēram, par pulsu.

Trūkumi:
 Augstas izmaksas

Vadošais šāda veida skeneru ražotājs ir Ultra-Scan Corporation.

Katru gadu digitālās tehnoloģijas arvien vairāk ienāk mūsu dzīvē. Nauda, ​​dokumenti, personīgie video un fotogrāfijas, ieraksti veido datu kopas par visiem cilvēka dzīves aspektiem. Teorētiski ar pienācīgu rūpību ar viņu palīdzību ir iespējams izveidot izsmeļošu cilvēka psiholoģisko portretu, nozagt naudu un iekļūt svešā mājā. Personas datu aizsardzība iekšā mūsdienu pasaule kļūst arvien aktuālāka.

Attīstības priekšnoteikumi

Šī piecu minūšu paranoja bija vajadzīga nevis tāpēc, lai jūs nobiedētu (lai gan, ja tagad domājat par paroļu nomaiņu uz spēcīgākām, tas ir lieliski), bet gan tāpēc, lai izskaidrotu, kāpēc viedtālruņu ražotāji gandrīz visur savos produktos sāka izmantot biometriskās autentifikācijas metodes – aizsardzību, kas ir balstīta uz cilvēka ķermeņa daļu parametru unikalitāti.

Šādu parametru ir daudz, taču ne visi ir piemēroti datu aizsardzības nolūkiem. Daži laika gaitā ievērojami mainās, savukārt citi ir grūti un neērti lasāmi no tehniskā viedokļa. Piemēram, tiesu medicīnas zinātnieki dažkārt identificē cilvēkus pēc koduma vai DNS, bet jūs neņemsiet nospiedumus no žokļiem katru reizi, kad jums būs jāpiesakās pastā. Ir neērti nodot asins pilienu viedtālruņa atbloķēšanai.

Ja ņem vērā, ka paliek visi "bet": acs varavīksnenes raksts, sejas un galvaskausa forma, kā arī pirkstu nospiedumi - mazākie raksti, kas pārklāj ādu.

Neskatoties uz to, ka viedtālruņi ar pirkstu nospiedumu sensoriem parādījās salīdzinoši nesen, pati tehnoloģija ir gājusi garu attīstības ceļu. Neatsaucīšos uz kriminālistikas vēsturi, kurā pirkstu nospiedumu noņemšanu izmanto jau kopš 1902. gada, bet ķeršos tieši pie tās sasniegumu pielietošanas dažādos gadžetos.

Stimuls attīstībai

Viena no pirmajām ierīcēm, kas saņēma pirkstu nospiedumu sensoru, bija klēpjdators no Acer – TravelMate 739. Skenera pieskāriena apstrāde aizņēma nedaudz vairāk par 12 sekundēm, taču 2000. gadu sākumā tas bija neticami.

Jau 2002. gadā pasaule ieraudzīja pirmo mobilo ierīci ar pirkstu nospiedumu skeneri - kabatas dators no HP - iPAQ Pocket PC h5400. Ekrāns ir 320 × 240 pikseļi, Intel PXA250 400 MHz procesors, 64 MB RAM un 20 MB failu glabāšanai - es par to sapņoju.

Nākamajā gadā Fujitsu laiž klajā savu pirmo Mobilais telefons ar pirkstu nospiedumu skeneri un kopš tā laika līdz 2011. gadam aptuveni 30 dažādi tālruņi ar pirkstu nospiedumu skeneriem.

Apple patentēja pirkstu nospiedumu atbloķēšanu 2008. gadā, taču, kamēr uzņēmums pilnveidoja tehnoloģiju, Motorola atklāja pasaulē pirmo Android viedtālruni ar pirkstu nospiedumu sensoru Atrix 4G.

Diemžēl Motorola šī ierīce tirgū palika gandrīz nepamanīta. Līdz izpārdošanas sākumam pircēju un nozares interese par skeneriem beidzot izzuda, lai atjaunotos pēc iPhone 5S paziņojuma 2013. gada 10. septembrī. Pēc šī notikuma katrs sevi cienošs uzņēmums uzskatīja par savu pienākumu pēc iespējas ātrāk savā ierīcē integrēt pirkstu nospiedumu skeneri.

Pirkstu nospiedumu skeneru šķirnes

Pirkstu nospiedumi tiek nolasīti Dažādi ceļi... Ir vairāki skeneru veidi: optiskā, kapacitatīvā, ultraskaņas, radiofrekvences, termiskā un spiediena modeļa atpazīšana. Nav jēgas runāt par visām šīm šķirnēm, jo ​​tikai dažas no tām tiek izmantotas mobilajās ierīcēs.

Patlaban plaša patēriņa elektronikā visizplatītākie ir optiskie un kapacitatīvie sensori.

Optiskie pirkstu nospiedumu sensori- vecākā no pašreizējām tehnoloģijām. Jūs varat atcerēties, kā dažās filmās, lai nokļūtu aiz aizslēgtām durvīm, varonis uzliek pirkstu vai plaukstu uz stikla plāksnes, un lēni ložņājošs gaismas stars skenē viņa ādu. Protams, patiesībā viss notiek ne tik skaidri, bet princips ir viens. Būtībā optiskais pirkstu nospiedumu skeneris ir maza, bet ārkārtīgi jutīga digitālā kamera. Pirksts tiek izgaismots caur caurspīdīgu laukumu, un sensora dziļumā esošie sensori uztver gaismu, kas atstaro no ādas virsmas. Pēc atspulga būtības rodas priekšstats par raksta formu, par ādas krokām.

Kopīgs optisko pirkstu nospiedumu skeneru trūkums ir to jutība pret netīrumiem. Tiklīdz kontakta paliktnis vai pats pirksts kļūst netīrs, atteikumu skaits ievērojami palielinās.

Turklāt šādu skeneri ir viegli maldināt, ko hakeri labprāt demonstrē. Pietiek izdrukāt pirksta fotoattēlu augstas izšķirtspējas un skeneris “nopirks” aizstāšanu.

Otra izplatītā tehnoloģija ir kapacitatīvie sensori... Viņi atšķir pirkstus, izmantojot pusvadītāju elementu masīvu. Tas ir ļoti līdzīgs skārienekrāns bet daudz smalkāk. Kad cilvēks pieskaras šādam sensoram, sadalījums mainās elektriskie lādiņi uz sensora plāksnes, kas izraibināta ar sīku kondensatoru masu. Padziļinājumos un izciļņos, kas veido rakstu uz ādas, lādiņš ir atšķirīgs. Izmaiņas tiek izsekotas un saglabātas ierīces atmiņā raksta veidā, pēc kuras var identificēt konkrēta pirksta zīmējumu. Bet arī šī nav panaceja. Izmantojot 3D drukāšanu un vadošus materiālus, iespējams izgatavot viltojumu, ko no oriģināla nevar atšķirt ar kapacitatīvo sensoru.

Mobilajā elektronikā joprojām ir vismodernākā un joprojām ļoti maz izplatītā tehnoloģija ultraskaņas pirkstu nospiedumu atpazīšana.

Optiskie skeneri mēra gaismas staru atstarošanas leņķi no pirksta reljefa. Ultraskaņas skenerī darbojas tas pats princips, bet informāciju par ādas reljefu iegūst, izmantojot skaņu. Sensors mēra, kā āda mijiedarbojas ar ultraskaņu. Turklāt tas ne tikai atspīd no pirksta virsmas, bet arī dziļi iekļūst ādā. Rezultātā tiek iegūts nevis divdimensiju attēls, bet gan trīsdimensiju skaņas atspulgu karte, kuru ir ļoti grūti viltot.

Vienu no pirmajiem viedtālruņiem ar ultraskaņas pirkstu nospiedumu skeneri izgatavoja LeEco, taču tā pirkstu nospiedumu sensorā nebija nekā izcila, izņemot tehnoloģiju. Bet ultraskaņa labi iekļūst caur stiklu un metālu. Teorētiski tas ļauj dizaineriem paslēpt pirkstu nospiedumu sensoru dziļi viedtālruņa korpusā zem citām daļām.

Apvienojiet šo funkciju ar pašreizējo aizrautību pēc ekrāniem bez rāmja un iegūstiet viedtālruņa koncepciju ar pirkstu nospiedumu sensoru zem displeja. Prototipi ar šādu sensora izvietojumu jau ir, atliek vien gaidīt tehnoloģijas iznākšanu pilnvērtīgā produktā. Viņam jau sen ir padoms, taču iespējams, ka korejieši tiks apieti finiša taisnē.

Pirkstu nospiedumu skenēšanas aparatūras ieviešana ir tikai puse no tā, kas jādara, lai aizsargātu jūsu datus. Daudz svarīgāk ir tas, kā viedtālrunis saglabā pirkstu nospiedumu datus un kā tas tos pārvalda.

Bet pirms pāriet uz biometriskās pirkstu nospiedumu autentifikācijas programmatūras ieviešanas niansēm - neliels padoms. Ja vēlaties palielināt viedtālruņa pirkstu nospiedumu atpazīšanas ātrumu, divreiz pievienojiet sistēmai vienu un to pašu pirkstu.

Dzelzs nav viss

Es runāšu arī par programmatūras daļu hronoloģiskā secībā. Sākumā Android viedtālruņiem nebija vienotas pieejas ierīces atbloķēšanai ar pirkstu nospiedumu. Katrs ražotājs ir organizējis šo procesu atbilstoši savām drošības problēmām. Dažreiz ļoti dīvaini.

Piemēram, stāsts ar Htc one Max, kur tālruņa atmiņā tika saglabāti pilnas kopijas pirkstu nospiedums tāds, kāds tas ir, pat bez šifrēšanas.

Apple Touch ID tehnoloģija ir kļuvusi par etalonu. Uzņēmuma viedtālruņi pirkstu nospiedumus neatceras. Tā vietā dati no sensora skenēšanas laikā tiek pārveidoti par vienvirziena jaucējfunkciju — bitu virkni, no kuras nevar atgūt pirkstu nospiedumu.

Principu ilustrēšu ar vienādojuma piemēru a + b = 4. Kuri skaitļu pāri kopā veido četrus, nav grūti uzminēt. Ja pa kreisi no vienādības zīmes, a + b vietā ir īpaša matemātiskā secība - vienvirziena jaucējfunkcija. Varat tajā aizstāt no pirkstu nospiedumu sensora iegūtos skaitļus un iegūt noteiktu vērtību labajā pusē. Šādu funkciju ir viegli aprēķināt vienā virzienā, bet ir gandrīz neiespējami veikt apgriezto darbību.

Būs vajadzīgs laiks, kas ir salīdzināms ar Visuma vecumu, lai noskaidrotu, kādus datus pirkstu nospiedumu sensors ir aizstājis jaukšanas funkcijā, izmantojot ciparus pa labi no “vienādības” zīmes, ar pašreizējo datora veiktspējas līmeni.

Viedtālruņa atmiņā tiek saglabātas tikai jaucējfunkcijas, turklāt tās tiek papildus šifrētas un tiek izgūtas no viedtālruņa aizsargātās atmiņas tikai tad, kad to pieprasa lietotājs.

gadā parādījās līdzīgs algoritms ar nosaukumu Nexus Imprint Android lietotāji tikai kopā ar šīs operētājsistēmas 6. versiju. Tajā pašā laikā Google ieviesa pirkstu nospiedumu API trešo pušu izstrādātājiem un ierīču sertifikācijas programmā iekļāva prasības pirkstu nospiedumu sensoram.

Bet mūžīgs Android problēma- arī šeit sadrumstalotība uzliek drukas kļūdu. Lai gan ražotāji saņem visus nepieciešamos sertifikātus, lai pārdotu ierīces Eiropā, tas nav nepieciešams, lai iekļūtu tādos tirgos kā Ķīna un Indija. Tik daudzas ierīces bez Google Play, kas nonāk Krievijas tirgū pa neoficiāliem kanāliem, nav pietiekami labi aizsargātas.

Turklāt “mirgojošajiem” entuziastiem jāatceras, ka viedtālruņa sāknēšanas ielādes atbloķēšana efektīvi atspējo visus operētājsistēmas izstrādātāja veiktos drošības pasākumus.

Nav drošāk, bet ērtāk

Kā redzat, viedtālrunim pirkstu nospiedumi daudz neatšķiras no parastās paroles - tā pati ciparu secība, pat ja tie tiek ievadīti nevis no ekrāna tastatūras, bet gan izmantojot īpašu sensoru. Tie nav drošāki, taču tie ir daudz ērtāki par parolēm. Tos nevar pazaudēt vai aizmirst, tie tiek ieviesti ātrāk, un, pats galvenais, ar tiem viedtālruņu īpašnieki sāka daudz biežāk aizsargāt savas ierīces. Tas bija skaitījums, kad Apple ieviesa Touch ID, lai rūpīgi sagatavotu platformu patentētās bezkontakta maksājumu sistēmas Apple Pay ieviešanai un ieviešanai.

Un šeit mums ir jāizsaka atzinība uzņēmumam. Īstenojot komerciālas intereses, viņa atkal darbojās kā lokomotīve, provocējot pārmaiņas, kas nāca par labu visai nozarei.

Ne tik sen pirkstu nospiedumu lasītāju tehnoloģija galvenokārt bija saistīta ar zinātniskās fantastikas filmām. Tagad pat budžeta Xiaomi viedtālrunim ir pirkstu nospiedumu skeneris. Mēs izskaidrosim 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 ir noderīga 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 "rakstu" ar to, kas ir iepriekš ieprogrammēts ierīcē. Ja pirksta nospiedums sakrīt, ierīce tiks atbloķēta. Pretējā gadījumā tiks parādīts kļūdas ziņojums.

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

Skeneri pārvērš attēlu veidnē (veidnē), un algoritms salīdzina attālumu starp līknēm un līnijām. Tādējādi verifikācijas process ir daudz īsāks nekā tad, ja jums būtu jāanalizē viss pirksta nospiedums.

Algoritmi apstiprina pirkstu nospiedumu, ja aptuveni 40% detaļu atbilst saglabātajam modelim. Praksē tas ir pietiekami, lai identificētu konkrētu lietotāju un nodrošinātu kļūdu toleranci.

Minutia (jeb "Galtona punkts") ir katram pirkstam unikāls ādas raksta (punktu) apgabals, kas parāda, kur papilāru līnijas saplūst, sadalās vai atdalās.

Pirkstu nospiedumu skeneru veidi

1. Optiskais skeneris"Izšauj" visu pirkstu joslu un izmanto CCD (tāpat kā lielākā daļa kameru), lai to izdarītu. Vietās, kur neieplūst gaisma (izciļņi), sensors ieraksta “melnos” pikseļus, radot precīzi parādītu pirksta attēlu. Optiskajos skeneros bieži ir iebūvēts gaismas avots (parasti LED), lai attēls būtu pēc iespējas caurspīdīgāks.

2. Kapacitatīvs skeneris- matricas vietā īpašs miniatūras shēmas kondensatori (kapacitatīvie sensori). Kad mēs pieliekam pirkstu uz šo lasītāju, atsevišķu kondensatoru kapacitāte uzreiz mainās. Kapacitatīvie skeneri ir daudz precīzāki un efektīvāki nekā optiskie skeneri, jo tos ir grūtāk piemānīt.

3. Termiskais skeneris- Tas darbojas līdzīgi kā kapacitatīvs lasītājs, bet mikrokondensatoru vietā izmanto mikroskopiskus termiskos sensorus, kas nosaka temperatūras starpību starp pirkstu paliktņa izciļņiem un daivām. Šādu skeneri nevar apmānīt ar pirksta imitāciju (t.i., fragmentu ar ādu).

4. Ultraskaņas skeneris- izmanto difrakcijas fenomenu, t.i., atstarošanu un izkliedi skaņas viļņi... Kad mēs pieliekam pirkstu uz lasītāja, tas sāk mums radīt nedzirdamas skaņas. Skaņas viļņu uzvedība drukas laukuma "virsmas" saskares punktos 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 lielākā daļa Xiaomi viedtālruņi izmantojiet kapacitatīvos lasītājus, piemēram, populāros Redmi piezīme 3 vai Mi 5. Tomēr lielas cerības ir saistītas ar ultraskaņas skeneri uzstādīts tieši zem displeja, un šī tehnoloģija, visticamāk, tuvākajā nākotnē būs vispopulārākā.

Lai arī viedtālruņa Touch ID funkcija ir ļoti droša, tā nav 100% droša. Izmantojot pareizo tehnoloģiju un rīkus, varat viltot pirkstu nospiedumus, kas var maldināt skeneri.

Persona vienmēr ir centusies saglabāt savu personisko informāciju privātu. Un tas nemaz nepārsteidz - tāpēc viņa ir personiska! Līdz ar pirmo datoru parādīšanos lietotāji sāka aizsargāt savus datus ar parolēm un dažādiem PIN kodiem. Tomēr pirmie datori netika radīti lietošanai mājās, bet gan dažādiem ražošanas uzņēmumiem. Lai gan par viņiem nebija personiskas informācijas, viņi glabāja dažādus darba algoritmus, kurus arī neviens nevēlējās izpaust.

Tad datori pamazām sāka "pieradināt", un paralēli parādījās mobilie tālruņi. Un jau katrs cilvēks, izmantojot tikai viņam zināmu kombināciju, spēja nodrošināt savus datus. Ilgu laiku kā paroles ikdienā tika izmantotas dažādas rakstzīmju kombinācijas. Tomēr tos aizstāj ar pirkstu nospiedumu skeneri. Tas bija populārs Amerikā 90. gadu vidū. Ideja bija tāda, ka ierīcei var piekļūt ar vienu pieskārienu. Un tā vietā, lai katru reizi ievadītu paroli, lietotājam tikai jāpieskaras attiecīgajai vietnei.

Pirkstu nospiedumu skeneris Krievijā

Taču Krievijā šāds jauninājums tolaik nebija īpaši izplatīts. Tikai 2013. gada 20. septembrī, kad tika laists klajā iPhone 5s, kurā ir iebūvēts pirkstu nospiedumu skeneris un rīku komplekts (Touch ID), lai nodrošinātu tā darbību, plašs lietotāju loks spēja novērtēt tik interesantu tehnoloģiju. Pēc Cupertino viedtālruņa parādīšanās tirgū nonāca virkne modeļu virs vidējā cenu segmenta, kas bija aprīkoti ar pirkstu nospiedumu skeneri. Pat šodien budžeta viedtālruņi vairumam no tiem ir biometriskais sensors lietotāja identificēšanai.

Cik drošs ir pirkstu nospiedumu skeneris?

Lai gan cilvēka biometrijas datus nav viegli viltot, pirkstu nospiedumu skeneris nav tik drošs, kā varētu šķist. Kaspersky Lab komanda veica šīs ierīces drošības pārbaudi. Izrādījās, ka dažās ierīcēs pirkstu nospiedumu informācija tiek glabāta nešifrētā veidā un attēla formātā. Tātad teorētiski jebkura lietojumprogramma, kurai piešķirat piekļuvi internetam un vietējiem failiem, var pārsūtīt informāciju par jūsu izdrukām jebkur. Tāpēc Kaspersky ieteica izmantot tikai pārbaudītas lietojumprogrammas un programmas. Lai kā arī būtu, lielākajā daļā mūsdienu ierīču šī informācija tiek glabāta šifrētā veidā un droši aizsargātā mapē.

Pirkstu nospiedumu skenera alternatīvas

Samsung ir nolēmis sekot Apple piemēram ar savu Touch ID un nākt klajā ar unikālu biometrisko sensoru, ko var iegult viedtālrunī. Uzņēmums nolēma izstrādāt varavīksnenes skeneri. Tās būtība ir tāda, ka, lai atbloķētu ierīci, jums jāieskatās kamerā, lai sistēma, analizējusi saņemtos datus, jūs atpazītu. Tas uztver acs varavīksneni, kas, tāpat kā pirkstu nospiedumi, katram cilvēkam ir atšķirīga. Tomēr šāda veida biometriskā identifikācija ir tālu no ideāla. Tehnoloģija prasa, lai vairāk nekā 90% varavīksnenes būtu redzamas. Daži cilvēki ar aziātu acīm sūdzas, ka ierīce lūdz atvērt acis plašāk, taču anatomisko īpatnību dēļ tas nav tik vienkārši izdarāms.

Apple arī nolēma neapstāties pie pirkstu nospiedumu skenera ar Face ID. Šī ir programmu kopa, kas analizē jūsu seju un veido tā apjoma virtuālo modeli. Viņa, papildus unikālajam sejas reljefam, nes arī informāciju par jūsu acīm, lūpām un degunu. Šie indikatori tiek saglabāti viedtālrunī kodētā formātā. Bet pat šī biometriskās identifikācijas tehnoloģija nevarēja garantēt simtprocentīgu drošību. Nedēļas laikā pēc iPhone palaišana X, kas pirmā saņēma Face ID, tīklā tika ievietots video, kurā viens no uzņēmuma speciālistiem izmanto masku.

Kur atrodas

Visbiežāk skenera novietošanai tiek izmantotas divas vietas: poga Sākums viedtālruņa priekšpusē vai aizmugurējais vāciņš ierīces. Skeneris izskatās kā gluda virsma, ko visbiežāk nedaudz ierāmē maza maliņa. Reti kad sānu barošanas pogā ir iebūvēts pirkstu nospiedumu skeneris.

Kā iestatīt

Lai konfigurētu pirkstu nospiedumu skenera darbību Android ierīcē, jums jāiet uz iestatījumiem, pēc tam jāizvēlas "Bloķēšanas ekrāns" (dažreiz "Bloķēšanas ekrāns un pirkstu nospiedums"), noklikšķiniet uz "Pirkstu nospiedumu pārvaldība" un varat droši veikt iestatījumus. . Proti – pievienojiet pirksta nospiedumu vai izdzēsiet no jau atmiņā saglabātajiem.

Pamatā viedtālruņi var saglabāt līdz 10 pirkstu nospiedumiem (retāk mazāk). Lai ievadītu pirksta nospiedumu, jāizvēlas atbilstošais vienums un jāuzliek pirksts uz skenera (nespiežot pogu "Sākums", ja tā ir iebūvēta), novietojot pirkstu dažādās pozīcijās. Tāpat pēc pirksta nospieduma ievadīšanas ierīces atmiņā vēlams tam piešķirt kādu nosaukumu, lai neapjuktu, ja sistēmā tiek ievadīti vairāki pirkstu nospiedumi.