Как работает сканер отпечатков пальцев на телефоне. Все что вы хотели знать о сканерах отпечатков, но боялись спросить. Удобство использования сканера

Приветствуем всех поклонников Xiaomi! Мы запускаем новую серию публикаций о деталях ваших смартфонов и принципе их работы!

Почти все современные смартфоны оборудованы сканером отпечатков пальцев. Но не все знают, как это работает. Сегодня мы расскажем вам об этом компоненте.

Мы живем в мире, в котором цифровые технологии проникли во все сферы жизни. Мы делаем покупки в Интернете, храним деньги на карточках и виртуальных счетах, а также храним личные фотографии в онлайн-хранилищах. Поэтому вопрос защиты персональных данных стоит как никогда остро. Наконец, если злоумышленники получат доступ к личным данным, то это может привести к большим проблемам. Смартфоны являются особенно уязвимыми в этом плане, поскольку с их помощью осуществляется доступ к многим онлайн-сервисам. С этой целью большинство производителей выпускают смартфоны с функцией сканера отпечатков пальцев для защиты персональных данных пользователей. Смартфон можно легко потерять и в таком случае злоумышленники могут получить к нему временный доступ. В большинстве случаев данные на смартфоне защищают с помощью паролей или графических ключей. Но это не всегда безопасно и надежно. Биометрическая защита - это новый этап защиты современных гаджетов, основанный на уникальности некоторых частей нашего тела. Например, зрачки, сетчатка, лицевая геометрия, голос, отпечатки пальцев. С помощью биометрической аутентификации можно обеспечить надежную и удобную защиту. Но это не всегда подходит и не всегда безопасно (об этом позже). Такой «пароль» невозможно забыть или подсмотреть, чрезвычайно трудно подделать и он всегда рядом. Давайте поговорим о принципе работы и возможностях сканера отпечатков пальцев. Этим способ идентификации основан на уникальном папиллярном узоре пальцев.

Он отличается простотой использования, надежностью и универсальностью, его сложно подделать (с помощью оттиска или фотографии (2-способ даже сложнее)) Распознавание отпечатков пальцев осуществляется с помощью специального сканера, который считывает папиллярный узор, преобразовывает его и сравнивает с образцом. Существует три основных метода сканирования.

Виды сканеров отпечатков пальцев

1. Оптический.

Этот сканер представляет собой маленькую цифровую камеру. Излучение от светодиода отражается от пальца и попадает на светочувствительную матрицу, которая преобразовывает оптический сигнал в цифровой. Устройство считывает, анализирует и сравнивает не оттиск, а геометрию: расстояние между линиями, форму и закругление. Существует два вида оптических сканеров Первый делает снимок нужной области пальца, когда пользователь касается сканера.

Если используется второй вид оптического сканера, необходимо провести пальцем по сканеру. Сканер делает серию снимков и комбинирует их в один на программном уровне. Этот способ известен как метод замедленного действия (скольжение). Он используется в Galaxy S5 от Samsung, но в следующих моделях компания отказалась от этого сканера. Первый вид оптического сканера стоит дороже, чем второй (замедленного действия), поскольку в нем используется увеличенная матрица для создания полного изображения отпечатка пальцев, но, в то же время, он является более удобным для конечного пользователя. Наиболее распространенным недостатком оптических сканеров является восприимчивость к загрязнению, царапинам и физическому состоянию пальца (напр., влажность). Кроме того, такой сканер можно обмануть с помощью снимка отпечатка пальца, что было успешно доказано группой хакеров Chaos Computer Club. Они сфотографировали отпечаток пальца на стекле в высоком разрешении, распечатали на лазерном принтере, залили жидким латексом и после просушки сканер распознавал оттиск не хуже настоящего отпечатка. Таким образом, удалось обойти защиту устройства, созданного Samsung и Apple.

2. Сканер на полупроводниках(кремниевые).

Этот сканер разработан с учетом того, что полупроводники могут изменять свои свойства в местах контакта. Эти сканеры могут быть разного вида: ёмкостными, радиочастотными, термальными. В современных смартфонах не используются, возможно, из-за сложности внедрения учитывая небольшой размер мобильных гаджетов и высокой стоимости. Большим преимуществом этой технологии является то, что ее невозможно обмануть с помощью оттиска.

3. Ультразвуковой сканер.

По нашему мнению, это самый многообещающий сканер отпечатков пальцев. Ультразвуковые сканеры работают по принципу ультразвукового исследования и создают визуальное изображение отпечатка пальца. Звуковые волны генерируются с помощью пьезодатчика. Они попадают на палец и отражаемый эхосигнал фиксируется специальными датчиками. В отличие от оптических изображений, эти сканеры используют высокие частоты звуковых волн, которые могут проникнуть сквозь эпидермический слой кожи с уникальной структурой.

Для этого не требуется, чтобы палец был чистым, сухим или неповрежденным. Ультразвуковой сканер невозможно обмануть с помощью изображения отпечатка пальца, поскольку он создает трехмерное изображение кожи и также фиксирует импульс. В марте 2018 г. Qualcomm презентовала свою разработку на основе этой технологии.

Дополнительный процессор отвечает за обработку отсканированного отпечатка, а преобразованный код хранится исключительно в специально изолированном месте. С помощью сканера отпечатков пальцев можно разблокировать смартфон и войти в различные платежные системы, сделать снимок и многое другое. Также он сопровождается различными сторонними приложениями. Добавлены функции оплаты в G Pay с помощью отпечатка пальца и использования сканера для защиты данных от сторонних программ.

Вывод

В смартфонах на базе Android сканер отпечатков пальцев был впервые добавлен в Motorola Atrix 4G, но из-за неудобной разработки он не пользовался популярностью. Флагман Galaxy S5 от Samsung стал прорывом. С помощью сканера отпечатков пальцев можно было не только разблокировать смартфон, но и войти в платежную систему PayPal. Также благодаря своей функциональности сканер мог использовать сторонние приложения. Но из-за способа сканирования отпечатков пальцев (метод замедленного действия) в применяемом решении, используемое в Samsung S5, отсутствовала функция входа по отпечатку пальца.

Из-за особенностей операционных систем Apple, ее решение защиты от вредоносного ПО является более надежным. Следует отметить, что в системах Android до 6-й версии не было встроенной поддержки этого метода аутентификации. Только в Android Marshmallow Google внедрила встроенную поддержку сканера отпечатков пальцев непосредственно в системе. В новой версии ОС разработчикам было проще внедрить приложения для поддержки сканера, поскольку достаточно было добавит поддержку для системных API. Теперь производителю не нужно было разрабатывать решения с нуля или адаптировать уже готовое ПО, которое не отличалось высоким качеством или удобством в использовании.

В настоящее время модуль сканера отпечатков пальцев уже не является преимуществом флагманов ведущих игроков на рынке смартфонов. Эту тенденцию подхватили почти все производители и сканер начал появляться даже в бюджетных моделях.

Но сейчас мы уже не рекомендем использовать такую биометрическую систему защиты для платежных систем или хранения личной информации. Доказательством этого являются многочисленные примеры обхода этого вида защиты. Возможно внедрение технологии ультразвуковой эхографии поможет исправить эту проблему. Но в качестве способа разблокировки смартфона и защиты от слишком любопытных посторонних лиц сканер отпечатков пальцев является отличной опцией.

Сканером отпечатка пальца сейчас оборудован практически каждый небюджетный смартфон. Большинство производителей уверяет, что использовать дактилоскопические датчики не только удобно, но и безопасно.

Все мы привыкли пользоваться этой технологией для разблокировки смартфона, но она может выполнять еще множество полезных функций. Многие считают, что впервые данная технология была использована компанией Apple в iPhone 5S. На самом деле в период с 2002 по 2011 год в продаже появилось около 30 телефонов, оснащенных дактилоскопическим датчиком. В 2011 году Motorola выпустила смартфон на операционной системе Android, на задней крышке которого размещался полноценный сканер отпечатка пальца. Тем не менее, про устройство и новую технологию практически сразу забыли, а вернуть интерес к ней смогли только сотрудники Apple.

Какие бывают сканеры отпечатков?

Есть несколько видов сканеров, самым распространенным считает оптический . Большинство производителей используют именно этот тип - он не только является самым бюджетным, но и самым простым в реализации. Принцип работы заключается в «фотографировании» и запоминании отпечатка пальца. У таких дактилоскопов есть ряд минусов, ведь на качество и скорость отклика влияют загрязненность сканера, чистота и влажность пальца, а также наличие на нем механических повреждений. Кроме того, именно их проще всего обмануть.

Ультразвуковые сканеры отпечатков понемногу приходят на смену предшественникам. Они сканируют поверхность пальца с помощью звуковых волн. Такая технология более безопасна, время отклика меньше, загрязнения и повреждения на коже не страшны. На данный момент, этим видом датчика оснащены несколько топовых смартфонов китайских производителей.

Функции сканера отпечатков пальцев

Не стоит забывать, что сегодня смартфон играет действительно крайне важную роль в жизни практически каждого человека. Это не только устройство для совершения звонков и написания сообщений, но и настоящее хранилище личных данных, фото, воспоминаний, заметок и финансовой информации. Все это требует надежной защиты, которую и обеспечивает сканер отпечатка пальцев. Таким образом, первая его функция заключается в возможности разблокировки смартфона .

Второй функцией можно назвать доступ к личным файлам . На некоторых Android-смартфонах можно установить запрос отпечатка не только при разблокировке устройства, но и при открытии некоторых приложений, например, галереи, календаря или документов. Кроме того, такая функция будет полезна и для ограничения доступа к некоторым финансовым приложениям. Только вспомните, сколько детей приобрели вещи или танки в онлайн-играх, пользуясь смартфонами родителей?

В некоторых моделях Huawei с помощью дактилоскопического датчика можно ответить на звонок - нужно просто приложить палец к сканеру и дождаться начала разговора. На первый взгляд эта функция кажется удобной, но, с другой стороны, существует большая вероятность взять трубку случайно.

Оплата в интернете . С помощью специальных приложений можно совершать покупки в интернет-магазинах, денежные переводы, оплату коммунальных услуг и многое другое. С помощью сканера отпечатка пальцев можно существенно уменьшить время операции и подтвердить оплату простым касанием дактилоскопа.

Передача данных . Смартфоны оснащены множеством функций, одна из которых позволяет передавать файл с устройства на устройство «по воздуху», например, через Bluetooth. Чтобы не вводить лишний раз пароль, можно подтвердить действие с помощью дактилоскопа.

Используя сканер, можно отключить будильник . Принцип действия точно такой же, как и во всех вышеперечисленных случаях - как только слышен звук будильника, достаточно поднести палец к датчику, и сигнал автоматически выключится. Только не забудьте настроить автоповтор, иначе можно проспать.

Насколько надежен сканер отпечатков пальцев?

Дактилоскопические датчики по праву могут считаться надежными. Тем не менее, хакеры уже научились взламывать и их. Самый банальный способ заключается в том, чтобы сделать фото отпечатка (например, на прозрачной стеклянной вазе), распечатать его с помощью струйного принтера и приложить к сканеру. Этот способ может сработать только с первыми поколениями дактилоскопов.

Чтобы разблокировать новые поколения потребуется исхитриться - сделать слепок из силикона. Конечно, эти методы больше похожи на примеры из кино, но все равно нужно быть начеку и беречь свой смартфон.

Идентификация по отпечатку пальца — один из самых надежных способов для подтверждения личности человека. По точности такой метод уступает лишь сканированию сетчатки глаза и анализу ДНК. Отпечаток пальца — это не что иное, как папиллярные узоры на коже, которые являются уникальными для каждого человека и формируются у плода уже на 12 неделе одновременно с нервной системой. При этом на узоры влияет генетический код ребенка, положение плода в матке, питание матери во время беременности, состояние окружающей среды и прочие случайные факторы. Простым языком, папиллярные узоры — это выступы и углубления на коже, образующие единственный в своем роде рисунок. Даже при повреждении эпидермиса со временем узор восстанавливается, это лишь вопрос времени и, конечно, степени повреждения. Как же работает сканер отпечатков пальцев современного смартфона — об этом в сегодняшнем выпуске.

У любого сканера отпечатков пальцев есть две функции: получить изображение отпечатка и проверить его узор на совпадение с другими узорами в базе данных. В современных смартфонах используются оптические сканеры. Они работают по тому же принципу, что и небольшие цифровые фотоаппараты. Снимок делается с использованием микросхемы, состоящей из светочувствительных фотодиодов и автономного источника освещения — матрицы светодиодов, которая подсвечивает узоры на пальце.

При попадании света фотодиоды создают электрический заряд, запечатлевая отдельный пиксель на будущем снимке. В зависимости от количества попадающего света, интенсивность цвета пикселя меняется. Совокупность пикселей разной интенсивности и образует на сканере снимок отпечатка пальца. Перед тем как начать сверять отпечаток, сканер проверяет качество изображения, а именно его яркость и четкость. Если снимок слишком яркий или темный, настраивается длительность выдержки сканера, и процесс повторяется вновь.

После того как отпечаток получен, он анализируется с помощью специального программного обеспечения. Для определения особенностей папиллярных узоров ПО использует сложные алгоритмы. Всего выделяют три типа узоров: дуговые, петлевые и завитковые. Определив тип узора, сканер идентифицирует окончания линий узоров, например, разрывы и раздвоения — именуемые минуциями. Именно они и являются уникальными и позволяют по отпечатку пальца идентифицировать его владельца. Сканер определяет положение минуций относительно друг друга на каждом снимке: он разбивает отпечаток на небольшие блоки 9х9 пикселей, каждый из которых содержит определенное число минуций. Координаты обнаруженных минуций и их углы ориентации записываются в вектор. Затем идентичные блоки со сканера и снимков из базы данных сопоставляются, и если узоры в них идентичны, то отпечатки пальцев принадлежат одному и тому же владельцу. Стоит отметить, что сканеры не анализируют каждую линию узора: они находят лишь одинаковые закономерности в небольшом количестве блоков и по ним устанавливают сходство.

Существует два основных типа оптических сканеров. Первый делает снимок нужной области пальца при прикосновении к сканеру. Этот тип используется в смартфонах Apple, начиная с iPhone 5s.

Второй тип оптического сканера предполагает проведение по нему пальцем. Он делает серию снимков и программно объединяет их воедино. Такой сканер нашел свое применение в Samsung Galaxy S5. Но в последующих моделях он был заменен на первый тип, который является более удобным, но и более дорогим в силу необходимости использования большей матрицы.

Общим недостатком оптических сканеров является подверженность загрязнению и царапинам. Кроме того, такой сканер можно обмануть с помощью слепка фаланги пальца.

Сегодня они являются хранилищами важной личной и даже финансовой информации. И эта информация нуждается в надежной защите, на страже которой стоит сканер отпечатков пальцев в смартфоне.

Сканер отпечатков пальцев – новая защита данных

В будущем, в наших смартфонах только прибавится личных финансовых данных. Сейчас большинство наших сограждан не используют виртуальные кошельки, привязанные к нашим мобильным устройствам, но со временем удобство бесконтактных платежей заставит и их внимательно присмотреться к ним. А потому защита данных наших банковских карт, которые будут храниться в смартфоне, станет, как никогда актуальной.

До последнего времени мы, защищая мобильные устройства от несанкционированного доступа, полагались на пароли, графические ключи или PIN-коды. Это действительно надежные способы в современных условиях, но и они могут быть взломаны. Как альтернатива им в свое время Apple предложила использовать технологию идентификации пользователя устройства по отпечатку пальца. Попав в смартфоны, сканер отпечатка пальца стремительно завоевал популярность, так что неудивительно, что модели с ним появились и у основных производителей Android-устройств, таких как Samsung, HTC, Huawei и прочих.

Однако именно 2015-й стал самым успешным годом для этой технологии. Сканер отпечатков пальцев перестал быть атрибутом только премиальных, а значит, и дорогих смартфонов. В этом году многие китайские производители снабдили свои недорогие устройства сканерами, таким образом, обеспечив путь технологии в «массы». На конец этого года уже существуют смартфоны по цене около $100 со сканерами отпечатков пальцев. Именно поэтому можно предположить, что в будущем сканер станет таким же неотъемлемым атрибутом смартфона, как камера.

Хорошо это или плохо? У нас нет однозначного ответа. Как и любая другая технология, сканеры отпечатков пальцев смартфона имеют свои положительные и отрицательные стороны. Мы решили провести детальный анализ, что хорошего и что плохого несет в себе эта технология. Тем, кто использует ее или только собирается приобрести смартфон со сканером, возможно, эта информация пригодится.

Преимущества использования сканера отпечатков пальцев

О преимуществах использования технологии идентификации владельца мобильного устройства по отпечатку его пальца, сказано уже немало. Если выделить три основных компонента, то это будут: удобство использования, безопасность и открывающиеся новые возможности. Остановимся поподробнее на каждом из этих компонентов.

Удобство использования сканера

Те, кто впервые столкнулся с таким методом идентификации, отмечают, что использовать его на своем смартфоне очень удобно. Не нужно больше возиться с придумыванием разнообразных паролей, графических ключей или просто PIN-кодов. Всего лишь одно касание и смартфон разблокирован. Это, конечно же, не только экономит время, но и имеет еще одно неоспоримое достоинство – не нужно ничего запоминать.

Так уж бывает в нашей жизни, что пароли часто теряются или забываются. А наши пальцы всегда с нами, и рисунок на них не меняется, так что можно не бояться потери доступа к своему смартфону и к той важной информации, которая на нем хранится.

Новые возможности

К тому же в условиях современности, сканер отпечатка пальца в смартфоне перестал быть просто инструментом его разблокировки. Все чаще производители предлагают нам использовать эту технологию для того, чтобы авторизироваться на любимых сайтах, без ввода логина и пароля. Все больше разработчиков приложений используют сканер для подтверждения покупок в приложении. А системы бесконтактных платежей, такие как Apple Pay или Samsung Pay вообще построены на основе этой технологии, которая обеспечивает конечное подтверждение нужного платежа с привязанной банковской карты.

Безопасность технологии идентификации

Ну и, наверняка, самым весомым преимуществом использования сканеров отпечатков пальцев в смартфонах, является увеличение безопасности. По сути, доступ к мобильному устройству и информации, которая хранится на нем, может получить только владелец.

Общеизвестно, что двух одинаковых отпечатков пальцев не существует, поэтому разблокировка смартфона другим лицом практически невозможна. К тому же остальные способы защиты, такие как пароли, PIN-коды и графические ключи можно либо подсмотреть, либо «взломать», тогда как с отпечатком пальцев этого сделать невозможно.

Конечно, теоретически есть вариант, больше смахивающий на шпионские истории, с получением отпечатка Вашего пальца, например со стакана, и нанесения его на специальную пленку, которая используется при идентификации. Однако на практике, такими методами есть смысл пользоваться, только если Вы очень значимый человек, а на Вашем смартфоне хранится информация «государственного значения». Так что, во многом, сканер отпечатков пальцев безопаснее, чем другие методы сохранения безопасности информации в устройстве.

Но, как и в любой бочке меда, есть своя ложка дегтя, использование сканеров отпечатков пальцев имеет и свои недостатки.

Сканер отпечатков пальцев: о чем стоит задуматься

И как это не пародоксально звучит, основной недостаток сканеров в том, что преподносится, как их основное достоинство – в безопасности. Когда Вы впервые приобретаете смартфон со сканером отпечатков пальцев, при первом включении он попросит Вас оставить свои отпечатки. Данная информация оцифровывается и хранится в памяти смартфона. Специалисты Apple намного лучше поработали над защитой этих данных, чем разработчики ОС Android, но и тут не все так безоблачно.

На самом деле, в Android-смартфонах данные про отпечатки пальцев владельца хранятся в виде незашифрованных файлов в локальной памяти устройства, что делает ее весьма уязвимой для хакеров. Так что на самом деле смартфон может быть менее безопасен, чем может представлять его владелец. Уже неоднократно программисты со всего мира обращали внимание на это, а в середине этого года в сети появилась информация о том, что хакерам удалось «взломать» некоторые смартфоны и добыть эти данные.

Что случится, если Ваш пароль или PIN-код станет известен злоумышленникам? Вы просто его поменяете и таким образом, защитите свои данные. В случае кражи информации про отпечатки пальцев, Вы не сможете ничего сделать, и Ваши данные всегда будут находиться под угрозой несанкционированного доступа.

Как обеспечить безопасность личной информации?

Использовать или нет сканер отпечатков пальцев в смартфоне, каждый может решить самостоятельно. Причем этот вопрос, по всей видимости, встанет перед большинством из нас, поскольку такие сканеры, скорее всего, скоро станут обыденностью и привычным аксессуаром всех без исключения смартфонов.

По нашему мнению, тут важно сохранить баланс между удобством использования и безопасностью. В конце концов, многие из нас вообще не используют никаких инструментов для защиты своих мобильных гаджетов, не желая тратить время на дополнительные действия при разблокировке. Поэтому для них сканер отпечатков пальцев только еще сильнее упростит разблокировку устройства. Для других – это повод задуматься.

Тем, кто хочет надежно защитить персональную информацию, мы можем посоветовать использовать многоуровневую защиту, тем более, что современные смартфоны это позволяют. Например, после ввода пароля, графического ключа или PIN-кода идентифицироваться при помощи отпечатка пальца. Или наоборот, после приложения пальца к сканеру вводить другой ключ.

В конце концов, глупо противится развитию технологий, и лишать себя удобства и комфорта, которое оно несет. Вооружившись необходимой информацией, почерпнутой из этой статьи, и проведя несколько дополнительных действий со своим смартфоном, можно надежно защитить его от доступа к нему посторонних лиц.

А Вы используете сканер отпечатков пальцев в смартфоне? Поделитесь своим опытом в комментариях к статье.