Mūsdienās digitālās tehnoloģijas ir iekļuvušas gandrīz visās mūsu dzīves jomās: ar pāris klikšķiem veicam pirkumus internetā, iemaksājam un izņemam skaidru naudu bankas kartē, veicam dažādas operācijas ar virtuālajiem kontiem, kā arī glabājam savus fotoattēlus un citus datus mākoņglabātuve. Ar visu digitālo tehnoloģiju globalizāciju jautājums par personas datu aizsardzību joprojām ir aktuāls.
Nav noslēpums, ka mūsdienu progresīvie uzbrucēji vairs neizmanto lauzni un galvenās atslēgas, bet gan meistarīgi izmanto tās pašas digitālās tehnoloģijas un programmatūru saviem savtīgiem mērķiem. Viedtālruņi joprojām ir neaizsargāti, jo ar to palīdzību lietotājs bieži piesakās dažādos tiešsaistes pakalpojumos. Un, ja vēl vakar viedtālruņa dati tika aizsargāti ar šablonu vai parolēm, tad pēdējos gados daudzi ražotāji ir sākuši ieviest dažādus biometriskās aizsardzības veidus, kuru pamatā ir atsevišķu cilvēka ķermeņa daļu unikālā uzbūve. Jo īpaši mēs runājam par pirkstu nospiedumiem, sejas ģeometriju, tīkleni, balss identifikāciju. Biometriskā autentifikācija ir diezgan uzticama un ērta aizsardzības metode. Un pats galvenais, jūs neaizmirsīsit šādu “paroli”, to neizspiegosit, un turklāt tā vienmēr ir pa rokai, tā sakot. Šodien mēs runāsim par pirkstu nospiedumu skeneri viedtālrunī jeb, citiem vārdiem sakot, pirkstu nospiedumu skeneri. Interesanti uzzināt, kas ir šī ierīce, kādi ir skeneru veidi un arī kā tā darbojas.
Jāņem vērā, ka identifikācijas process, izmantojot pirkstu nospiedumus, ir līdzvērtīgs visdrošākajām metodēm, ar kurām var apstiprināt lietotāja identitāti. Autentifikācijas precizitātes ziņā pirkstu nospiedumu skenēšana ir otrajā vietā aiz metodes, kas ietver acs tīklenes skenēšanu, kā arī DNS analīzi. Cilvēka pirkstu nospiedumus uz ādas attēlo papilāru raksti, kas ir unikāli katram cilvēkam, un tie parādās dzemdē, divpadsmitajā nedēļā, sinhroni ar nervu sistēmu. Interesanti, ka papilāru rakstus var ietekmēt dažādi faktori, piemēram, tas attiecas uz bērna ģenētisko kodu un citām lietām. Citiem vārdiem sakot, papilāru raksti ir izciļņi un rievas uz ādas, kas veido unikālu un unikālu rakstu. Pat neliels ievainojums vai ādas bojājums nevar “izdzēst” nospiedumu, jo tas ar laiku atjaunosies, ja vien, protams, traumas rezultātā netiks nopūsts puspirksts.
Kā pirkstu nospiedumu skeneris darbojas mūsdienu viedtālrunī?
Pirkstu nospiedumu skeneriem ir divas galvenās funkcijas. Izmantojot pirmo no tiem, skeneris nolasa pirkstu nospiedumu attēlu, bet otrā funkcija pārbauda pirkstu nospiedumu atbilstību datu bāzē esošajiem. Gandrīz visos mūsdienu viedtālruņos tiek izmantoti optiskie skeneri. To darbības princips ir līdzīgs digitālajām kamerām. Attēls tiek uzņemts, izmantojot mikroshēmu, kas ietver gaismas jutīgas fotodiodes, kā arī autonomu apgaismojuma avotu LED matricas veidā, ar kura palīdzību tiek izcelti raksti uz pirksta.
Kad gaisma sasniedz nolasāmo papilāru rakstu, ar fotodiodēm tiek izveidots elektriskais lādiņš, kā rezultātā nākotnes attēlā tiek uzdrukāts atsevišķs pikselis. Izmantojot dažādas intensitātes pikseļus, uz skenera tiek izveidots pirkstu nospiedumu attēls. Turklāt pirms pirksta nospieduma pārbaudes datu bāzē skeneris pārbauda attēla kvalitāti.
Pēc pirksta nospieduma attēla saņemšanas tas tiek analizēts ar speciālu programmatūru, izmantojot sarežģītus algoritmus. Starp citu, tiek analizēti trīs veidu pirkstu nospiedumu modeļi: loka, cilpa un čokurošanās. Pēc tam, kad programmatūra ir noteikusi raksta veidu, tiek identificētas rakstu līniju galotnes (pārrāvumi vai bifurkācijas, ko sauc par papilārlīnijām), jo tās ir unikālas un ar tām var identificēt ierīces īpašnieku. Tālāk seko diezgan sarežģīta analīze, kurā skeneris analizē detaļu stāvokli attiecībā pret otru, sadalot izdruku mikroblokos. Jāatzīmē, ka saskaņošanas procesa laikā skeneris neanalizē nevienu raksta rindiņu. Skeneris nosaka atbilstību atsevišķos blokos un izmanto tos, lai noteiktu līdzību.
Kādi pirkstu nospiedumu skeneri pastāv?
Optiskajiem skeneriem ir divi galvenie veidi. Kas attiecas uz pirmo no tiem, tas noņem vajadzīgo pirksta laukumu, pieskaroties tam tieši skenerim. Šis veids tiek izmantots Apple viedtālruņos, sākot ar iPhone 5s. Attiecībā uz otro veidu mēs atzīmējam, ka šajā gadījumā lietotājs slīd ar pirkstu pār optisko skeneri. Rezultāts ir attēlu sērija, ko programmatūra apvieno vienā. Samsung kādu laiku izmantoja šo veidu savos produktos, tomēr laika gaitā pārgāja uz pirmo veidu, jo tas ir ērtāks, lai gan dārgāks. Optiskā pirkstu nospiedumu skenera galvenais trūkums ir tā neaizsargātība pret skrāpējumiem un piesārņojumu. Varat arī “apvilkt to ap pirkstu”, izmantojot pirksta falangas ģipsi.
Ir arī vērts atzīmēt pusvadītāju tipa pirkstu nospiedumu skeneri, ko viedtālruņos neizmanto vairāku iemeslu dēļ. Viņu maldināt ar pirksta iespaida palīdzību nav iespējams. Cits pirkstu nospiedumu skenera veids ir ultraskaņas skeneris. Tam ir lielas attīstības perspektīvas, un tā darbojas pēc medicīniskās ultraskaņas principa. Ir gandrīz neiespējami to maldināt, jo tas spēj iekļūt ādas epidermas slānī, kas ir unikāls.
Jāpiebilst, ka skenerus var novietot dažādās viedtālruņa daļās. Daudzi ražotāji aizmugurējā panelī uzstāda pirkstu nospiedumu skeneri, pēdējā laikā modē ir sānu mala, un HMD gatavo savu jauno flagmani ar displejā integrētu skeneri.
Gandrīz katrs mazbudžeta viedtālrunis tagad ir aprīkots ar pirkstu nospiedumu skeneri. Lielākā daļa ražotāju apgalvo, ka pirkstu nospiedumu sensoru izmantošana ir ne tikai ērta, bet arī droša.
Mēs visi esam pieraduši izmantot šo tehnoloģiju, lai atbloķētu savus viedtālruņus, taču tā var veikt daudz vairāk noderīgu funkciju. Daudzi uzskata, ka šo tehnoloģiju Apple pirmo reizi izmantoja iPhone 5S. Faktiski no 2002. līdz 2011. gadam pārdošanā nonāca aptuveni 30 tālruņi, kas aprīkoti ar pirkstu nospiedumu sensoru. 2011. gadā Motorola izlaida viedtālruni ar Android operētājsistēmu, kura aizmugurējā vāciņā bija pilnvērtīgs pirkstu nospiedumu skeneris. Tomēr ierīce un jaunā tehnoloģija gandrīz uzreiz tika aizmirsta, un tikai Apple darbinieki spēja atgūt interesi par to.
Kādi pirkstu nospiedumu skeneri pastāv?
Ir vairāki skeneru veidi, no kuriem visizplatītākie ir optiskie. Lielākā daļa ražotāju izmanto šo veidu – tas ir ne tikai visbudžetam draudzīgākais, bet arī visvieglāk īstenojams. Darbības princips ir “fotografēt” un atcerēties pirkstu nospiedumu. Šādiem pirkstu nospiedumu skeneriem ir vairāki trūkumi, jo kvalitāti un reakcijas ātrumu ietekmē skenera piesārņojums, pirksta tīrība un mitrums, kā arī mehānisku bojājumu klātbūtne uz tā. Turklāt tos ir visvieglāk maldināt.
Ultraskaņas pirkstu nospiedumu skeneri pamazām aizstāj savus priekšgājējus. Viņi skenē pirksta virsmu, izmantojot skaņas viļņus. Šī tehnoloģija ir drošāka, reakcijas laiks ir īsāks, netīrumi un ādas bojājumi nav bīstami. Šobrīd vairāki Ķīnas ražotāju populārākie viedtālruņi ir aprīkoti ar šāda veida sensoru.
Pirkstu nospiedumu skenera funkcijas
Neaizmirstiet, ka šodien viedtālrunim ir patiešām ārkārtīgi svarīga loma gandrīz katra cilvēka dzīvē. Šī ir ne tikai ierīce zvanu veikšanai un ziņu rakstīšanai, bet arī reāla personas datu, fotoattēlu, atmiņu, piezīmju un finanšu informācijas glabātuve. Tam visam nepieciešama uzticama aizsardzība, ko nodrošina pirkstu nospiedumu skeneris. Tādējādi tā pirmā funkcija ir spēt viedtālruņa atbloķēšana.
Otro funkciju var izsaukt piekļuvi personīgajiem failiem. Dažos Android viedtālruņos pirkstu nospiedumu pieprasījumu var iestatīt ne tikai atbloķējot ierīci, bet arī atverot noteiktas programmas, piemēram, galeriju, kalendāru vai dokumentus. Turklāt šī funkcija būs noderīga, lai ierobežotu piekļuvi noteiktām finanšu lietojumprogrammām. Atcerieties, cik daudz bērnu iegādājās lietas vai tvertnes tiešsaistes spēlēs, izmantojot savu vecāku viedtālruņus?
Dažos Huawei modeļos varat izmantot pirkstu nospiedumu sensoru atbildēt uz zvanu- jums vienkārši jāpieliek pirksts uz skenera un jāgaida, līdz saruna sāksies. No pirmā acu uzmetiena šī funkcija šķiet ērta, taču, no otras puses, pastāv liela varbūtība nejauši paņemt tālruni.
Apmaksa internetā. Izmantojot īpašas aplikācijas, varat veikt pirkumus interneta veikalos, veikt naudas pārskaitījumus, apmaksāt komunālos maksājumus un daudz ko citu. Izmantojot pirkstu nospiedumu skeneri, varat ievērojami samazināt darījuma laiku un apstiprināt maksājumu, vienkārši pieskaroties pirksta nospiedumam.
Datu pārsūtīšana. Viedtālruņi ir aprīkoti ar daudzām funkcijām, no kurām viena ļauj pārsūtīt failu no ierīces uz ierīci pa gaisu, piemēram, izmantojot Bluetooth. Lai atkārtoti neievadītu paroli, varat apstiprināt darbību, izmantojot pirkstu nospiedumu skeneri.
Izmantojot skeneri, jūs varat izslēgt modinātāju. Darbības princips ir tieši tāds pats kā visos augstākminētajos gadījumos – tiklīdz atskan trauksmes skaņa, vienkārši novietojiet pirkstu uz sensora un signalizācija automātiski izslēgsies. Vienkārši neaizmirstiet iestatīt automātisko atkārtošanu, pretējā gadījumā jūs varat aizmigt.
Cik uzticams ir pirkstu nospiedumu skeneris?
Pirkstu nospiedumu sensorus var pamatoti uzskatīt par uzticamiem. Tomēr hakeri jau ir iemācījušies tos uzlauzt. Visizplatītākais veids ir nofotografēt izdruku (piemēram, uz caurspīdīgas stikla vāzes), izdrukāt to, izmantojot tintes printeri, un pievienot skenerim. Šī metode var darboties tikai ar pirmās paaudzes pirkstu nospiedumu sensoriem.
Lai atbloķētu jaunas paaudzes, jums būs jākļūst gudram - izveidojiet lējumu no silikona. Protams, šīs metodes ir vairāk līdzīgas piemēriem no filmām, taču jums joprojām ir jābūt modram un jārūpējas par savu viedtālruni.
Sveiciens visiem Xiaomi faniem! Mēs sākam jaunu publikāciju sēriju par jūsu viedtālruņu detaļām un to darbību!
Gandrīz visi mūsdienu viedtālruņi ir aprīkoti ar pirkstu nospiedumu skeneri. Bet ne visi zina, kā tas darbojas. Šodien mēs jums pastāstīsim par šo komponentu.
Mēs dzīvojam pasaulē, kurā digitālās tehnoloģijas ir iekļuvušas visos dzīves aspektos. Mēs iepērkamies tiešsaistē, glabājam naudu kartēs un virtuālajos kontos, kā arī glabājam personīgās fotogrāfijas tiešsaistes krātuvē. Tāpēc personas datu aizsardzības jautājums ir aktuālāks nekā jebkad agrāk. Visbeidzot, ja uzbrucēji iegūst piekļuvi personas datiem, tas var radīt lielas problēmas. Viedtālruņi šajā ziņā ir īpaši neaizsargāti, jo tie nodrošina piekļuvi daudziem tiešsaistes pakalpojumiem. Šim nolūkam lielākā daļa ražotāju ražo viedtālruņus ar pirkstu nospiedumu skenera funkciju, lai aizsargātu lietotāju personas datus. Viedtālruni var viegli pazaudēt, un šajā gadījumā uzbrucēji var tam īslaicīgi piekļūt. Vairumā gadījumu viedtālruņa dati tiek aizsargāti, izmantojot paroles vai kombinācijas taustiņus. Bet tas ne vienmēr ir droši un uzticami. Biometriskā aizsardzība ir jauns posms mūsdienu sīkrīku aizsardzībā, kura pamatā ir dažu mūsu ķermeņa daļu unikalitāte. Piemēram, zīlītes, tīklene, sejas ģeometrija, balss, pirkstu nospiedumi. Ar biometriskās autentifikācijas palīdzību jūs varat nodrošināt uzticamu un ērtu aizsardzību. Bet tas ne vienmēr ir piemērots un ne vienmēr drošs (vairāk par to vēlāk). Šādu “paroli” nevar aizmirst vai izspiegot, to ir ārkārtīgi grūti viltot, un tā vienmēr atrodas tuvumā. Parunāsim par pirkstu nospiedumu skenera darbības principu un iespējām. Šīs identifikācijas metodes pamatā ir unikāls pirkstu papilārais modelis.
Tas ir viegli lietojams, uzticams un daudzpusīgs, to ir grūti viltot (izmantojot izdruku vai fotoattēlu (2. metode ir vēl grūtāk)) Pirkstu nospiedumu atpazīšana tiek veikta, izmantojot īpašu skeneri, kas nolasa papilāru rakstu, pārveido to un salīdzina to ar paraugu. Ir trīs galvenās skenēšanas metodes.
Pirkstu nospiedumu skeneru veidi
1. Optiskais.
Šis skeneris ir maza digitālā kamera. Gaisma no LED tiek atstarota no pirksta un saskaras ar gaismas jutīgu matricu, kas pārvērš optisko signālu digitālā. Ierīce nolasa, analizē un salīdzina nevis izdruku, bet gan ģeometriju: attālumu starp līnijām, formu un noapaļošanu. Ir divu veidu optiskie skeneri. Pirmais nofotografē vēlamo pirksta apgabalu, kad lietotājs pieskaras skenerim. 
Ja izmantojat otrā veida optisko skeneri, velciet ar pirkstu pāri skenerim. Skeneris uzņem attēlu sēriju un programmatūras līmenī apvieno tos vienā. Šī metode ir pazīstama kā aizkavētās darbības (bīdīšanas) metode. Tas tiek izmantots Samsung Galaxy S5, taču uzņēmums atteicās no šī skenera nākamajos modeļos. Pirmā veida optiskais skeneris ir dārgāks nekā otrais (lēnas darbības), jo tas izmanto lielāku sensoru, lai izveidotu pilnu pirkstu nospieduma attēlu, bet tajā pašā laikā tas ir ērtāk gala lietotājam. Visizplatītākais optisko skeneru trūkums ir to jutīgums pret netīrumiem, skrāpējumiem un pirksta fiziskais stāvoklis (piemēram, mitrums). Turklāt šādu skeneri var apmānīt, izmantojot pirkstu nospieduma attēlu, ko veiksmīgi pierādīja hakeru grupa Chaos Computer Club. Viņi augstā izšķirtspējā nofotografēja pirkstu nospiedumu uz stikla, izdrukāja uz lāzerprintera, piepildīja ar šķidru lateksu, un pēc žāvēšanas skeneris nospiedumu atpazina ne sliktāk par īstu pirkstu nospiedumu. Tādējādi bija iespējams apiet Samsung un Apple izveidotās ierīces aizsardzību.
2. Skeneris uz pusvadītāju bāzes (silīcija).
Šis skeneris ir izstrādāts, ņemot vērā faktu, ka pusvadītāji saskares punktos var mainīt savas īpašības. Šie skeneri var būt dažāda veida: kapacitatīvie, radiofrekvences, termiskie. Mūsdienu viedtālruņos tos neizmanto, iespējams, ieviešanas sarežģītības dēļ, ņemot vērā mobilo sīkrīku mazo izmēru un augstās izmaksas. Šīs tehnoloģijas lielā priekšrocība ir tā, ka to nevar apmānīt nospiedums. 
3. Ultraskaņas skeneris.
Mūsuprāt, šis ir pagaidām visdaudzsološākais pirkstu nospiedumu skeneris. Ultraskaņas skeneri darbojas pēc ultraskaņas principa un rada vizuālu pirkstu nospieduma attēlu. Skaņas viļņi tiek ģenerēti, izmantojot pjezo sensoru. Tie krīt uz pirksta un atstaroto atbalss signālu fiksē speciāli sensori. Atšķirībā no optiskās attēlveidošanas, šie skeneri izmanto augstas frekvences skaņas viļņus, kas spēj iekļūt unikālajā ādas epidermas slāņa struktūrā. 
Tam nav nepieciešams, lai pirksts būtu tīrs, sauss vai neskarts. Ultraskaņas skeneri nevar apmānīt ar pirkstu nospiedumu attēlu, jo tas rada trīsdimensiju ādas attēlu un arī reģistrē pulsu. 2018. gada martā Qualcomm prezentēja savu izstrādi, kuras pamatā ir šī tehnoloģija.
Papildu procesors ir atbildīgs par skenētā pirksta nospieduma apstrādi, un konvertētais kods tiek glabāts tikai un vienīgi īpaši izolētā vietā. Izmantojot pirkstu nospiedumu skeneri, varat atbloķēt viedtālruni un pieteikties dažādās maksājumu sistēmās, uzņemt fotoattēlu un daudz ko citu. Tam ir pievienotas arī dažādas trešo pušu lietojumprogrammas. Lietotnē G Pay ir pievienotas maksājumu funkcijas, izmantojot pirkstu nospiedumu un skeneri, lai aizsargātu datus no trešo pušu programmām.
Secinājums
Android viedtālruņos pirkstu nospiedumu skeneris pirmo reizi tika pievienots Motorola Atrix 4G, taču tā neērtā dizaina dēļ tas nebija populārs. Samsung flagmanis Galaxy S5 bija izrāviens. Izmantojot pirkstu nospiedumu skeneri, jūs varat ne tikai atbloķēt viedtālruni, bet arī pieteikties PayPal maksājumu sistēmā. Turklāt, pateicoties tā funkcionalitātei, skeneris varētu izmantot trešo pušu lietojumprogrammas. Taču tā kā pirkstu nospiedumi tiek skenēti (lēnas darbības metode), Samsung S5 izmantotajam risinājumam trūka pirkstu nospiedumu pieteikšanās funkcijas. 
Apple operētājsistēmu rakstura dēļ tās pretļaundabīgo programmu risinājums ir izturīgāks. Jāatzīmē, ka Android sistēmām, kas jaunākas par 6. versiju, nebija šīs autentifikācijas metodes vietējā atbalsta. Tikai ar Android Marshmallow Google ir ieviesis vietējo pirkstu nospiedumu skenera atbalstu tieši sistēmā. Jaunajā OS versijā izstrādātājiem bija vieglāk ieviest skenera atbalsta lietojumprogrammas, jo bija pietiekami pievienot atbalstu sistēmas API. Tagad ražotājam nebija jāizstrādā risinājumi no nulles vai jāpielāgo gatava programmatūra, kas nebija kvalitatīva vai ērta lietošanai.
Šobrīd pirkstu nospiedumu skenera modulis vairs nav viedtālruņu tirgus vadošo spēlētāju flagmaņu priekšrocība. Šo tendenci pamanīja gandrīz visi ražotāji, un skeneris sāka parādīties pat budžeta modeļos.
Bet tagad mēs vairs neiesakām izmantot šādu biometrisko drošības sistēmu maksājumu sistēmām vai personas informācijas glabāšanai. Pierādījums tam ir daudzi piemēri, kā apiet šāda veida aizsardzību. Varbūt ultraskaņas ehogrāfijas tehnoloģijas ieviešana palīdzēs novērst šo problēmu. Bet kā veids, kā atbloķēt viedtālruni un pasargāt sevi no svešiniekiem, pirkstu nospiedumu skeneris ir lieliska iespēja.
Pirkstu nospiedumu sensori mūsdienās ir pārsnieguši augstākās klases viedtālruņu segmentu; papildu aparatūras aizsardzības tehnoloģiju var ieviest pat salīdzinoši lētās vidējās cenu kategorijas ierīcēs. Kopš tehnoloģijas ienākšanas tirgū tā ir piedzīvojusi būtiskas evolucionāras izmaiņas, tāpēc šeit ir pārskats par tirgū pieejamajiem pirkstu nospiedumu sensoriem, norādot atšķirības starp tiem.
Optiskie skeneri
Vecākā pirkstu nospiedumu tveršanas un salīdzināšanas metode. 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 rada kontrastējošākus attēlus nekā parastā kamera. Tie parasti ietver lielu skaitu diožu collā, lai skaidrāk parādītu tuvās detaļas. Šobrīd pirksts tiek skenēts, skeneris atrodas tumsā, tāpēc optiskajos skeneros “uz borta” ir arī gaismas diodes, kas skenēšanas laikā darbojas kā zibspuldze. Šāda iekšējā ierīce viedtālrunim piešķirs papildu biezuma milimetrus un negatīvi ietekmēs galīgo formas faktoru.
Optisko skeneru galvenais trūkums ir to neuzticamība. Ar to palīdzību tiek iegūts tikai divdimensiju attēls, šādu skeneri var “apmānīt” ar citu labas kvalitātes attēlu vai no tā mākslīgi izveidotu izdruku. Jums nevajadzētu uzticēties 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. Nepieciešamība pastiprināt drošību ir novedusi pie viedtālruņu vienbalsīgas pārejas uz kondensatora skeneriem.
Kondensatoru skeneri
Visizplatītākais pirkstu nospiedumu sensora veids. Un atkal nosaukums dod galveno komponentu, ja, protams, jūs zināt nedaudz par elektroniku - kondensatoru. Tā vietā, lai izveidotu tradicionālu pirkstu nospiedumu attēlu, kondensatoru skeneri izmanto mazu kondensatoru blokus, lai savāktu informāciju par pirkstu nospiedumu. Ja jūs pievienojat vadošai platei kondensatorus, kas spēj uzglabāt elektrisko lādiņu, tas ļaus tos izmantot, lai nolasītu pirkstu nospiedumu datus. Uzlāde kondensatoros nedaudz mainīsies, kad pirksts pieskaras platei, un tajā pašā laikā gaisa sprauga lādiņu atstās relatīvi nemainīgu. Lai izsekotu izmaiņām, tiek izmantota operētājsistēmas pastiprinātāja integrācijas shēma, un izmaiņas pēc tam var reģistrēt ar analogā-digitālā signāla pārveidotāju.
Kad digitālā informācija ir skenēta, to var analizēt, lai noteiktu atšķirīgus un unikālus pirkstu nospiedumu raksturlielumus, kurus var saglabāt vēlākai salīdzināšanai. Šādu sensoru ir daudz grūtāk “maldināt” nekā optisko. Rezultātus nevar reproducēt attēlā, un tos ir ļoti grūti viltot ar jebkādiem mākslīgiem pirkstu nospiedumiem: dažādi materiāli radīs dažādas izmaiņas kondensatora lādiņā. Vienīgo drošības risku var radīt programmatūras vai aparatūras uzlaušanas iespēja.
Izveidojot pietiekami lielu šādu kondensatoru masīvu (simtiem, ja ne tūkstošiem kondensatoru vienā skenerī), ir iespējams iegūt ļoti detalizētus pirkstu nospieduma izciļņu un rievu attēlus, izmantojot tikai elektriskos signālus. Pēc analoģijas ar optiskajiem sensoriem vairāk kondensatoru nodrošinās augstāku skenera izšķirtspēju un paaugstinās aizsardzību līdz noteiktam līmenim.
Sakarā ar lielāku komponentu skaitu ķēdē, kondensatoru skeneri var būt dārgāki. Daži sākotnējie dizaini mēģināja samazināt nepieciešamo kondensatoru skaitu, izmantojot "vilkšanas" skenerus, kas saņēma informāciju no mazāk kondensatora elementiem un ātri atjaunināja rezultātus, kad ar pirkstu tika pārvilkts pāri sensoram. Metode bija diezgan sarežģīta un bieži vien prasīja vairākus mēģinājumus, lai veiksmīgi skenētu. Par laimi, mūsdienās ir izplatīta vienkāršāka sensora darbības shēma: pietiek ar vienkāršu nospiešanu un turēšanu.
Ultraskaņas skeneri
Jaunākā pirkstu nospiedumu tehnoloģija, kas pirmo reizi ieviesta Le Max Pro viedtālrunī. Svarīga loma tajā bija Qualcomm un Sense ID tehnoloģijai. Lai faktiski savāktu pirkstu nospiedumu informāciju, aparatūras platformā ir iekļauts ultraskaņas raidītājs un uztvērējs. Ultraskaņas impulss tiek pārraidīts caur pirkstu, kas novietots uz skenera. Tas tiek daļēji absorbēts un daļēji pārsūtīts atpakaļ uz sensoru atkarībā no bumbuļiem, porām un citām detaļām, kas ir unikālas katram pirksta nospiedumam.
Nav mikrofona, lai nolasītu atgriešanās signālu; tā vietā tiek izmantots sensors, kas var nolasīt mehānisko spriegumu, lai aprēķinātu atgriešanās signāla intensitāti dažādās sensora vietās. Skenēšana ilgākā laika periodā ļauj nolasīt papildu informāciju, kas savukārt var nodrošināt detalizētu skenētā pirksta nospieduma 3D 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, taču papildu komponentiem un programmatūrai var būt liela nozīme produktu atšķiršanā patērētājiem pieejamā veiktspējas un funkcionalitātes ziņā.
Fiziskajam skenerim ir pievienota īpaša mikroshēma, kas interpretē skenēto informāciju un nosūta to vajadzīgajā formātā viedtālruņa procesoram. Dažādi ražotāji izmanto algoritmus, lai noteiktu galvenos pirkstu nospiedumu raksturlielumus, kas nedaudz atšķiras pēc ātruma un precizitātes.
Parasti šie algoritmi "meklē" vietu, kur beidzas izciļņi un līnijas vai kur izciļņa sadalās divās daļās. Kopā šīs un citas atšķirīgās iezīmes sauc par pirkstu nospiedumu veidni vai detalizētu pirkstu nospiedumu ievades protokolu. Ja skenētajā pirksta nospiedumā sakrīt vairākas no šīm funkcijām, pirksta nospiedums tiks uzskaitīts kā atbilstība. Tā vietā, lai katru reizi salīdzinātu visu pirksta nospiedumu, veidnes funkciju salīdzināšana samazina apstrādes jaudu, kas nepieciešama, lai identificētu pirkstu nospiedumu, palīdz izvairīties no kļūdām, kad pirksta nospiedums ir izsmērēts, kā arī ļauj skenēt pirkstu, kas atrodas ārpus centra vai tikai tā daļu. pirkstu nospiedums.
Protams, 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 uzglabāt īpašā fiziskā mikroshēmā, izmantojot uzticamās izpildes vides (TEE) tehnoloģiju, kuras pamatā ir TrustZone. Šī drošā krātuve tiek izmantota arī citiem kriptogrāfijas procesiem un tieši sazinās ar drošiem aparatūras komponentiem, piemēram, pirkstu nospiedumu sensoru, lai novērstu programmatūras pārtveršanas mēģinājumus. Apstiprinātai nepersoniskai informācijai, piemēram, parolei, var piekļūt tikai lietojumprogrammas, kas izmanto TEE klienta API.
Secure MSM arhitektūrā ir iebūvēts līdzīgs Qualcomm risinājums, Apple līdzīgu projektu sauc par “Secure Enclave”, taču tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu principu – informācijas glabāšana atsevišķā procesora daļā, kurai nevar piekļūt darbinātās aplikācijas. parastās darbības vides sistēmās. Kā daļa no FIDO (Fast Identity Online) alianses ir izstrādāti spēcīgi kriptogrāfijas protokoli, kas ļauj izmantot šīs ar aparatūru aizsargātās zonas autentifikācijai starp aparatūru un pakalpojumiem bez paroles. Tāpēc varat pieteikties 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 tam, lai būtu jāatceras neskaitāmas paroles un lietotājvārdi, un nepārtraukta drošu mobilo maksājumu sistēmu attīstība nozīmē, ka šie skeneri nākotnē kļūs par izplatītākiem un svarīgākiem drošības rīkiem.
Tātad, kas ir pirkstu nospiedumu skeneris?
Šis ir biometriskās drošības tehnoloģijas veids, kas izmanto aparatūras un programmatūras metožu kombināciju, lai atpazītu lietotāja pirkstu nospiedumu. Tas identificē un autentificē personas pirkstu nospiedumus, lai atļautu vai liegtu piekļuvi viedtālrunim, lietotnei un citām vietām, kurām nepieciešama aizsardzība pret nevēlamiem traucējumiem. Ir daudzi citi veidi, kā aizsargāt personisko informāciju, piemēram: biometrijas dati, varavīksnenes skenēšana, tīklenes skenēšana, sejas elementu skenēšana un tā tālāk, līdz pat īpašai asins vai gaitas pārbaudei. Starp citu, gaitas analīze tika demonstrēta filmu sērijā Neiespējamā misija ar Tomu Krūzu. Daži viedtālruņi pat izmanto varavīksnenes skeneri, taču šīs funkcijas ieviešana, protams, ir tālu no ideāla. Kāpēc pirkstu nospiedumu skeneris? Tas ir vienkārši: pirkstu nospiedumu skenēšanas dēļi ir diezgan lēti un viegli ražojami un lietojami. Pieskarieties skenerim, un jūsu Redmi Note 3 ir uzreiz atbloķēts un gatavs lietošanai.
Tāpat kā ir dažāda veida biometriskās drošības tehnoloģijas, pirkstu nospiedumu skeneriem ir dažādas tehnoloģijas un ieviešanas metodes. Ir trīs veidu pirkstu nospiedumu skeneri:
- Optiskie skeneri;
- Kapacitatīvie skeneri;
- Ultraskaņas skeneri.
Optiskie skeneri
Optiskie pirkstu nospiedumu skeneri ir vecākā metode pirkstu nospiedumu uztveršanai un salīdzināšanai. Kā jūs varētu nojaust pēc nosaukuma, šīs metodes pamatā ir pirkstu nospieduma optiskā attēla uzņemšana. Būtībā tā ir pirksta nospieduma fotogrāfija, kas pēc uzņemšanas tiek apstrādāta, izmantojot īpašus algoritmus, lai noteiktu unikālus virsmas rakstus, piemēram, izciļņus un unikālas cirtas, analizējot attēla gaišākos un tumšākos apgabalus.
Tāpat kā viedtālruņa kamerai, šiem sensoriem ir ierobežota izšķirtspēja, un jo augstāka ir izšķirtspēja, jo smalkākas raksta detaļas sensors var saskatīt uz pirksta, jo lielāka ir drošība. Tomēr šiem sensoriem ir daudz lielāks kontrasts nekā parastajai kamerai. Parasti tiem ir ļoti liels diožu skaits collā, lai uzņemtu attēlus no tuva attāluma. Bet, uzliekot pirkstu uz skenera, tā kamera neko neredz, jo ir tumšs, jūs iebilstat. Pa labi. Tāpēc optiskajos skeneros ir arī veseli gaismas diožu bloki kā zibspuldze, kas apgaismo skenēšanas zonu. Acīmredzot šis dizains ir pārāk apjomīgs priekš telefona, kur korpusa tievumam ir liela nozīme.
Optisko skeneru galvenais trūkums ir tas, ka tos ir diezgan viegli apmānīt. Optiskie skeneri uzņem tikai 2D attēlus. Daudzi ir redzējuši, kā ar vienkāršu manipulāciju palīdzību ar to pašu PVA līmi vai vienkārši ar kvalitatīvu fotogrāfiju tiek uzlauzts skeneris un tiek iegūta pieeja jūsu svarīgajiem dokumentiem vai kaķiem. Tāpēc šāda veida drošība nav piemērota viedtālruņiem.
Tāpat kā tagad varat atrast viedtālruņus ar pretestības ekrāniem, jūs varat atrast arī optiskos pirkstu nospiedumu skenerus. Tos joprojām izmanto daudzās jomās, izņemot tās, kur nepieciešama reāla drošība. Pēdējā laikā, attīstoties tehnoloģijām un pieaugot pieprasījumam pēc nopietnākas drošības, viedtālruņi ir vienbalsīgi pārņēmuši un izmanto kapacitatīvos skenerus. Tie tiks apspriesti turpmāk.
Kapacitatīvie skeneri
Mūsdienās šis ir visizplatītākais pirkstu nospiedumu skenera veids. Kā norāda nosaukums, kondensators ir kapacitatīvā skenera galvenais skenēšanas modulis. Tā vietā, lai izveidotu tradicionālu pirkstu nospiedumu attēlu, kapacitatīvie skeneri izmanto sīku kondensatoru ķēžu blokus, lai savāktu pirkstu nospiedumu datus. Kondensatori uzglabā elektrisko lādiņu, un, novietojot pirkstu uz skenera virsmas, kondensatorā uzkrātais daudzums nedaudz mainīsies tajās vietās, kur raksta izciļņa pieskaras plāksnei, un saglabāsies relatīvi nemainīga tur, kur atrodas ieplakas. modelis ir pretējs. Lai izsekotu šīm izmaiņām, tiek izmantota op-amp integratora shēma, kuras pēc tam var ierakstīt ar A/D pārveidotāju.
Kad pirkstu nospiedumu dati ir iegūti, tie tiek pārveidoti digitālos datos un tiek meklēti atšķirīgi un unikāli pirkstu nospieduma atribūti, kurus savukārt var saglabāt salīdzināšanai vēlāk. Šīs tehnoloģijas galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ir daudz labāka par optiskajiem skeneriem. Skenēšanas rezultātus nevar reproducēt ar attēlu, un to ir neticami grūti maldināt, izmantojot protezēšanu, tas ir, pirkstu nospiedumu uzmetumu. Kā rakstīts iepriekš, tas ir tāpēc, ka, atpazīstot pirkstu nospiedumu, tiek reģistrēti nedaudz atšķirīgi dati, proti, izmaiņas kondensatora lādiņā. Vienīgais reālais drošības apdraudējums rodas no jebkādas aparatūras vai programmatūras manipulācijām.
Kapacitatīvie pirkstu nospiedumu skeneri izmanto diezgan lielus šo kondensatoru blokus, parasti simtiem, ja ne tūkstošiem, vienā skenerī. Tas ļauj iegūt ļoti detalizētu pirkstu nospieduma izciļņu un ieleju attēlu. Tāpat kā optiskajos skeneros, lielāks kondensatoru skaits nodrošina augstāku skenera izšķirtspēju, paaugstinot atpazīšanas precizitāti un attiecīgi arī drošības līmeni līdz pat mazāko punktu atpazīšanai.
Tā kā pirkstu nospiedumu atpazīšanas shēmā ir lielāks komponentu skaits, kapacitatīvie skeneri parasti ir nedaudz dārgāki nekā optiskie skeneri. Sākotnējās kapacitatīvo skeneru iterācijās 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, nācās vairākas reizes pielikt pirkstu. Par laimi, mūsdienās šī tehnoloģija jau ir pilnveidota, un pat izveicīgs lietotājs būs apmierināts. Ir vērts atzīmēt, ka, ja pirksts ir netīrs vai pārāk slapjš/taukains, kapacitatīvais skeneris dažkārt nespēs atpazīt pirkstu nospiedumu. Tomēr vai viņi joprojām mazgā rokas? :)
Ultraskaņas skeneri
Ultraskaņas pirkstu nospiedumu skeneri šobrīd ir jaunākā pirkstu nospiedumu atpazīšanas tehnoloģija. Šāda veida skeneris pirmo reizi tika izmantots viedtālrunī Le Max Pro. Šajā tālrunī tiek izmantotas amerikāņu kompānijas Qualcomm tehnoloģijas ar savu Sense ID.
Ultraskaņas skeneris izmanto ultraskaņas raidītāju un uztvērēju, lai atpazītu pirkstu nospiedumus. Ultraskaņas impulss tiek pārraidīts tieši uz pirkstu, kas novietots skenera priekšā. Daļa no šī impulsa tiek absorbēta, daļa atgriežas uztvērējā un tiek tālāk atpazīta atkarībā no pirkstu nospieduma izciļņiem, ielejām un citām detaļām, kas ir unikālas katram pirkstam. Ultraskaņas skeneros sensoru, kas nosaka mehānisko spriegumu, izmanto, lai aprēķinātu atgriešanās ultraskaņas impulsa intensitāti dažādos skenera punktos. Ilgāka skenēšana ļauj iegūt papildu pirkstu nospiedumu dziļuma datus, kā rezultātā tiek iegūti ļoti detalizēti skenētā pirksta nospieduma 3D attēli. 3D tehnoloģijas izmantošana šajā skenēšanas metodē padara to par drošāko alternatīvu kapacitatīviem skeneriem. Vienīgais šīs tehnoloģijas 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 vadošajā Mi5 neizmantoja ultraskaņas skeneri.
Pirkstu nospiedumu apstrādes algoritmi
Lai gan lielākā daļa pirkstu nospiedumu skeneru ir balstīti uz ļoti līdzīgiem aparatūras principiem, papildu komponentiem un programmatūrai var būt liela nozīme pirkstu nospiedumu atpazīšanā. Dažādi ražotāji izmanto vairākus dažādus algoritmus, kas būs “ērtākie” konkrētam procesora modelim un operētājsistēmai. Attiecīgi dažādu ražotāju pirkstu nospiedumu galveno raksturlielumu noteikšanas ātrums un precizitāte var atšķirties.
Parasti šie algoritmi meklē vietu, kur grēdas un siles beidzas, krustojas un sadalās divās daļās. Kopā apdrukas raksta iezīmes tiek sauktas par “miniutijām”. Ja skenētais pirkstu nospiedums sakrīt ar vairākiem “sīkumiem”, tas tiks uzskatīts par atbilstību. Kam tas paredzēts? Tā vietā, lai katru reizi salīdzinātu veselus pirkstu nospiedumus, salīdzināšana pa minūtēm samazina apstrādes jaudu, kas nepieciešama katra pirksta nospieduma apstrādei un identificēšanai. Arī šī metode palīdz izvairīties no kļūdām, skenējot pirkstu nospiedumu, un, pats galvenais, kļūst iespējams pilnībā neuzlikt pirkstu. Tu taču nekad neliec pirkstu tieši tā, vai ne? Protams, nē.
Šī informācija ir jāuzglabā drošā vietā savā ierīcē un pietiekami tālu no koda, kas varētu apdraudēt skenera uzticamību. Tā vietā, lai saglabātu lietotāja datus tiešsaistē, procesors droši saglabā pirkstu nospiedumu informāciju fiziskajā mikroshēmā TEE (uzticamā izpildes vidē). Šī drošā zona tiek izmantota arī citiem kriptogrāfijas procesiem un tieši piekļūst drošības aparatūras platformām, piemēram, tam pašam pirkstu nospiedumu skenerim, lai novērstu jebkādu programmatūras uzraudzību un jebkādu ielaušanos. Šie algoritmi dažādiem ražotājiem var atšķirties vai pat var tikt organizēti atšķirīgi, piemēram, Qualcomm ir Secure MCM arhitektūra, bet Apple ir Secure Enclave, taču tie visi ir balstīti uz vienu un to pašu principu šīs informācijas glabāšanai atsevišķā daļā. no procesora.
Pirkstu nospiedumu skeneri ir kļuvuši par diezgan drošu alternatīvu neskaitāmu pieteikšanās vārdu un paroļu atcerēšanai, un drošiem maksājumu darījumiem skeneri galu galā kļūs par ļoti izplatītu un svarīgu drošības rīku.
Produkti, kas jūs varētu interesēt:
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.
Rostest ir sertifikācijas zīme, kas garantē, ka ierīce atbilst visām Krievijas vides aizsardzības un lietotāju veselības normām un standartiem. Šī zīme nenozīmē nekādas papildu atšķirības vai priekšrocības salīdzinājumā ar citām ierīcēm.
Globālā versija nozīmē, ka produkts ir izlaists pasaules tirgū un atbilst starptautiskajiem kvalitātes standartiem.