Как работает сканер отпечатков пальцев на телефоне. Новый ультразвуковой сканер отпечаток пальцев от Qualcomm

Так что же такое сканер отпечатков пальцев?

Это тип биометрической технологии безопасности, которая использует комбинацию аппаратных и программных методов дли распознавания отпечатка пальца пользователя. Он идентифицирует и проверяет подлинность отпечатков пальцев человека, чтобы разрешить или запретить доступ к смартфону, приложению и другим местам, которые нуждаются в защите от нежелательного вмешательства. Есть много других способов защиты персональной информации, такие как: биометрия, сканирование радужной оболочки глаза, сканирование сетчатки глаза, сканирование черт лица и так далее вплоть до спец анализа крови или походки. Кстати, анализ походки был продемонстрирован в фильме серии Миссия Невыполнима с Томом Крузом. В некоторых смартфонах даже используется сканер радужной оболочки глаза, но реализация этой фичи, естественно, далека от идеала. Почему именно сканер отпечатков? Все просто: платы для сканирования отпечатков довольно дешевы и просты как в изготовлении так и в использовании. Прикоснулся к сканеру и твой Redmi Note 3 мгновенно разблокирован и готов к работе.

Как существуют разные виды технологий биометрической безопасности, так и типы сканеров отпечатков пальцев имеют разные технологии и способы реализации. Всего существует три вида сканеров отпечатков:

1. Оптические сканеры;
2. Емкостные сканеры;
3. Ультразвуковые сканеры.

Оптические сканеры

Оптические сканеры отпечатков пальцев являются самым старым методом захвата и сравнения отпечатков пальцев. Как нетрудно догадаться из названия, этот метод основан на захвате оптического изображения отпечатка. По сути, это фотография отпечатка пальца, которая после захвата обрабатывается с использованием специальных алгоритмов для обнаружения уникальных узоров на поверхности, таких как гребней и уникальных завиток, анализируя самые светлые и темные участки изображения.

Так же как и камера в смартфоне, эти датчики имеют конечное разрешение и чем выше это разрешение, тем более мелкие детали узора датчик сможет различить на вашем пальце, тем выше безопасность. Тем не менее сенсоры этих датчиков имеют намного больший контраст, чем обычный фотоаппарат. Как правило, они имеют очень большое количество диодов на дюйм, чтобы захватывать изображение на близком расстоянии. Но когда прикладываешь палец к сканеру, то его камера ничего не видит, ведь темно, возразите вы. Верно. Поэтому оптические сканеры также имеют целые массивы светодиодов в качестве вспышки, чтобы осветить область сканирования. Очевидно, такая конструкция слишком громоздкая для телефона, где тонкость корпуса играет важную роль.

Основным недостатком оптических сканеров является то, что их довольно легко обмануть. Оптические сканеры захватывают только 2D изображение. Многие видели как с помощью незамысловатых манипуляций с тем же клеем ПВА или просто с качественной фотографией взламывается сканер и доступ к вашим важным документам или котикам получен. Поэтому этот тип обеспечения безопасности не подходит для смартфонов.

Так же как и сейчас вы можете найти смартфоны с резистивным экраном, вам могут встретиться и оптические сканеры отпечатков. Их еще используют в многих сферах, кроме тех, где нужна реальная безопасность. В последнее время с развитием технологий и увеличением спроса на более серьезную безопасность, смартфоны единогласно приняли и используют емкостные сканеры. Речь о них пойдет ниже.

Емкостные сканеры

Это наиболее часто встречающийся тип сканера отпечатков пальцев на сегодняшний день. Как видно из названия, конденсатор является основным модулем для сканирования в емкостном сканере. Вместо того, чтобы создавать традиционное изображение отпечатка пальца, емкостные сканеры используют массивы крошечных цепей конденсатора для сбора данных о отпечатках. Конденсаторы хранят электрический заряд и, приложив палец к поверхности сканера, накапливаемый в конденсаторе будет слегка изменен в тех местах, где гребень на узоре прикасается к пластине, и останется относительно неизменным, где наоборот впадины на узоре. Схема интегратора операционного усилителя используется для отслеживания этих изменений, которые затем могут быть записаны с помощью преобразователя в аналого-цифровой.

После того, как данные о отпечатке были захвачены, данные преобразуются в цифровые и уже в них ведется поиск отличительных и уникальных атрибутов отпечатка пальца, которые в свою очередь могут быть сохранены для сравнения на более позднем этапе. Главный плюс этой технологии в том, что она намного лучше оптических сканеров. Результаты сканирования не могут быть воспроизведены с изображением и его невероятно сложно обмануть с помощью протезирования, то есть слепка отпечатка. Как написано выше, это потому, что при распознавании отпечатка записываются несколько иные данные, а именно, изменения заряда на конденсаторе. Единственная реальная угроза безопасности исходит от любого аппаратного или программного вмешательства.

В емкостных сканерах отпечатков используют достаточно большие массивы этих конденсаторов, как правило сотник, если не тысячи в одном сканере. Это позволяет с высокой степенью детализировать изображение гребней и впадин отпечатка пальца. Так же как и в оптических сканерах большее количество конденсаторов обеспечивает более высокое разрешение сканера, повышая точность распознавания и, соответственно, уровень безопасности, вплоть до распознавания мельчайших точек.

Из-за большего количества компонентов в цепи распознавания отпечатка емкостные сканеры обычно немного дороже оптических. В ранних итерациях емкостных сканеров многие производители пытались уменьшить стоимость, сократив количество конденсаторов, необходимых для распознавания отпечатка. Такие решения были почти всегда не очень успешными и многие пользователи жаловались на качество распознавания, ведь приходилось несколько раз прикладывать палец, чтобы отсканировать отпечаток. К счастью, в наши дни эта технология уже доведена до ума и даже привередливый пользователь останется доволен. Стоит заметить, что если палец грязный или слишком влажный/жирный, то и емкостный сканер иногда не сможет распознать отпечаток. Впрочем, все же моют руки?:)

Ультразвуковые сканеры

Ультразвуковые сканеры отпечатков пальцев на данный момент являются новейшими технологиями распознавания отпечатков. Впервые данный тип сканера был использован в смартфоне Le Max Pro. В этом телефоне используются технологии американской компании Qualcomm с ее Sense ID.

Для распознавания отпечатка ультразвуковой сканер использует ультразвуковой передатчик и приемник. Ультразвуковой импульс передается непосредственно на палец, который помещен перед сканером. Часть этого импульса поглощается, а часть возвращается к приемнику и далее распознается в зависимости от гребней, впадин и других деталей отпечатка, которые являются уникальными для каждого пальца. В ультразвуковых сканерах датчик, который обнаруживает механическое напряжение, используется для расчета интенсивности возвращающегося ультразвукового импульса в различных точках на сканере. Сканирование в течение более продолжительного времени позволяет распознать дополнительные данные по глубине отпечатка, которые будут захвачены, и дадут в результате очень подробные 3D изображения отсканированного отпечатка пальца. Использование 3D технологии в этом методе сканирования делает его наиболее безопасной альтернативой емкостным сканерам. Единственный минус данной технологии в том, что на данный момент она еще не отработана и слишком дорогая. Первые смартфоны с такими сканерами являются первопроходцами в этой сфере. По этой же причине Xiaomi не стала использовать ультразвуковой сканер в своем флагмане Mi5.

Алгоритмы обработки отпечатков

Хоть, большинство сканеров отпечатков и основаны на очень схожих аппаратных принципах, дополнительные компоненты и программное обеспечение может играть важную роль в распознавании отпечатков. Различные производители используют несколько различных алгоритмов, которые будут наиболее “удобны” для конкретной модели процессора и операционной системы. Соответственно, у различных производителей определение ключевых характеристик отпечатков пальцев может различаться по скорости и точности.

Как правило, эти алгоритмы ищут где гребни и впадины заканчиваются, пересекаются и разделяются на две части. В совокупности особенности узора отпечатка называются “мелочами”. Если отсканированный отпечаток соответствует нескольким “мелочам”, то он будет рассмотрен как совпадение. Для чего это? Вместо того, чтобы сравнивать целые отпечатки каждый раз, сравнивание по “мелочам” уменьшает количество затрачиваемой вычислительной мощности, необходимой для обработки и идентификации каждого отпечатка пальца. Также данный способ помогает избежать ошибок при сканировании отпечатка и, главное, появляется возможность прикладывать палец не полностью. Ведь вы никогда не прикладываете палец точь в точь? Конечно, нет.

Эта информация должна храниться в безопасном месте на вашем устройстве и в достаточном удалении от кода, который потенциально может поставить под угрозу надежность сканера. Вместо того, чтобы хранить пользовательские данные в интернете, процессор надежно хранит информацию об отпечатке на физическом чипе в TEE (доверенная среда для выполнения задач). Эта безопасная зона используется также и для других криптографических процессов и напрямую обращается к защитным аппаратным платформам, таким как тот же сканер отпечатков, чтобы предотвратить любую программную слежку и любое вторжение. Эти алгоритмы у разных производителей могут отличаться или вовсе быть организованны по разному, например у Qualcomm это архитектура Secure MCM, а у Apple - Secure Enclave, но все они основаны на одном и том же принципе хранения этой информации в отдельной части процессора.

Сканеры отпечатков пальцев стали довольно безопасной альтернативой запоминанию бесчисленных логинов и паролей, а для безопасных платежных операций сканеры и вовсе со временем станут очень распространенным и важным инструментом безопасности.

Товары, которые могут вас заинтересовать:

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

Ростест - это знак сертификации, который гарантирует, что устройство соответствует всем российским нормам и стандартам по охране окружающей среды и здоровья пользователей. Каких-либо дополнительных отличий или преимуществ перед другими устройствами данный знак не предполагает.

Global Version означает, что товар выпущен для мирового рынка, и соответствует международным стандартам качества.

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.

На сегодняшний день цифровые технологии проникли практически во все сферы нашей жизни: мы в пару кликов совершаем покупки в интернете, кладем и снимаем наличные на банковскую карту, делаем различные операции с виртуальными счетами, а также храним свои фотографии и прочие данные в облачных хранилищах. При всей глобализации цифровых технологий вопрос касаемо защиты персональных данных по-прежнему остается актуальным.

Ни для кого не секрет, что современные продвинутые злоумышленники уже не пользуются ломом и отмычками, а виртуозно используют те же самые цифровые технологии и ПО для своих корыстных целей. Смартфоны по-прежнему остаются уязвимыми, поскольку с его помощью пользователь часто авторизуется в различных онлайн-сервисах. И, если еще вчера защита данных на смартфоне происходила посредством графического ключа или паролей, то в последние годы многие производители начали внедрять разные виды биометрической защиты, которые основаны на уникальности строения определенных частей тела человека. В частности, мы говорим об отпечатках пальцев, геометрии лица, сетчатке глаза, идентификация голоса. Биометрическая аутентификация – это довольно надежный и удобный способ защиты. А главное, такой «пароль» не забудешь, не подсмотришь, к тому же он всегда так сказать под рукой. Сегодня мы поговорим о дактилоскопическом сканере в смартфоне или, иными словами, сканере отпечатков пальцев. Интересно узнать, что из себя представляет это устройство, каких видов бывает сканер, а также как он работает.

Следует отметить, что процесс идентификации с помощью отпечатков пальцев стоит в одном ряду с самыми надежными способами, с помощью которых можно подтвердить личность пользователя. По точности аутентификации сканирование отпечатков пальцев уступает только методу, а рамках которого осуществляется сканирование сетчатки глаза, а также анализу ДНК. Отпечатки человеческих пальцев представлены папиллярными узорами на коже, которые у каждого человека уникальные, причем появляются они внутриутробно, на двенадцатой неделе синхронно с нервной системой. Интересно, что на папиллярные узоры могут повлиять различные факторы, например, это касается генетического кода ребёнка и прочего. Другими словами, папиллярными узорами являются выступы и борозды на коже, которые формируют уникальный и неповторимый рисунок. Даже незначительная травма или повреждение покровов кожи не могут «стереть» отпечаток, поскольку он со временем восстановится, если конечно в результате травмы не снесло пол пальца.

Как работает сканер отпечатка пальцев в современном смартфоне

В сканерах отпечатков пальцев имеются две основные функции. При помощи первой из них сканер считывает изображение отпечатка, в то время как вторая функция проверяет совпадение отпечатка с существующими в базе данных. Практически во всех современных смартфонах применяются оптические сканеры. Принцип их работы схож с цифровыми фотоаппаратами. Снимок делается с помощью микросхемы, куда входят светочувствительные фотодиоды, а также автономный источник освещения в виде матрицы светодиодов, с помощью которой узоры на пальце подсвечиваются.

Когда свет попадает на считываемый папиллярный рисунок, с помощью фотодиодов появляется электрический заряд, в результате чего отдельно взятый пиксель запечатлевается на будущем снимке. С помощью пикселей различной интенсивности на сканере образуется снимок отпечатка пальца. Кроме того, перед тем как сверить отпечаток с базой данных, сканер осуществляет проверку качества снимка.

После получения снимка отпечатка его анализирует специальное программное обеспечение с помощью сложных алгоритмов. К слову, происходит анализ трёх типов узоров отпечатка: дугового, петлевого и завиткового. После того, как ПО определило тип узора, происходит идентификация окончаний линий узоров (разрывы или раздвоения, которые называются минуциями), ведь именно они являются неповторимыми и с их помощью можно осуществить идентификацию владельца устройства. Дальше идет довольно сложный анализ, в рамках которого сканер анализирует положение минуций по отношению друг к другу, с разбитием отпечатка на микроблоки. Примечательно, что в процессе сопоставления сканер не анализирует отдельно взятую линию узора. Сканер определяет совпадение в отдельных блоках и по ним определяет сходство.

Каких типов бывают дактилоскопические сканеры

Оптические сканеры бывают двух основных видов. Что касается первого из них, то он снимает нужную область пальца при посредстве его прикосновения непосредственно к сканеру. Такой тип применяется в «яблочных» смартфонах, начиная с iPhone 5s. В отношении второго типа отметим, что в этом случае пользователь проводит пальцем по оптическому сканеру. В результате получается серия снимков, которые программным обеспечением объединяются в один. Этот тип какое-то время использовала в своих продуктах компания Samsung, однако, со временем она перешла на первый тип, поскольку он более удобен, хотя и более дорогостоящий. Основной недостаток оптического дактилоскопического сканера является уязвимость к царапинам и загрязнению. Также его можно «обвести вокруг пальца» при помощи слепка фаланги пальца.

Стоит также отметить о полупроводниковом типе сканера отпечатка пальца, который в смартфонах не применяется по целому ряду причин. Его невозможно обмануть с помощью слепка пальца. Еще одним типом дактилоскопических сканеров является ультразвуковой сканер. Он отличается большой перспективой развития, а действует он по принципу медицинского УЗИ. Обмануть его практически нереально, так как он способен проникнуть в эпидермальный слой кожи, которые уникален.

Следует отметить, что сканеры могут быть размещены в разных частях смартфона. Многие производители устанавливают сканер отпечатков пальцев на тыльной панели, недавно пошла мода на боковую грань, а компания HMD подготавливает свой новый флагман с интегрированным сканером в дисплей.

В статье мы поговорим о считывателях отпечатков пальцев. Это совершенно новый способ защиты, который используется относительно недавно. Правда, впервые такой тип защиты начал использоваться на ноутбуках и ПК, затем он плавно перешел в телефоны. И сегодня можно встретить множество моделей смартфонов, в которых предусмотрена блокировка с помощью отпечатков пальцев.

Что такое сканер отпечатков

Это такой вид технологии безопасности, основанный на Она позволяет использовать комбинацию программных и аппаратных методов для того, чтобы распознавать отпечатки пальцев конкретного пользователя. С помощью такого метода получается идентифицировать и проверить подлинность отпечатка человека, для того чтобы запретить или разрешить доступ к определенному приложению, смартфону, ноутбуку, а также иным местам, нуждающимся в защите от вмешательства.

Стоит отметить, что существует множество иных вариантов защиты информации, например:

• сканирование радужной оболочки глаза;
• биометрия;
• сканирование сетчатки глаз;
• сканирование черт лица;
• даже специальный анализ походки или крови.

Но это на сегодняшний день не используется в бытовой технике. Правда, существуют смартфоны, в которых производится сканирование радужной оболочки глаз. Но реализация такой защиты сложна, поэтому функционирование системы далеко до идеала.

Почему отпечатки?

Стоит задаться вопросом, а почему используются именно отпечатки пальцев? А упирается все в стоимость и простоту изготовления. Во-первых, платы для сканеров очень дешевые. Во-вторых, их очень просто изготовить. А самое главное - с ними очень легко работать при эксплуатации конечного оборудования. Достаточно прикоснуться к сканеру телефона или ноутбука, как он будет сразу же разблокирован. Существует три типа датчиков, которые позволяют анализировать отпечатки пальцев:

1. Ультразвуковые.
2. Оптические.
3. Емкостные.

Положительные стороны применения сканеров

Существует несколько плюсов, которые можно выделить при использовании таких устройств в телефонах и другой технике:

1. Заблокировать и разблокировать гаджет можно с помощью одного лишь пальца.
2. Это неплохой способ для идентификации людей.
3. Дублировать или подделать эту методику очень сложно.
4. Если пин-код или пароль можно подобрать, то взломать или угадать отпечаток почти невозможно.
5. Пароль можно забыть, но отпечаток пальца всегда останется при вас (если его не отрежут, конечно).

Недостатки использования сканеров

Но можно выявить и минусы, которые все равно присутствует в таких датчиках:

1. Работа не надежна, при большом желании можно обмануть сканер при помощи фальшивок либо же отпечатков, снятых с любой поверхности.
2. Нет возможности получить новые образцы отпечатков. Если вы используете пароли, коды, карты, то их можно при необходимости заменить. Но если кому-то станет доступен ваш отпечаток пальца, сделать новый не получится.
3. Степень шифрования также может вызвать сомнение. Безопасность всех данных, которые хранятся на вашем компьютере, полностью зависит от того, кто производит программное обеспечение или оборудование.
4. Наличие даже небольшого дефекта на коже пальца может вызвать затруднения при сканировании, в результате чего будет запрещен доступ к ресурсам.

Поэтому такая технология используется исключительного в простой электронике. Она новая, поэтому работает далеко не идеально.

Проблемы со считыванием

Существует несколько причин, по которым может не произойти авторизация пользователя. В том случае, если датчик перестал работать, нужно искать проблему. А она может крыться в следующих моментах:

1. Руки пользователя жирные или влажные.
2. Произошел сбой в электронике, для этого потребуется выключить и заново включить устройство.
3. На пальце имеется какой-либо дефект. Достаточно небольшой царапины, чтобы биометрический считыватель отпечатков пальцев перестал работать.

Как правило, производители телефонов и иной техники предусмотрели такие моменты, поэтому в большинстве своем можно разблокировать устройство при помощи ввода пин-кода или пароля.

Оптические сканеры

Оптические являются самыми старыми, такая методика захвата и сравнения отпечатков используется довольно давно. Этот метод основан на том, что происходит захват изображения отпечатка. Это фотоснимок отпечатка пальца, который после захвата подвергается обработке с использованием специальных алгоритмов, которые позволяют обнаружить уникальные узоры на поверхности (гребни, уникальные завитки). При этом происходит анализ самых светлых и темных участков изображения.

У датчиков имеется конечное разрешение, чем оно выше, тем более мелкие элементы узора он сможет различить на пальце, тем выше и степень безопасности. Сенсоры этих датчиков имеют больший контраст, нежели у простого фотоаппарата. У них большее количество диодов на каждый дюйм. Это необходимо для того, чтобы захватывать изображения на очень близком расстоянии.

В оптических сканерах также имеются массивы светодиодов, работающих в качестве вспышки. Они освещают область сканирования. Конструкция очень громоздкая для телефонов, так как толщина корпуса имеет большое значение. Но даже считыватель отпечатков пальцев для СКУД по такой технологии нельзя построить - степень защиты информации в этом случае крайне низкая. Подделать отпечаток можно различными способами.

Основным недостатком сканеров такого типа является то, что их очень легко обмануть. Сканеры позволяют захватывать только 2D-картинку. Наверное, вы видели, как с помощью несложных манипуляций с клеем ПВА или даже с фотографией пальца высокого качества взламывается сканер, доступ ко всем важным документам у злоумышленника появляется. Поэтому такой тип безопасности не подходит для современных смартфонов.

Емкостные сканеры

Это часто встречающийся вид сканера отпечатков. Как можно видеть из названия, в качестве основного модуля используется конденсатор. Емкостные сканеры применяют массивы малых цепей конденсатора, чтобы собирать данные об отпечатках. В конденсаторах хранится электрический заряд и, когда прикладываете палец к сканеру, накапливаемый в конденсаторе заряд будет изменен в местах, в которых гребень узора прикасается к пластине. И остается заряд относительно неизменным в местах, в которых впадины на узоре. Такой считыватель отпечатков пальцев для компьютера может эффективно использоваться для защиты информации, но она все равно не будет идеальной.

После захвата отпечатка данные преобразуются в цифровой вид и уже в этом массиве начинается поиск отличительных и уникальных особенностей отпечатка. Они могут быть сохранены для того, чтобы проводить сравнение на более поздних этапах. Главный плюс такой технологии заключается в том, что она существенно лучше, нежели оптические сканеры.

Ультразвуковые сканеры

Ультразвуковые сканеры отпечатков пальцев на данный момент являются новейшими технологиями распознавания отпечатков. Для распознавания отпечатка ультразвуковой сканер использует передатчик и приемник. Импульс передается непосредственно на палец, который помещен перед сканером. Существуют модели считывателей отпечатков пальцев HP, которые подключаются к компьютеру. И при установке соответствующего ПО можно ограничить доступ к тем или иным папкам на устройстве.

Часть этого импульса поглощается, часть возвращается обратно к приемнику и распознается. В зависимости от впадин, гребней и других деталей отпечатка, которые являются уникальными для каждого пальца, составляется "рисунок" отпечатка владельца. В ультразвуковых сканерах датчик, обнаруживающий механическое напряжение, используется для того чтобы осуществить расчет интенсивности ультразвукового импульса в различных точках на сканере.

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.