Главная → Браузеры → Какими бывают и как работают сканеры отпечатков пальцев. Как работает сканер отпечатков пальцев

Какими бывают и как работают сканеры отпечатков пальцев. Как работает сканер отпечатков пальцев

У незнающего человека складывается впечатление, что покупка девайса с дактилоскопическим датчиком вызовет у него только положительные эмоции. Но практика показывает, что это не всегда так. В сегодняшней статье мы объясним, почему некоторые люди не используют сканер отпечатков пальцев - почему он им кажется бесполезным. Но нельзя не заметить, что у датчика есть и ряд преимуществ - о них мы тоже поговорим.

Под словами «дактилоскопический датчик» мы подразумеваем маленький сканер, который распознаёт узор на коже прикладываемого к нему пальца. Раньше подобный датчик был слишком дорогим, в связи с чем он применялся только в банках, а также в каких-нибудь правительственных и военных учреждениях. Да и размеры сканера были чересчур велики, из-за чего никто из производителей смартфонов даже не помышлял о его внедрении. Но технологии развиваются - примерно с 2015 года этим элементом начали оснащаться все флагманы. Более того, стоимость сканера отпечатков пальцев резко снизилась, из-за чего он стал появляться и в не самых дорогих устройствах.

Pantech GI100 – первый мобильный телефон со сканером отпечатков пальцев

В первую очередь дактилоскопический датчик призван защитить содержимое смартфона от посторонних глаз. Если другой человек возьмет ваше устройство в руки, то дальше экрана блокировки он зайти не сможет. Отпечаток любого из его пальцев будет другим, в связи с чем разблокировать аппарат он не сможет. В теории сканер можно обмануть. Но это настолько трудоёмкий процесс, что справиться с ним могут только спецслужбы, да и то не всегда.

Именно с iPhone 5S началось массовое внедрение дактилоскопических датчиков

Также такой датчик используется в обеспечении безопасности платежей. Если раньше для подтверждения оплаты вводился пароль, то теперь его запоминать не нужно - достаточно приложить палец к сканеру. Это очень удобно! В том же Play Market люди не включают подтверждение платежа паролем, так как они его попросту забывают. В результате потом они сталкиваются с тем, что их дети порой совершенно неосознанно совершают множество покупок платных приложений и игр. С помощью сканера отпечатков пальцев такая проблема решается в корне!

Основные преимущества

Давайте выясним, чем хороши смартфоны со сканером отпечатков пальцев.

Как уже сказано выше, ваш ребенок не сможет неосознанно что-то купить в Google Play , так как для этого ему понадобится приложить ваш палец к датчику. Конечно, умный ребенок обойдет проблему, воспользовавшись вашей рукой, когда вы спите. Но детям в таком возрасте лучше предоставить их собственный планшет или смартфон, к аккаунту которого не будет привязана банковская карта.
Время разблокировки при помощи отпечатка пальца значительно сокращается. Удивительно, но некоторые дактилоскопические датчики срабатывают очень быстро. Гораздо быстрее, чем если бы вы проводили пальцем по экрану.
Посторонний человек не сможет получить доступ к информации, содержащейся в памяти смартфона. А если вы задействуете функцию шифрования, то злоумышленнику будет недоступна и карта памяти, даже если он её вставит в кардридер своего компьютера.
В Android 6.0 поддержка дактилоскопического датчика внедрена на уровне операционной системы. Это значит, что вы можете использовать отпечаток пальца в самых разных приложениях . Например, это можно делать в браузере, авторизовываясь на сайтах без ввода логина и пароля. Опять же, это идеальный вариант для тех людей, которые не хотят держать в памяти множество различных паролей - отпечаток пальца заменяет собой их все.

Недостатки датчика

Конечно же, как и любая новая технология, сканер отпечатков пальцев обладает рядом недостатков.

В недорогие смартфоны встраиваются бюджетные датчики, принадлежащие к первым поколениям данной технологии. Они обрабатывают информацию достаточно долго - порой вплоть до одной или даже полутора секунд. Бывают случаи, когда отпечаток не распознаётся с первого раза . Если в распоряжении вашего девайса именно такой датчик, то вам быстро надоест использовать для разблокировки именно его. Уже через несколько дней вы предпочтёте другие способы, так как они позволяют тратить на процесс меньше времени.
Сканер отпечатков пальцев не нужен планшету, если им пользуется несколько членов семьи . Конечно, современные датчики позволяют внести в память отпечатки нескольких пальцев. Но даже с такой возможностью могут возникнуть проблемы, когда устройством захочет воспользоваться ребенок. Каждая разблокировка будет требовать прикладывание пальца к сканеру. И не факт, что маленькие мальчики малыша будут стабильно распознаваться. Если устройство предназначено для всей семьи, то в большинстве случаев сканер отпечатков пальцев будет отключаться, так как он привносит дополнительные сложности.
В том, что вашим смартфоном не сможет воспользоваться другой человек, кроются не только достоинства. Если с вами что-то случится, то оказавшиеся рядом люди, медицинская бригада или полицейские не смогут позвонить вашим родственникам , так как они попросту не смогут разблокировать ваш телефон. Впрочем, о всяческих неприятностях думать никому не хочется.
В смартфонах от Apple все отпечатки пальцев хранятся в зашифрованном виде. А вот на устройствах с Android до некоторых пор ситуация обстояла гораздо хуже. Все эти данных на них хранились в локальной памяти, в незащищенном виде . Некоторые хакеры при большом желании могут получить доступ к этой информации. К счастью, в новых смартфонах эта проблема решена.

Подведение итогов

Некоторым людям указанные выше недостатки могут показаться надуманными. Но на самом деле это не так. Хотя никто не будет спорить с тем, что достоинств у смартфонов со сканером отпечатков пальцев больше. Неспроста компания Google внедрила в свою операционную систему поддержку дактилоскопического датчика на самом глубоком уровне. Не исключено, что в будущем им будут оснащаться даже самые дешевые смартфоны.

Ну а пока обязательно читайте отзывы на тот аппарат, который вы желаете приобрести. Если он оснащен стареньким датчиком, то пользователи обязательно отметят факт долгой разблокировки при помощи отпечатка пальца. В таком случае лучше рассмотреть какую-нибудь другую модель, чуть более современную.

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 смартфонах уже стал чем-то привычным. Для владельца мобильного телефона наличие сканера – показатель того, что производитель заботится об удобстве и безопасности своих пользователей. Впрочем, современные дактилоскопы используют не только для повышения безопасности устройства – у этих модулей со временем появилось множество самых разных функций.

С начала года на белорусский рынок вышло несколько новинок компании Huawei. Мы остановимся на трех последних: флагманском смартфоне бизнес-класса Mate 8 и смартфонах серии G – GR5 и G8, которые, как и флагман, оснащаются сканерами отпечатков пальцев . Причем сканеры эти – адаптивные, то есть их точность повышается с каждым распознанным отпечатком.

О том, что же могут дактилоскопические датчики смартфонов Mate 8, GR5 и G8, мы и расскажем в нашем обзоре.

1) Доступ к личным файлам

Современный смартфон – это телефон, органайзер, камера, а также полноценный рабочий диск, на котором могут храниться важные файлы и личная информация. Надежно защитить свои документы и фото можно с помощью сканера отпечатка пальца . Для этого в настройках сканера надо зайти в «Доступ в личное» и включить соответствующие разрешения.

2) Разблокировка приложений

Уберечь смартфон от несанкционированного доступа со стороны детей бывает непросто. В новостях то и дело мелькают истории, в которых ребенок закупил в онлайн-магазине вещей или пару танков на круглую сумму. Чтобы избежать подобных неприятностей, но и не прятать свой телефон от детей, доступ к таким приложениям лучше настроить через подтверждение отпечатка пальца. Для этого в настройках сканера нужно включить «Доступ к заблокированным приложениям».

3) Мгновенная разблокировка смартфона

В смартфонах Mate 8, GR5 и G8 компания Huawei сократила время срабатывания датчика отпечатков пальцев до 0.5 с. Всего одно касание – и смартфон разблокирован. Очень быстро и удобно – не нужно каждый раз вспоминать комбинацию из букв и цифр.

Дактилоскопический датчик оказывается удобнее и графического ключа, ведь рисовать сложные рисунки на экране – долго, а простые не слишком надежны, да и повторить их не составляет большого труда.

4) Ответ на входящий вызов

Чтобы ответить на входящий вызов, мы чаще всего используем две руки: в одну берем смартфон, а пальцем второй проводим по экрану. Но иногда второпях или пытаясь ответить на вызов одной рукой, мы можем случайно сбросить важный звонок. Со сканером отпечатков пальцев на смартфонах Huawei Mate 8, GR5 и G8 ответить на входящий вызов можно, просто приложив палец к сенсору и удерживая его, пока не начнется разговор.

5) Использование сканера отпечатков для фотосъемки

В открытом приложении «Камера» дактилоскопический датчик можно использовать как кнопку спуска затвора.

Выбрав подходящий ракурс, надо приложить палец к сканеру и удерживать его. Для тех, кто часто пользуется фотоаппаратом, такой способ может оказаться удобнее, чем касание экрана большим пальцем.

При съемке селфи сканер и вовсе незаменим. В этом случае смартфон удобно лежит в руке, а кнопка сенсора находится аккурат под указательным пальцем.

6) Сканер или тачпад для смартфона?

Возможность использовать сканер отпечатков пальцев в качестве своеобразного тачпада – еще одна необычная функция смартфонов.

Mate 8, GR5 и G8 можно настроить на выполнение возврата на один шаг назад при касании датчика. Удержание пальца на сенсоре вернет пользователя на главный экран, а свайп по сканеру снизу вверх вызовет диспетчер приложений. Вызов шторки – это свайп сверху вниз. Чтобы закрыть ее, нужно совершить обратное движение пальца по датчику.

Такая вот своеобразная альтернатива наэкранным клавишам смартфона для тех, кто ищет разнообразие.

7) Выключение будильника

С помощью дактилоскопического датчика можно выключить будильник, даже не открывая глаза. Принцип действия такой же, как и при фотографировании или ответе на звонок: подушечка пальца прикладывается к сканеру и удерживается на нем, пока сигнал не прекратиться. Выключили? Тогда пора все же проснуться.

8) Подтверждение оплаты и аутентификация на сайтах

Со сканером отпечатков пальцев можно мгновенно войти на сайт, подтвердить покупки в интернет-магазине или онлайн-сервисе. Пожалуй, именно эта функция больше всего повлияла на быстрое распространение дактилоскопов в смартфонах.

В прошлом году поддержка подтверждения оплаты с помощью сканера отпечатка появилась и в Google Play.

Дактилоскопические датчики в смартфонах Huawei постепенно становятся такой же привычной частью, как модуль Wi-Fi . Точность и скорость распознавания этих сканеров обеспечивает максимум комфорта при работе со своими персональными устройствами.

Использовать ли сканер отпечатков пальцев для оплаты и аутентификации или применять для этого сложные пароли, каждый решает сам. Но всего за два года удобство и выгоды от работы с этими сенсорами оценили и пользователи, и производители.

Не так давно технология считывания отпечатков пальцев была связана в основном с научно-фантастическими фильмами. Теперь, даже в бюджетном смартфоне Xiaomi есть сканер отпечатков пальцев. Мы объясним читателям принцип его работы.

Сканер отпечатков пальцев (Touch ID) позволяет идентифицировать пользователя на основе уникального рисунка кожи на кончике пальца. У каждого человека свой собственный отпечаток и «рисунок», который не повторяется даже в случае идентичных близнецов.

Отпечаток пальца (fingerprint) позволяет идентифицировать любого человека, например в случае поиска преступников. Как оказалось, функция Touch ID также полезна для пользователей смартфонов. С её помощью можно защитить смартфон от несанкционированного доступа.

В настоящее время на рынке существует несколько типов сканеров. Все они работают по одному и тому же принципу – сканер считывает отпечаток владельца смартфона и при попытке разблокировать его сравнивает «рисунок» с тем, который запрограммирован заранее в устройстве. Если отпечаток пальца совпадает, устройство будет разблокировано. В противном случае появится сообщение об ошибке.

Интересно, что сканеры не анализируют весь рисунок отпечатка пальца. Проверяются только некоторые из характерных черт или узоров. Это, например, ветвление, раздвоение или обрывание отпечатков пальцев.

Сканеры преобразуют картинку в темплит (шаблон), и по алгоритму сравнивают расстояние между кривыми и линиями. Это позволяет сделать процесс проверки намного короче, чем если бы вам нужно было проанализировать весь отпечаток пальца.

Алгоритмы подтверждают отпечаток, если примерно 40% минуций совпадает с сохранённым рисунком. На практике, этого достаточно для идентификации конкретного пользователя и обеспечения отказоустойчивости.

Минуции (или «точки Гальтона») – это уникальные для каждого пальца участки рисунка кожи (точки), которые показывают в каких местах папиллярные линии сливаются, раздваиваются или обрываются.

Типы сканеров отпечатков пальцев

1. Оптический сканер «снимает» всю панель пальцев и использует CCD-матрицу (как и большинство камер) для этого. В местах, где свет не приходит (гребни), матрица записывает «черные» пиксели, создавая точно отображаемое изображение пальца. Часто оптические сканеры имеют встроенный источник света (обычно светодиодный), чтобы сделать изображение максимально прозрачным.

2. Емкостный сканер – вместо матрицы, используются специальные миниатюрные схемы конденсаторов (ёмкостных датчиков). Когда мы прикладываем палец к этому считывателю, ёмкость отдельных конденсаторов мгновенно меняется. Емкостные сканеры гораздо точнее и эффективнее оптических сканеров, поскольку их сложнее обмануть.

3. Тепловой сканер – он работает аналогично емкостному считывателю, но вместо микроконденсаторов они используют микроскопические тепловые датчики, которые определяют разницу температур между гребнями и долями пальцевой подушки. Такой сканер невозможно обмануть имитацией пальца (т.е. фрагментом с кожным покровом).

4. Ультразвуковой сканер – использует явление дифракции, т. е. отражение и рассеяние звуковых волн. Когда мы прикладываем палец к считывателю он начинает генерировать неслышимые звуки для нас. Поведение звуковых волн в точках контакта «гребня» площадки отпечатка со сканером совершенно иное, чем во «впадинах» (где есть воздух). Это позволяет ультразвуковому сканеру создавать точный отпечаток вашего пальца.

Какой сканер отпечатка пальца лучше?

В настоящее время большинство смартфонов Xiaomi используют ёмкостные считыватели, например популярные Redmi Note 3 или Mi 5. Однако большие надежды связаны с ультразвуковыми сканерами, установленными непосредственно под дисплеем, и, вероятно, эта технология будет наиболее популярна в ближайшем будущем.

Функция Touch ID в смартфоне, хотя и очень безопасна, не гарантируют безопасность на 100%. С помощью правильных технологий и инструментов можно подделать отпечаток пальца, который сможет обмануть сканер.

Мы живем в эпоху тотального проникновения цифровых технологий во все сферы жизни - делаем покупки в интернете, деньги храним на карточках, виртуальных счетах, а личные фотографии и документы - в сетевых хранилищах. При этом защита персональных данных становится актуальной как никогда. Ведь доступ злоумышленников к личной информации может грозить нам большими проблемами. Особенно уязвимым в этом плане становится смартфон, с помощью которого происходит авторизация во многих онлайн-сервисах. Его легко потерять, относительно неплохо получить к нему временный доступ. В большинстве случаев для защиты данных в смартфонах применяются пароли или графические ключи. Но это не всегда безопасно и удобно. Новым этапом в безопасности современных гаджетов стает биометрическая защита, в основе которой лежит уникальность некоторых частей нашего тела. Например - радужная оболочка и сетчатка глаза, геометрия лица, голос, отпечатки пальцев. Использование процесса биометрической аутентификации является надежной и удобной защитой. Ведь такой «пароль» невозможно забыть, подглядеть, крайне тяжело подделать и он всегда «под рукой»))).

Во втором типе оптического сканера мы должны проводить пальцем по сканеру. Сканер делает серию снимков и программно объединит их в один. Такой метод называется протяжным (swipe). Его реализовала Samsung в Galaxy S5. Но в последующих моделях она отказалась от этого метода. В силу необходимости использования большей матрицы для полного снимка отпечатка пальца первый тип оптического сканера является более дорогим, чем протяжной, но в то же время более удобным для конечного пользователя. Общим недостатком оптических сканеров является подверженность загрязнению, царапинам, влиянию физического состояния пальца (влажность, например). Кроме того, такой сканер можно обмануть с помощью снимка отпечатка пальца, что успешно продемонстрировала группа хакеров Chaos Computer Club. Они сфотографировали в высоком разрешении отпечаток пальца на стекле, распечатали его на лазерном принтере, залили жидким латексом и после высыхания такой слепок был распознан системой сканера как родной. Таким образом удалось обойти защиту детищ и Samsung, и Apple.

2. Полупроводниковый. Основан на свойствах полупроводников менять свои свойства в местах соприкосновения. Такие сканеры бывают емкостными, радиочастотными, термическими. В современных смартфонах полупроводниковые сканеры места не нашли. Вероятно, из-за сложности внедрения учитывая малые габариты мобильных гаджетов, а также дороговизны. Большой плюс данной технологии в том, что ее с помощью слепка не обманешь.

3. Ультразвуковой. На мой взгляд, самый перспективный метод работы сканера отпечатков пальцев. Ультразвуковые сканеры используют принцип медицинского УЗИ для того, чтобы создать визуальный образ отпечатка пальца. Звуковые волны генерируются с использованием пьезоэлектрических преобразователей. Далее они попадают на палец и отраженное от него эхо фиксируется специальными датчиками. В отличие от оптических изображений, эти сканеры используют очень высокие частоты звуковых волн, которые способны проникать в эпидермальный слой кожи. А он имеет неповторимую структуру.

Это исключает потребность в чистом, сухом, неповрежденном пальце. Ультразвуковой сканер невозможно обмануть с помощью снимка отпечатка, так как он формирует 3D-картину строения кожи, а также умеет фиксировать пульс. В марте этого года компания Qualcomm представила свою разработку на базе данной технологии и ходят слухи, что впервые мы увидим ее реализацию в смартфоне Xiaomi Mi5.

Далее давайте затронем тему программной и аппаратной реализации сканера отпечатка пальца в разных системах. Впервые Apple представила биометрический способ идентификации в iPhone 5s под брендом Touch ID. Это был оптический сканер на основе с разрешением 500 ppi. Он был встроен в кнопку «Home» и покрыт сапфировым стеклом, устойчивым к царапинам.

За обработку сканированного отпечатка отвечал сопроцессор, а уже преобразованный цифровой код хранился только в специальном изолированном хранилище. С помощью сканера отпечатка пальца iPhone 5s можно было только разблокировать смартфон и авторизоваться в iTunes. Сторонних приложений он не поддерживал. Уже в iOS 8 была реализована оплата с помощью Touch ID в ApplePay, появилась возможность использовать сканер для защиты данных сторонних программ.

В смартфонах на операционной системе Android сканер отпечатков впервые появился в Motorola Atrix 4G, но из-за неудобства реализации использовался немногими пользователями. Качественным прорывом стал флагман Samsung Galaxy S5.В нем с помощью сканера отпечатка пальцев можно было не только разблокировать смартфон, но и авторизоваться в платежной системе PayPal. Также функционал сканера могли использовать сторонние приложения. Но из-за метода сканирования отпечатка пальца (протяжного) решение в Samsung S5 проигрывало Touch ID.

В связи с особенностями операционных систем решение Apple в плане защиты от взлома вредоносными программами более надежное.

Стоит сказать, что в Android системах вплоть до 6-ой версии не было нативной поддержки такого способа аутентификации, и только в Android Marshmallow Google внедрила поддержку сканера отпечатков пальцев непосредственно в систему. В новой версии ОС разработчикам проще реализовать приложения для работы со сканером, так как достаточно добавить поддержку системных API. Вендерам же нет нужды создавать с нуля или адаптировать готовые программные решения, нередко не лучшего качества или низкого удобства.

На данный момент модуль сканера отпечатков пальцев уже не является привилегией флагманов ведущих игроков рынка смартфонов. Эту моду подхватили почти все производители, и сканер начал появляться даже в бюджетных моделях. Разработчики экспериментируют с размещение данного модуля (кнопка "Home", включения/выключения, под основной камерой), с программной частью и функциональностью.

Но на сегодняшний день такую систему биометрической защиты я бы не рекомендовал использовать для платежей, хранения важной личной информации. Доказательством этого служат примеры взлома с помощью слепков пальцев и Touch ID, и сканеров на Android-е. Возможно, разработка на основе ультразвукового сканирования исправит эту проблему. А вот в качестве метода разблокировки смартфона - для защиты от чрезмерного любопытства третьих лиц, сканер отпечатков пальцев подходит идеально.