Які сканери відбитка пальця використовують у смартфоні. Якими бувають і як працюють сканери відбитків пальців

Ми живемо в епоху тотального проникнення цифрових технологій у всі сфери життя – робимо покупки в інтернеті, гроші зберігаємо на картках, віртуальних рахунках, а особисті фотографії та документи – у мережевих сховищах. При цьому захист персональних даних стає актуальним як ніколи. Адже доступ зловмисників до особистої інформації може загрожувати великими проблемами. Особливо вразливим у цьому плані стає смартфон, за допомогою якого відбувається авторизація у багатьох онлайн-сервісах. Його легко втратити, відносно непогано отримати тимчасовий доступ до нього. У більшості випадків для захисту даних у смартфонах використовуються паролі або графічні ключі. Але це не завжди безпечно та зручно. Новим етапом у безпеці сучасних гаджетів стає біометричний захист, в основі якого лежить унікальність деяких частин нашого тіла. Наприклад - райдужна оболонка та сітківка ока, геометрія обличчя, голос, відбитки пальців. Використання процесу біометричної автентифікації є надійним та зручним захистом. Адже такий «пароль» неможливо забути, піддивитися, вкрай важко підробити і він завжди «під рукою»))).

У другому типі оптичного сканера слід проводити пальцем по сканеру. Сканер робить серію знімків та програмно об'єднає їх в один. Такий метод називається протяжним (swipe). Його реалізувала Samsung у Galaxy S5. Але у наступних моделях вона відмовилася від цього методу. Через необхідність використання більшої матриці для повного знімка відбитка пальця перший тип оптичного сканера є більш дорогим, ніж протяжний, але в той же час зручнішим для кінцевого користувача. Загальним недоліком оптичних сканерів є схильність до забруднення, подряпин, впливу фізичного стану пальця (вологість, наприклад). Крім того, такий сканер можна обдурити за допомогою знімка відбитка пальця, що успішно продемонструвала група хакерів Chaos Computer Club. Вони сфотографували у високій роздільній здатності відбиток пальця на склі, роздрукували його на лазерному принтері, залили рідким латексом і після висихання такий зліпок був розпізнаний системою сканера як рідною. Таким чином вдалося обійти захист дітлахів і Samsung, і Apple.

2. Напівпровідниковий.Заснований на властивостях напівпровідників змінювати свої властивості у місцях зіткнення. Такі сканери бувають ємнісними, радіочастотними, тепловими. У сучасних смартфонах напівпровідникові сканери не знайшли місця. Ймовірно, через складність впровадження враховуючи малі габарити мобільних гаджетів, а також дорожнечу. Великий плюс цієї технології в тому, що її за допомогою зліпка не обдуриш.

3. Ультразвуковий.На мій погляд, найперспективніший метод роботи сканера відбитків пальців. Ультразвукові сканери використовують принцип медичного УЗД, щоб створити візуальний образ відбитка пальця. Звукові хвилі генеруються з використанням п'єзоелектричних перетворювачів. Далі вони потрапляють на палець і відбита від нього луна фіксується спеціальними датчиками. На відміну від оптичних зображень ці сканери використовують дуже високі частоти звукових хвиль, які здатні проникати в епідермальний шар шкіри. А вона має неповторну структуру.

Це виключає потребу у чистому, сухому, неушкодженому пальці. Ультразвуковий сканер неможливо обдурити за допомогою знімка відбитка, оскільки він формує 3D-картину будівлі шкіри, а також вміє фіксувати пульс. У березні цього року компанія Qualcomm представила свою розробку на базі даної технології та ходять чутки, що вперше ми побачимо її реалізацію у смартфоні Xiaomi Mi5.

Далі давайте торкнемося теми програмної та апаратної реалізації сканера відбитка пальця в різних системах. Вперше Apple представила біометричний спосіб ідентифікації iPhone 5s під брендом Touch ID. Це був оптичний сканер на основі з роздільною здатністю 500 ppi. Він був вбудований в кнопку "Home" і покритий сапфіровим склом, стійким до подряпин.

За обробку відсканованого сканованого відповідав співпроцесор, а вже перетворений цифровий код зберігався тільки в спеціальному ізольованому сховищі. За допомогою сканера відбитка пальця iPhone 5s можна було лише розблокувати смартфон та авторизуватись у iTunes. Сторонніх програм він не підтримував. Вже в iOS 8 була реалізована оплата за допомогою Touch ID ApplePay, з'явилася можливість використовувати сканер для захисту даних сторонніх програм.

У смартфонах на операційній системі Android сканер відбитків вперше з'явився у Motorola Atrix 4G, але через незручність реалізації використовувався небагатьма користувачами. Якісним проривом став флагман Samsung Galaxy S5. У ньому за допомогою сканера відбитка пальців можна було не лише розблокувати смартфон, а й авторизуватись у платіжній системі PayPal. Також функціонал сканера могли використовувати сторонні програми. Але через метод сканування відбитка пальця (протяжного) рішення Samsung S5 програвало Touch ID.

У зв'язку з особливостями операційних систем рішення Apple щодо захисту від злому шкідливими програмами більш надійне.

Варто сказати, що в Android системах аж до 6-ої версії не було нативної підтримки такого способу аутентифікації, і тільки в Android Marshmallow Google запровадила підтримку сканера відбитків пальців безпосередньо в систему. У новій версії ОС розробникам простіше реалізувати додатки до роботи зі сканером, оскільки достатньо додати підтримку системних API. Вендерам немає потреби створювати з нуля або адаптувати готові програмні рішення, нерідко не кращої якості або низької зручності.

На даний момент модуль сканера відбитків пальців вже не є привілеєм флагманів провідних гравців ринку смартфонів. Цю моду підхопили майже всі виробники, і сканер почав з'являтись навіть у бюджетних моделях. Розробники експериментують з розміщенням даного модуля (кнопка "Home", включення/вимкнення, під основною камерою), з програмною частиною та функціональністю.

Але на сьогоднішній день таку систему біометричного захисту я не рекомендував би використовувати для платежів, зберігання важливої ​​особистої інформації. Доказом цього є приклади злому за допомогою зліпків пальців і Touch ID, і сканерів на Android-і. Можливо, технологія на основі ультразвукового сканування виправить цю проблему. А ось як метод розблокування смартфона – для захисту від надмірної цікавості третіх осіб, сканер відбитків пальців підходить ідеально.

Офіційно підтримка сканера відбитків пальців з'явилася в Android 6.0, але досі багато користувачів сприймають його лише як засіб розблокування смартфона. Тим часом сканер можна використовувати, щоб натискати кнопки «Додому» або «Назад», відкривати шторку, знімати камерою, запускати програми, захищати паролі, СМС, фотографії та банківські рахунки. А якщо ти вмієш користуватися Tasker, то зможеш призначити на сканер відбитків будь-яку дію.

Відразу обмовимося, що в цій статті йтиметься про смартфони на базі Android 6.0, у яких сканер відбитків та доступ до нього реалізований згідно з вимогами Google. Тільки такі смартфони дозволяють стороннім програмам використовувати сканер у своїх цілях. Китайські та деякі інші смартфони зі сканером відбитків та Android 5.0/5.1 не підійдуть, тому що хоч і підтримують розблокування смартфона дотиком пальця, але не мають API, за допомогою якого сторонній софт міг би задіяти його.

1. Вішаємо на сканер кнопку «Додому», «Назад» або будь-яку іншу

Напевно, найкорисніше застосування, яке можна вигадати сканеру відбитків, - це повісити на нього одну з хардварних або екранних кнопок, будь то «Додому», «Назад» або «Огляд». Все це дозволяє зробити програму Fingerprint Quick Action.

Встановлюємо програму, ставимо галочку навпроти пункту «Дозволити Fingerprint Quick Action». Відкриється вікно «Спец. можливості», в якому необхідно знайти програму та включити її. Далі можна повісити на одиночне, подвійне натискання або свайп по сканеру одну з безлічі дій, включаючи кнопки «Назад» та «Додому», а також «Вимкнути екран», «Показати панель повідомлень» (як у Google Pixel), «Розділити екран» (Для одночасного запуску двох додатків в Android 7.0) та інші.

Май на увазі, що функції подвійного натискання і свайпа експериментальні, а тому працюють дуже погано (фактично не працюють). Варто обмежитися лише поодиноким натисканням.

2. Запускаємо програми

Той самий Fingerprint Quick Action дозволяє за допомогою сканера запускати програми. Це може бути дуже зручно, якщо найчастіше ти використовуєш смартфон, наприклад для спілкування в Telegram/WhatsApp або дзвінків. Так доступ до телефону чи месенджера завжди буде під рукою.

Вибрати програму можна таким же способом, як і призначити кнопку. Необхідно промотати список дій до самого кінця і вибрати Launch app or shortcut (так, програма переведена не повністю), далі в головному вікні програми з'явиться пункт Single tap app or shortcut. Тут можна буде вибрати програму.

3. Захищаємо програми

За допомогою сканера відбитків можна не лише запускати, а й захищати програми. Для цього можна використовувати App Lock - програму, що дозволяє закрити доступ до вибраних програм за допомогою PIN-коду, патерна або відбитка пальця.

Користуватися ним дуже просто. Запускаємо програму, включаємо «Розблокувати відбитком», далі вводимо або PIN, або патерн (тут він називається малюнком), пропускаємо екран з проханням ввести email, на наступному екрані переходимо в налаштування, вибираємо App Lock, активуємо та повертаємось. На наступному екрані з'явиться список програм. Щоб увімкнути захист, достатньо активувати перемикач навпроти імені програми. Тепер при спробі запустити програму з'явиться прохання піднести палець до сканера.

Однак не варто сприймати App Lock як справді серйозний захист. Все, що потрібно зробити, щоб її обійти, - це або вбити процес App Lock, або видалити програму. Тож це скоріше захист від дітей або просто технічно неписьменних користувачів, в руках яких може опинитися смартфон.

Продовження доступне лише передплатникам

Варіант 1. Оформи передплату на «Хакер», щоб читати всі матеріали на сайті

Підписка дозволить тобі протягом зазначеного терміну читати ВСІ платні матеріали сайту. Ми приймаємо оплату банківськими картками, електронними грошима та переказами з рахунків мобільних операторів.

Сьогодні комп'ютеризація суспільства змушує шукати різні способи обмеження доступу до інформації, що зберігається на комп'ютері. Причому система авторизації та аутентифікації користувача за паролем є однією з найпоширеніших, хоч і має безліч недоліків. Альтернативним парольним захистом може бути автентифікація за біометричними параметрами користувача, зокрема за відбитком пальця. А для цього потрібно лише сканер відбитків пальців і відповідне програмне забезпечення, яке йде в комплекті разом з пристроєм.

Сканер відбитка пальця являє собою пристрій, який зчитує образ пальця з усіма його особливостями як папілярного візерунка і передає результат сканування в програмне забезпечення. Спеціалізований додаток порівнює отримане зображення із зразком, створеним на етапі формування біометричного пароля.

Типи сканерів відбитків пальців

Усі сканери відбитків пальців, які сьогодні використовуються, можна класифікувати на три групи, виходячи з фізичного принципу роботи:

Напівпровідникові (кремнієві);

Оптичні;

Ультразвукові.

Напівпровідникові сканери

Цей тип сканерів отримує зображення на основі властивостей напівпровідників, які змінюються в області контакту папілярного візерунка та сканера. В основі роботи даного типу скануючих пристроїв може лежати кілька технологій:

Ємнісні сканери. В основі роботи подібних сканерів лежить ефект, коли ємність pn-переходу змінюється при зіткненні гребенів папілярного візерунка і елементів напівпровідникової матриці.

Чутливі до тиску відбитків пальців даного типу у своїй роботі використовує спеціальну матрицю п'єзоелементів. Коли палець стикається з матрицею, то гребені чинять на неї, а западини, відповідно, немає. Виходячи з тиску на матрицю, і формується зображення.

Пристрої цього типу використовують сенсори, що складаються з піроелектричних елементів. Дані рецептори фіксують температурну різницю, після чого перетворять її на напругу.

Радіочастотні сканери. Сканери даного типу складаються з мікроантен, які генерують слабкий сигнал, а по отриманій у відповідь від папілярного візерунка величині електрорушійної сили формується підсумкове зображення відбитка пальця.

Протяжні термосканери. Те саме, що і термо-сканери. Єдина відмінність полягає в тому, що палець необхідно провести по поверхні, що сканує, а не прикласти його.

Ємні протяжні сканери. Технологія отримання зображення та ж, що і в ємнісних, але спосіб отримання відрізняється тим, що палець проводиться по поверхні, що сканує.

Радіочастотні протяжні сканери. Принцип роботи даних пристроїв той самий, що й у радіочастотних приладах, але спосіб зняття зображення полягає не у додатку пальця до пристрою, а у проведенні пальцем на його поверхні.

Оптичні сканери

Сканер відбитків пальців даного типу отримує зображення пальця оптичним методом. В основі роботи пристроїв цього типу лежать різні технології

FTIR-сканери. Дані пристрої використовують ефект порушеного внутрішнього відбиття.

Оптоволоконні сканери. являє собою оптоволоконну матрицю, кожне волокно якої містить фотоелемент.

- Електрооптичні сканери. Отримання зображення йде від електрооптичного полімеру, який у своєму складі має світловипромінюючий шар.

Оптичні протяжні сканери. Даний вид обладнання є доробкою оптоволоконних пристроїв, в яких для отримання зображення необхідно проводити пальцем по поверхні, а не прикладати його.

Роликові сканери. Для отримання зображення необхідно провести пальцем по ролику, де робляться знімки пальця з папілярними візерунками.

Безконтактні сканери. Сканування пальця здійснюється безконтактним способом. Палець прикладається до отвору, де його підсвічують кілька джерел, а вбудована камера фіксує зображення пальця.

Ультразвукові сканери

Даний тип пристроїв сканує поверхню пальця ультразвуковими хвилями, а на підставі виміряної відстані відбитих хвиль від западин та виступів будується зображення. Даний тип пристроїв відрізняється від вище розглянутих тим, що результат сканування виходить якіснішим.

Заглиблюючись все більше в системи, пов'язані з охороною та контролем, багато хто з нас зрештою зверне увагу на біометричні методи ідентифікації особистості для тих чи інших потреб.

Біометрія – це методи автоматичної ідентифікації людини та підтвердження особистості людини, засновані на фізіологічних чи поведінкових характеристиках. Прикладами фізіологічних характеристик є відбитки пальців, форма руки, характеристика обличчя, райдужна оболонка ока, характеристика голосу, особливості начерку. У процесі розвитку технологій з'являється дедалі більше способів ідентифікувати людську особистість.

Найбільш популярним методом біометричної ідентифікації є розпізнавання відбитків пальців. Думаю, це так, бо це відносно дешевий та простий спосіб, перевірений часом. Способів отримати відбиток пальця людини за допомогою електроніки існує кілька: оптичні методи отримання зображення відбитка пальця - на відображення, на просвіт, безконтактний способи, датчики ємнісні відбитків пальців (напівпровідникові), радіочастотні сканери, сканери, що використовують метод тиску, термосканери, ультразвуковий метод. Кожен спосіб отримання відбитка пальця має свої переваги та недоліки, проте головним чином баланс вибору способу сканування є ціна - надійність (тут виділяється не тільки ефективний захист, але й стійкість до впливу зовнішніх факторів).

Сканер відбитків пальців R308 (посилання в магазин) є оптичним (метод на відображення). Цей метод використовує ефект порушеного повного внутрішнього відбиття (Frusted Total Internal Reflection). Ефект полягає в тому, що при падінні світла на межу поділу двох середовищ світлова енергія ділиться на дві частини – одна відбивається від кордону, інша проникає через кордон у другу середу. Частка відбитої енергії залежить від кута падіння світлового потоку. Починаючи з певної величини даного кута, вся світлова енергія відбивається від межі розділу. Це називається повним внутрішнім відбитком. У разі контакту більш щільного оптичного середовища (поверхні пальця) з менш щільним у точці повного внутрішнього відображення пучок світла проходить через цю межу. Таким чином, від кордону відіб'ються лише пучки світла, що потрапили в певні точки повного внутрішнього відбиття, до яких не було прикладено папілярний візерунок пальця. Для захоплення отриманого світлового зображення поверхні пальця використовується спеціальний датчик зображення (КМОП або ПЗЗ, залежно від реалізації сканера).

Для цього методу можна відзначити таке:

• Одні з найдешевших сканерів відбитків пальців за відносно великої площі сканування пальця
• Чутливість до забруднення робочої поверхні датчика
• Мінімальний захист від муляжів
• Відносно великі розміри модуля

Отже сканер відбитків пальців R308 має такий вигляд:

Хотілося б розібрати і подивитися на модуль зсередини, але конструкція зроблена таким чином, що акуратно відкрутити гвинтики і зняти плату з елементами не вийде, тому що тримає її зсередини і без застосування паяльника це зробити проблематично, тому не варто намагатися порушити цілісність модуля що може призвести до виведення його з ладу.

Цей оптичний сканер відбитків пальців використовує високошвидкісний цифровий сигнальний процесор як свою основу. Цей модуль може отримати зображення відбитка пальця, обробити зображення для збереження або пошуку, зберегти дані про відбиток пальця у власній пам'яті та робити пошук на збіг отриманого відбитка зі збереженими. Для підключення до СКУД (систем контролю та управління доступом) модуль має інтерфейс UART, за допомогою якого модуль приймає команди та надсилає відповіді про результати операцій. Крім того, модуль може передати на інший пристрій зображення відбитка пальця, отримане за допомогою нього. Сканер відбитків пальців побудований таким чином, що всі обчислювальні та аналітичні операції виконує він сам, але цими процесами необхідно керувати для отримання практичної цінності модуля. Таким чином, на основі відповідей про результати виконання команд зовнішній мікроконтролер може вибудовувати будь-яку необхідну логіку роботи СКУД із застосуванням сканера відбитків пальців.

Характеристики сканера відбитків пальців R308:

• Напруга живлення – 4,5-5 вольт
• Робочий струм – 40 мА
• Інтерфейс – UART (TTL logical level)
• Baud rate – 9600*n, n=1~12, за замовчуванням 57600 bps
• Час сканування відбитка пальця – до 0,5 с
• Розмір шаблону відбитка – 512 байт
• Коефіцієнт помилкового пропуску FAR (False Acceptance Rate) – менше 0,001%
• Коефіцієнт помилкової відмови у доступі FRR (False Rejection Rate) – менше 0,5 %
• Рівень безпеки – 5
• Час середнього пошуку – менше 1 сек.
• Розмір вікна зчитування відбитка пальця – 18х22 мм
• Розмір модуля – 55,5х21х20,5 мм
• Діапазон робочих температур – -20-40 градусів Цельсія

Для підключення до інших пристроїв R308 має 6-контактний роз'єм:

1. Vt – плюс живлення детектора пальця
2. Vin – плюс живлення модуля
3. Touch – вихід сигналу детектора пальця

У документації вказуються кольори шлейфу в комплекті з модулем, але в моєму випадку кольори не збіглися, тому найнадійніше визначати призначення контактів за нумерацією, вказаною на платі біля роз'єму модуля.

Структура пакета даних, що передаються та приймаються модулем:

1. Header – заголовок, фіксоване значення 0xEF01 (2 байти)
2. Adder – адреса сканера відбитків пальців, фіксоване значення 0xFFFFFFFF (4 байти)
3. Package identifier – ідентифікатор пакета даних, 01H – пакет команди, 02H – пакет даних, 07H – пакет відповіді, 08H – пакет закінчення даних (1 байт)
4. Package length – кількість байт пакета інформації (включає суму байт даних пунктів 5 – 6), максимальну кількість 256 байт (2 байти)
5. Package contents – корисні дані
6. Checksum – контрольна сума, арифметична сума пунктів 3-6 (2 байти)

Сканер відбитків пальців має 8 основних інструкцій для його керування:

1. Сканування відбитка пальця та збереження його у буфері. Повертає код підтвердження успішності операції.
2. Створення файлу символів відбитка пальця з оригінального відбитка та зберігає його у CharBuffer1 (2). Повертає код підтвердження успішності операції.
3. Пошук на збіг відбитка пальця в бібліотеці модуля який відповідає збереженому CharBuffer1 або CharBuffer2. Повертає код підтвердження про успішність операції та ID відбитка пальця у бібліотеці модуля.
4. Створення шаблону моделі відбитка пальця. Інформація CharBuffer1 і CharBuffer2 об'єднується і комбінується для отримання більш достовірних даних про відбиток пальця (відбиток у цих буферах повинен належати одному пальцю). Після операції дані зберігаються назад у CharBuffer1 та CharBuffer2. Повертає код підтвердження успішності операції.
5. Збереження шаблону відбитка пальця з Buffer1/Buffer2 у флеш пам'ять бібліотеки модуля. Повертає код підтвердження успішності операції.
6. Видалення шаблону з флеш-пам'яті модуля. Повертає код підтвердження успішності операції.
7. Очищення пам'яті бібліотеки відбитків пальців модуля. Повертає код підтвердження успішності операції.
8. Перевірити пароль модуля. Повертає код підтвердження успішності операції.

Для того, щоб шукати збіг відбитка пальця в бібліотеці модуля необхідно сканувати відбиток пальця і ​​зберегти його в буфері, згенерувати символьний файл і помістити його в CharBuffer і прописати команду на пошук збігів відбитків пальця (інструкції 1, 2, 3).

Для того щоб внести відбиток пальця в пам'ять модуля необхідно отримати зображення відбитка пальця, зберегти його в буфері і згенерувати символьний файл, що зберігається в CharBuffer (операції повторюємо мінімум 2 рази і зберігаємо все CharBuffer1 і CharBuffer2), далі комбінуємо дані в буферах 1 і 2 для отримання точнішого результату та запускаємо командою збереження у вказане місце пам'яті інформацію про відбиток пальця (інструкції 1, 2, 4, 5).

Під час виконання інструкцій модулем необхідно стежити за коректністю та успішністю виконання за допомогою відповідей, що йдуть після посилки команд. Це може покращити якість виконання програми та точність заданих маніпуляцій зі сканером відбитків пальців R308.

Для оцінки роботи модуля до статті додається демонстраційна прошивка для мікроконтролера STM32, що відповідає схемі:

На LCD дисплеї відображаються необхідні дані для роботи зі сканером відбитків пальців, при включенні схеми без замкнутих перемичок Jmp1 та Jmp2 запускається основний цикл програми, коли мікроконтролер чекає на отримання відбитка пальця від сканера і запускає пошук у пам'яті модуля при його появі. При включенні із замкнутою перемичкою Jmp1 запускається повне стирання пам'яті бібліотеки відбитків пальців. При включенні із замкнутою перемичкою Jmp2 запускається додавання 5 нових відбитків пальців у пам'ять модуля. Для додавання відбитка пальця необхідно двічі прикласти палець до сканера для його збереження у разі відсутності помилок під час сканування відбитків.

Крім того, до статті додається програма SFGDemo. З її допомогою можна отримати зображення свого відбитка пальця, крім стандартних операцій додавання відбитка в пам'ять, пошуку збігів, видалення відбитка з пам'яті (для підключення до комп'ютера використовується перехідник USB-UART).

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
IC1	МК STM32	STM32F103C8	1			До блокноту
VR1	Лінійний регулятор	LM7805	1			До блокноту
VR2	Лінійний регулятор	AMS1117-3.3	1			До блокноту
FP1	Датчик відбитків пальців	R308	1			До блокноту
HG1	LCD-дисплей	2004a	1			До блокноту
C1, C2	Конденсатор	22 пФ	2			До блокноту
C3		470 мкФ	1			До блокноту
C4-C7, C9, C10, C12	Конденсатор	100 нФ	7			До блокноту
C8	Електролітичний конденсатор	220 мкФ	1			До блокноту
C11	Електролітичний конденсатор	100 мкФ	1			До блокноту
R1	Резистор	22 Ом	1			До блокноту
R2	Резистор	100 Ом	1			До блокноту
R3	Підстроювальний резистор	10 ком	1

Нещодавно технологія зчитування відбитків пальців була пов'язана в основному з науково-фантастичними фільмами. Тепер навіть у бюджетному смартфоні Xiaomi є сканер відбитків пальців. Ми пояснимо читачам принцип його роботи.

Сканер відбитків пальців (Touch ID) дозволяє ідентифікувати користувача на основі унікального малюнка шкіри на кінчику пальця. Кожна людина має свій власний відбиток і «малюнок», який не повторюється навіть у разі ідентичних близнюків.

Відбиток пальця (fingerprint) дозволяє ідентифікувати будь-яку людину, наприклад, у разі пошуку злочинців. Як виявилось, функція Touch ID також корисна для користувачів смартфонів. За допомогою її можна захистити смартфон від несанкціонованого доступу.

В даний час на ринку існує кілька типів сканерів. Всі вони працюють за одним і тим же принципом - сканер зчитує відбиток власника смартфона і при спробі розблокувати його порівнює малюнок з тим, який запрограмований заздалегідь у пристрої. Якщо відбиток пальця збігається, пристрій буде розблоковано. В іншому випадку з'явиться повідомлення про помилку.

Цікаво, що сканери не аналізують весь рисунок відбитка пальця. Перевіряються лише деякі з характерних рис чи візерунків. Це, наприклад, розгалуження, роздвоєння чи обривання відбитків пальців.

Сканери перетворюють картинку на темпліт (шаблон), і за алгоритмом порівнюють відстань між кривими та лініями. Це дозволяє зробити процес перевірки набагато коротшим, ніж якби вам потрібно було проаналізувати весь відбиток пальця.

Алгоритми підтверджують відбиток, якщо приблизно 40% мінуцій збігаються зі збереженим малюнком. На практиці цього достатньо для ідентифікації конкретного користувача та забезпечення відмовостійкості.

Мінуції (або «крапки Гальтона») – це унікальні для кожного пальця ділянки малюнку шкіри (крапки), які показують, у яких місцях папілярні лінії зливаються, роздвоюються або обриваються.

Типи сканерів відбитків пальців

1. Оптичний сканер"знімає" всю панель пальців і використовує CCD-матрицю (як і більшість камер) для цього. У місцях, де світло не приходить (гребні), матриця записує «чорні» пікселі, створюючи зображення пальця, що точно відображається. Часто оптичні сканери мають вбудоване джерело світла (зазвичай світлодіодне), щоб зробити зображення максимально прозорим.

2. Ємнісний сканер- Замість матриці, використовуються спеціальні мініатюрні схеми конденсаторів (ємнісних датчиків). Коли прикладаємо палець до цього зчитувача, ємність окремих конденсаторів миттєво змінюється. Ємнісні сканери набагато точніші і ефективніші за оптичні сканери, оскільки їх складніше обдурити.

3. Тепловий сканер– він працює аналогічно ємнісному зчитувачу, але замість мікроконденсаторів вони використовують мікроскопічні теплові датчики, які визначають різницю температур між гребенями та частками пальцевої подушки. Такий сканер неможливо обдурити імітацією пальця (тобто фрагментом зі шкірним покривом).

4. Ультразвуковий сканер- Використовує явище дифракції, тобто відображення та розсіювання звукових хвиль. Коли ми прикладаємо палець до зчитувача, він починає генерувати нечутні звуки для нас. Поведінка звукових хвиль у точках контакту «гребеня» майданчика друку зі сканером зовсім інше, ніж у «впадинах» (де є повітря). Це дозволяє ультразвуковому сканеру створювати точний відбиток вашого пальця.

Який сканер відбитка пальця кращий?

В даний час більшість смартфонів Xiaomi використовують ємнісні зчитувачі, наприклад, популярні Redmi Note 3 або Mi 5. Однак великі надії пов'язані з ультразвуковими сканерами, встановленими безпосередньо під дисплеєм, і, ймовірно, ця технологія буде найбільш популярна в найближчому майбутньому.

Функція Touch ID у смартфоні, хоч і дуже безпечна, не гарантують безпеку на 100%. За допомогою правильних технологій та інструментів можна підробити відбиток пальця, який зможе обдурити сканер.