какой палец лучше использовать для отпечатка на смартфоне
Как мы стали беречь наши пальцы чуточку больше
Привет, Geektimes! Наличие сканера отпечатков пальцев в смартфоне в последнее время для многих стало одним из главных факторов при выборе устройства для покупки. Хотя данный тип биометрической технологии безопасности отнюдь не новый, компактными и дешевыми сканеры отпечатков научились делать сравнительно недавно. Но задумывались ли вы о том, что происходит, когда вы подносите свой палец для разблокировки телефона? Мы вот решили разобраться и просим всех заинтересовавшихся под кат.
Отпечаток пальца, как известно, не изменяется в течение всей жизни человека, что позволяет идентифицировать его как в 15, так и в 75 лет. Отпечаток начинает формироваться еще на стадии развития плода, но даже у однояйцевых близнецов отпечатки не бывают идентичными. Поэтому это один из самых распространенных и безопасных (после сканера сетчатки и радужной оболочки глаза или анализа ДНК) способов идентификации человека. Удалить его как в фильме «Люди в черном» не получится.
Если смотреть с точки зрения физиологии, отпечаток пальца — это определенный набор выступов с индивидуальными порами, которые разделены между собой впадинами. А поскольку он связан с тепловыми и электрическими характеристиками кожи, для получения его изображения можно использовать как тепло, так и свет, и электрическую емкость (или все вместе).
Существует целый ряд разновидностей сканеров отпечатков пальцев — некоторые применяются на секретных объектах (вместе с анализом походки и другими фишками, конечно же), другие уже вошли в жизнь владельцев современных смартфонов как нечто обыденное. Если обобщить, можно выделить три основные группы сканеров отпечатков:
Оптические сканеры
Они, как следует из названия, используют оптические методы получения изображения отпечатка. Этот метод является самым старым методом захвата отпечатков пальцев: фотография отпечатка обрабатывается при помощи специальных алгоритмов, которые обнаруживают уникальные гребни и выступы. Полученное изображение сравнивается с заложенными в системе, после чего пользователю отправляется положительный или отрицательный ответ. Оптические сканеры подразделяются на FTIR-сканеры, оптоволоконные, протяжные, роликовые, электрооптические и бесконтактные.
В сканерах FTIR используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frustrated Total Internal Reflection). В данном случае свет падает на границу раздела двух сред, после чего одна часть световой энергии отражается от границы, а вторая проникает через нее во вторую среду. Сколько энергии будет отражено, определяется углом падения: когда он достигает определенной величины, от границы раздела отражается вся световая энергия, что и называется полным внутренним отражением.
При контакте отпечатка пальца (более плотной среды) с менее плотной пучок света проходит через границу в точке полного внутреннего отражения. Так что будут отражены только те пучки света, попавшие в точки, к которым не приложен капиллярный узор поверхности пальца. Далее CCD или CMOS фиксирует итоговую световую картинку поверхности пальца.
Оптоволоконные сканеры работают несколько иначе. По сути мы имеем оптоволоконную матрицу, при этом каждое её волокно заканчивается фотоэлементом. Каждый фотоэлемент фиксирует остаточный свет, который прошёл через палец, в той точке, где отпечаток прикасается к поверхности сканера. Далее данные всех элементов агрегируются и на их основании получается изображение отпечатка пальца.
В электрооптических сканерах используется специальный полимер, в составе которого есть светоизлучающий слой. На нем отражается неоднородность электрического поля пальца у поверхности сканера, после чего высвечивается отпечаток пальца. Остальную работу проделывают фотодиоды, преобразующие все в цифровой вид. Протяжные сканеры — одни из самых интересных, поскольку в этом случае палец не прикладывается к поверхности сканера, как мы привыкли, а проводится по считывателю, который представляет собой узкую полоску. Принцип их работы во многом схож с FTIR-сканерами, о которых упоминалось ранее.
При использовании бесконтактных сканеров вам даже не придется контактировать с поверхностью сканирующего устройства. Палец прикладывается к специальному отверстию, его подсвечивают снизу несколько источников света, линза собирает информацию, затем данные проецируются на CMOS, где преобразуются в изображение отпечатка пальца.
Оптические сканеры довольно легко обмануть, поскольку они захватывают только 2D-изображение — в этом один из их главных недостатков. В наше время они уже отошли на второй план, тем не менее во многих сферах до сих пор используются. Но уж точно не на секретных объектах и не там, где серьезно заботятся о безопасности: для этого и придумали кремниевые (полупроводниковые) и ультразвуковые сканеры.
Кремниевые (полупроводниковые) сканеры
Основное отличие полупроводниковых сканеров от оптических в том, что в данном случае изображение получается с помощью свойств полупроводников, которые изменяются в местах контакта отпечатка пальца с поверхностью сканера. Полупроводниковые сканеры реализуют несколькими способами, но наиболее распространенный из них — емкостный.
В емкостных сканерах для получения изображения отпечатка применяется эффект изменения емкости p-n-перехода полупроводникового прибора, когда гребень узора отпечатка соприкасается с полупроводниковой матрицей. Одна из модификаций емкостного сканера — когда основным модулем для сканирования является конденсатор. То есть традиционное изображение отпечатка не создается: вместо этого сбор данных осуществляется с помощью массивов крошечных цепей конденсатора. Поскольку конденсаторы хранят электрический заряд, когда палец контактирует со сканером, заряд будет изменен там, где гребень прикасается к пластине. Там, где на узоре впадины, заряд останется практически неизменным.
Изменения заряда отслеживаются, тем самым захватываются данные об отпечатке. Затем они преобразуются в цифровые, после чего начинается поиск отличительных и уникальных атрибутов отпечатка — они сравниваются с сохраненными для сравнения отпечатками.
Емкостные сканеры сейчас нашли признание у производителей смартфонов за счет оптимального соотношения цены и качества. У них низкая себестоимость и высокая степень защиты от муляжей — обмануть, конечно, можно, но это будет не так просто. Первым смартфоном от Xiaomi со сканером отпечатков пальцев стал Redmi Note 3, он же используется в одной из новинок компании — Xiaomi Mi Max. Не отказывается от емкостного сканера и OnePlus в своём OnePlus 3.
Из полупроводниковых сканеров также активно используются чувствительные к давлению и термо-сканеры, но не в смартфонах. В первом случае изображение поверхности пальца получается при помощи давления, которое оказывают выступы папиллярного узора на элементы поверхности, однако защита от муляжей здесь довольно низкая. В термо-сканерах используется температурная карта поверхности пальца, которая и преобразуется в цифровое изображение. Подделать такой отпечаток гораздо сложнее.
Остальные виды полупроводниковых сканеров по сути представляют собой разновидность емкостных, протяжных или термо-сканеров.
Ультразвуковые сканеры
Еще несколько лет назад данный тип сканирования отпечатков пальцев был слишком дорогим, однако с развитием технологий он добрался и до смартфонов. Ультразвуковой тип характеризуется сканированием поверхности пальца при помощи ультразвуковых волн и измерения расстояния между источником волн и рельефом отпечатка по отраженному эху.
Ультразвуковой импульс передается на палец перед сканером — часть его поглощается, а другая часть возвращается к приемнику. После этого она распознается в зависимости от гребней, впадин и других уникальных элементов отпечатка. Чем дольше происходит сканирование, тем лучше распознаются дополнительные данные об отпечатке — в результате получаются подробные 3D-изображения.
Технология, конечно, очень интересная — одним из первых смартфонов с ультразвуковым сканером отпечатков пальцев стал Le Max 2 от LeEco. Другие производители пока смотрят в эту сторону с осторожностью, все же ультразвуковой сканер в смартфонах еще недостаточно «обкатан», да и реализация подороже, что может увеличить конечную стоимость смартфона для покупателей. Поэтому в Mi5, например, Xiaomi не стала использовать ультразвуковой сканер и сделала выбор в пользу емкостного.
На CES 2016 Qualcomm представила технологию Sense ID — усовершенствованный 3D-датчик сканера, который собирает намного больше индивидуальной информации. Ультразвук проникает через металлические поверхности, стекло и некоторые пластмассы и получает не двухмерную, а подробную трехмерную карту отпечатка пальца.
Qualcomm Sense ID — ультразвуковой сканер отпечатков
И что, это действительно безопасно?
Конечно, любой сканер отпечатков пальцев можно обмануть. Емкостные сканеры старого образца плохо воспринимали мокрые или холодные пальцы, в современных смартфонах (том же Redmi Pro) эта проблема уже практически решена и сканер срабатывает очень быстро. В определенном плане ультразвуковые сканеры безопаснее, но до рынка эта тенденция скорее всего доберется только через пару лет. Изготовить слепок пальца сложно, еще сложнее применить его для разблокировки современного смартфона.
Очень интересно реализована область Secure Enclave у Apple. По сути это сопроцессор, который использует шифрованную память и включает в себя аппаратный генератор случайных чисел. При изготовлении каждый такой сопроцессор имеет свой уникальный идентификатор — он неизвестен ни другим компонентам системы, ни самой Apple (по крайней мере, так говорят в компании). Secure Enclave обрабатывает данные с датчика Touch ID: процессор не может прочитать информацию об отпечатке и сразу перенаправляет ее сопроцессору. Данные шифруются при помощи алгоритма AES.
Заметили, что iPhone просит пароль каждый раз после перезагрузки? Пароль является ключом для расшифровки отпечатков пальцев — он активируется при любых обстоятельствах, свидетельствующих о постороннем вмешательстве: добавление нового отпечатка, выключение смартфона, пять неверных попыток разблокировки и так далее. Кстати, в том числе поэтому кнопку с Touch ID нужно беречь — если она сломается и вы ее поменяете на неоригинальную, то сканер отпечатков превратится в тыкву работать не будет. А что вы хотели? Безопасность.
Тем не менее и у Apple все не так совершенно, правда здесь уже вину стоит переложить на разработчиков приложений. Если кто-то подсмотрит пароль владельца iPhone, он сможет разблокировать смартфон, добавить свой отпечаток, а затем авторизоваться во всех приложениях с Touch ID (мессенджерах, банковских и так далее), даже если их пароли отличны от системного. Начиная с iOS 9.0 разработчики могут устанавливать проверку (об этом недавно был пост на Geektimes) на появление новых отпечатков в момент запуска приложения, однако, многие, как правило, этой рекомендацией не пользуются.
Ну и что делать?
Ответ простой и очевидный — пользоваться! Сканеры отпечатков пальцев уже вошли в нашу жизнь как безопасная альтернатива запоминанию логинов и паролей, и владельцы смартфонов с соответствующей функциональностью что-то не жалуются. Взломать можно всё, однако, сейчас уровень безопасности сканеров действительно высокий, к тому же технология не стоит на месте и развивается — ультразвуковые сканеры в смартфонах тому подтверждение.
Какой способ разблокировки смартфона лучший?
В наше время мы ценим не только функциональность гаджетов, но и безопасность, которую они нам обеспечивают. Касается это не только того, что никто не увидит наши “фото с котиками” или что-то покрепче из домашнего видео, если вы понимаете, о чем я, но и некоторых более будничных функций. Примеров масса, но самыми яркими являются банковские карты, используемые для оплаты покупок, и системы поиска смартфона, которые можно отключить, разблокировав незапароленное устройство. В этом случае найти и отключить функцию Google или Find My iPhone уже не получится. Короче, защите быть. Вот только должен ли это быть сканер отпечатков пальцев или пора уже отпустить его?
Сканер пальцев в экране без сомнения удобен.
Первый смартфон со сканером отпечатков
Вообще, первый сканер отпечатков в смартфоне был запатентован компанией Apple в 2008 году. Тогда они не получили широкого распространения, но через несколько лет, что называется, началось.
В 2011 году вышел смартфон Motorola Atrix, который считается первым подобным устройством со сканером отпечатков пальцев. У него были и другие интересные функции, например, он был вычислительными мозгами целого ноутбука, но это тема отдельного разговора и сейчас мы не будем углубляться в его характеристики. Стоит только отметить, что дактилоскопический датчик не был так глубоко интегрирован в систему смартфона и представлял собой несколько иную функцию, нежели сейчас.
Тот самый Motorola Atrix.
Еще до появления указанных выше смартфонов сканер отпечатков применяли в ноутбуках. Не смогу назвать точную модель, но у меня еще в середине нулевых был компьютер, кажется, Toshiba, с таким способом разблокировки. Правда, там это была настоящая боль. Стоил этот ноутбук очень много, но сканер работал, мягко говоря, так себе.
Были и телефоны со сканером отпечатков пальцев. Например, Pantech GI100, выпущенный в 2004 году. Правда идея такой серьезной блокировки тогда “на зашла”. Во многом опять же из-за несовершенства технологии, отсутствия необходимости в серьезной защите и дороговизны подобных устройств.
Какими бывают сканеры отпечатков пальцев
После появления сканера отпечатков пальцев почти во всех смартфонах, а позже и абсолютно во всех, производителям надо было как-то конкурировать между собой. Для этого они пытались разместить его в разных местах. На передней панели, на задней, сбоку и даже в экране.
Мне очень нравился сканер в кнопке Power, так как это действительно удобно. Первый раз я столкнулся с ним в Sony XZ Premium. После этого из-за проблем с патентами компания отказалась от такого решения, но несколько таких смартфонов есть у Honor, например, Honor V20 Pro.
Другие начали учить сканер новым возможностям. Кто-то делал так, что смартфон сразу разблокировался при прикосновении к сканеру, а другие навешивали на него функции управления, превращая его в аналог тачпада или сенсорной кнопки в ранних моделях HTC Desire. Можно было пролистывать контент свайпами или активировать функции двойным тапом. В целом удобно, но мало кто всерьез этим пользовался.
Вообще сканеры отпечатков пальцев в смартфоне делятся в основном на три типа — оптические, полупроводниковые, ультразвуковые.
Первые для получения отпечатка используют оптические методы. Грубо говоря, они просто фотографируют палец, определяя рисунок на нем. Такой сканер проще всего обмануть. Картинкой этого, конечно, не сделаешь, но варианты есть. Одним из существенных минусов такого сканера является его чувствительность к загрязнениям. Сейчас применяются они не очень часто.
Полупроводниковые сканеры для получения изображения используют полупроводники. Они позволяют построить более точную картину в месте контакта пальца со сканером, но стоят дороже. К числу плюсов можно отнести более высокую скорость срабатывания и разблокировки смартфона.
Самыми дорогими являются ультразвуковые сканеры. При этом они самые быстрые и точные. Для разблокировки они строят полноценную объемную модель рисунка на пальце. Дополнительным преимуществом является их возможность измерения пульса.
Какой тип сканера предпочитаешь? Давай обсудим в нашем Telegram-чате.
Производители выбирают сканер исходя из стоимости устройства и тем самым могут выбрать оптимальное сочетание скорости работы, точности определения и, конечно, стоимости смартфона. Именно поэтому сканеры разных смартфонов не всегда одинаковые.
Что лучше? Сканер отпечатков или разблокировка по лицу?
Объяснять, как смартфон разблокируется по лицу, особого смысле нет, тем более мы уже это делали, так как в этом деле используется всего два способа. Первый просто сверяет фотографию с фронтальной камеры с сохраненным изображением, а второй строит объемную модель за счет специального сканера.
Сканирование лица это несомненное благо.
Плюсом первого способа является цена и возможность применения почти в любом смартфоне, а минусом слабая защищенность и ужасная работа в темноте. Второй способ дороже и не все производители имеют такие технологии, зато это существенно безопаснее и работает при любом освещении, даже в полной темноте.
По поводу надежности этого способы высказывалась только Apple. Когда вышел iPhone X с таким сканером, на презентации говорили о том, что вероятность ошибки сканера отпечатков составляет один из пятидесяти тысяч, а сканера лица с построением модели — один из миллиона. То есть такой сканер в 20 раз надежнее. Остальные говорят только об удобстве.
Подводя к вопросу о том, какой способ разблокировки на мой взгляд самый лучший, я могу сказать, что до iPhone 5S я не пользовался никакими блокировками. Даже пин-код не ставил. Зато потом начал и теперь не могу остановиться. Все мои смартфона вне зависимости от операционной системы были заблокированы.
Когда я перешел на сканер лица, я понял, что это действительно очень удобно. В первую очередь, удобство заключается в том, что не надо ничего делать. Надо просто нажать кнопку Power и смартфон включается. Можно даже сделать так, чтобы сканирование начиналось в тот момент, когда берешь смартфон в руки — даже нажимать ничего не надо.
Есть у такого способа и отрицательные моменты. Например, когда я еду на мотоцикле или сноуборде, я не могу разблокировать смартфон. Можно ввести код, но уже как-то не хочется, если есть возможность просто пройти биометрическую проверку. Особенно это актуально, когда хочется просто прочитать уведомление.
Можно вводить коды, но проще проходить биометрическую проверку.
Такая же ситуация происходит летом в очках. Если они имеют хороший уровень защиты от солнца, даже система построение по точкам не может с ними справиться, и один из трех ключевых компонентов (глаза, нос, губы) становится недоступен. Можно снизить чувствительность сканера и выбрать режим ”в очках”, но ведь не хочется.
Альтернативой в указанных случаях является сканирование пальца. Но я считаю, что он должен уходить с корпуса. Смотрится это, мягко говоря, так себе, если не говорить о сканере в кнопке Power, но таких смартфонов единицы.
В этом случае на первое место выходит сканер отпечатков в экране. Тем более, что в последнее время технологии дошли до того, что они действительно неплохо работают, особенно у смартфонов, входящих в группу BBK (OPPO, VIVO, OnePlus).
На мой взгляд, именно такое решение мне кажется оптимальным. Сканирование лица будет первоочередным, а если не получается, то пользуйся сканером отпечатков. Надеюсь, что производители пойдут именно этим путем. Мне даже кажется, Apple в будущих поколениях iPhone сделает экранный сканер, хоть и говорила о том, что он устарел. Просто оговорятся, что устарел сканер на корпусе, а в экране это действительно ”эмэйзинг”.
Сказанное относится и к складным смартфонам. Согласитесь, что имея такие технологии, просто нет смысла портить его корпус этим кружком. Прошло его время, надо что-то менять.
Функции сканера отпечатков пальцев, о которых вы не знали
Использование отпечатка пальцев для разблокировки имеет несколько неоспоримых преимуществ перед паролями и графическими ключами. Во-первых, отпечаток практически невозможно забыть или потерять, украсть, а также подделать. Во-вторых, никто не сможет воспользоваться отпечатком в вашем отсутствии. Этого точно нельзя сказать о пароле, ведь, в случае его раскрытия, смартфоном сможет воспользоваться любой желающий.
С графическими ключами тоже все не так однозначно. Проведенные исследования показали, что люди склонны использовать самые примитивные графические ключи, чаще всего схожие с буквами алфавита. А учитывая тот факт, что более половины из всех пользователей начинают вводить графический ключ с верхнего левого угла, такой вид блокировки является, пожалуй, самым уязвимым для взлома.
Кроме того, когда вы вводите графический ключ, то неизбежно слегка отклоняете смартфон в стороны. Благодаря таким отклонениям злоумышленники с помощью гироскопических датчиков научились разгадывать рисунок практически в 100% случаев.
Поэтому, несомненно, сканер отпечатка на сегодняшний день является лучшей защитой для вашего смартфона. Но для чего еще можно использовать сканер отпечатка в смартфоне?
Жесты для управления телефоном
С помощью сканера отпечатка пальцев вы можете не только разблокировать экран вашего смартфона, но и управлять им почти так же, как управляете тачпадом вашего ноутбука, настроив необходимые действия на нажатия или смахивания по сканеру.
В некоторых линейках смартфонов, таких, как, например, Google Pixel или Xiaomi есть встроенная функция для назначения определенных действий со сканером. Владельцам смартфонов других производителей предлагаем воспользоваться специальными приложениями из Play Маркета.
Одно из них — приложение Fingerprint Quick Action, позволяющее одновременно назначить до 3 из 12 возможных действий на прикосновение к сканеру отпечатка пальцев: для одиночного прикосновения, двойного тапа по сканеру или смахиванию.
Разблокировка компьютера удаленно
Удаленная разблокировка компьютера с помощью отпечатка пальца будет удобна в том случае, если на вашем компьютере для входа в систему установлен пароль. Чтобы каждый раз при входе не вводить сложную комбинацию, можно настроить удаленную разблокировку с помощью смартфона и встроенного в него датчика отпечатка пальцев. После этого, для разблокировки компьютера вам будет достаточно прикоснуться к сканеру отпечатка на вашем смартфоне.
Для активации функции разблокировки компьютера с помощью отпечатка пальцев потребуется установить приложение Remote Fingerprint Unlock из магазина Play Маркет, а также специальную клиент-программу на компьютер. После чего необходимо произвести их сопряжение.
Для процедуры сопряжения заблокируйте ваш компьютер, как обычно, а затем войдите в приложение Remote Fingerprint Unlock на смартфоне. Перейдите на вкладку «Scan» и сделайте свайп сверху вниз для обнаружения компьютера в пределах вашей сети Wi-Fi (Bluetooth).
После этого, в приложении необходимо создать и привязать к обнаруженному компьютеру новый аккаунт. После привязки аккаунта перейдите в пункт «Unlock» и приложите палец к сканеру вашего смартфона. Компьютер будет немедленно разблокирован.
Блокировка отдельных приложений с помощью отпечатка пальцев
Сканер отпечатка пальцев можно использовать не только для разблокировки смартфона, но и для защиты ваших отдельных приложений. Такая дополнительная защита может пригодиться, например, для блокировки платежных приложений, ваших личных фотографий в галерее или приложений-менеджеров паролей.
Для начала работы скачайте приложение AppLock Pro из магазина Play Маркет.
Установите пин-код, а также ответ на секретный вопрос.
В настройках телефона выдайте разрешения на использование AppLock Pro поверх других приложений, а также предоставьте доступ к статистике.
После этого выберите те приложения, к которым хотите применить блокировку с помощью сканера отпечатка пальцев.
Использование сканера отпечатка для селфи
Еще одна полезная находка, для которой можно использовать ваш сканер — фотографирование с помощью отпечатка пальцев. Особенно понравится такая функция обладателям смартфонов со сканером отпечатка пальцев, расположенным на задней панели смартфона.
Настроить срабатывание затвора на прикосновение к сканеру отпечатка позволит приложение Fingerprint Camera shutter. Для начала использования скачайте Fingerprint Camera shutter из магазина Play Маркет и выдайте приложению разрешение на просмотр информации и управление работой экрана в настройках смартфона (пункт «Специальные возможности телефона»).
Далее необходимо указать, с каким приложением для съемки Fingerprint Camera shutter необходимо выполнить сопряжение. После этого вам будет предложено совместить позицию кнопки, отвечающую за срабатывание после прикосновения к сенсору отпечатка с кнопкой срабатывания затвора в приложении «Камера» на вашем устройстве.
Вот и все! Больше не придется дотягиваться до кнопки на экране или использовать для снимка вторую руку. Теперь для того, чтобы сделать крутое селфи, вам достаточно прикоснуться к сканеру отпечатка.
Заключение
Сканер отпечатка пальцев уже давно перестал быть чем-то из ряда вон выходящим, ведь сегодня этим датчиком оснащаются даже самые бюджетные версии смартфонов. Популярность же сканера отпечатка среди пользователей вполне очевидна, поскольку его наличие в устройстве экономит время и надежно защищает смартфон от несанкционированного доступа. Теперь вы знаете, что, помимо защиты, сканер отпечатка можно использовать и для облегчения других задач в телефоне. Надеемся, что было полезно!