Hoe werkt de vingerafdrukscanner? Vingerafdruklezer: technische kenmerken, classificatie, gebruiksaanwijzing, specificatie, installatie en bedieningskenmerken Positieve aspecten van het gebruik van scanners.

Dus wat is een vingerafdrukscanner?

Dit is een soort biometrische beveiligingstechnologie die een combinatie van hardware- en softwaremethoden gebruikt om de vingerafdruk van een gebruiker te herkennen. Het identificeert en authenticeert de vingerafdrukken van een persoon om toegang tot een smartphone, app en andere plaatsen die bescherming tegen ongewenste interferentie nodig hebben, toe te staan of te weigeren. Er zijn veel andere manieren om persoonlijke informatie te beschermen, zoals: biometrie, irisscannen, scannen van het netvlies, scannen van gelaatstrekken, enzovoort, tot aan een speciale bloed- of looptest toe. Overigens werd loopanalyse gedemonstreerd in de Mission Impossible-filmreeks met Tom Cruise. Sommige smartphones maken zelfs gebruik van een irisscanner, maar de implementatie hiervan is uiteraard verre van ideaal. Waarom een vingerafdrukscanner? Het is simpel: vingerafdrukscanborden zijn vrij goedkoop en gemakkelijk te vervaardigen en te gebruiken. Raak de scanner aan en uw Redmi Note 3 is onmiddellijk ontgrendeld en klaar voor gebruik.

Net zoals er verschillende soorten biometrische beveiligingstechnologieën zijn, hebben de soorten vingerafdrukscanners verschillende technologieën en implementatiemethoden. Er zijn drie soorten vingerafdrukscanners:

Optische scanners;
Capacitieve scanners;
Echografie scanners.

Optische scanners

Optische vingerafdrukscanners zijn de oudste methode om vingerafdrukken vast te leggen en te vergelijken. Zoals je uit de naam zou kunnen raden, is deze methode gebaseerd op het vastleggen van een optisch beeld van een vingerafdruk. In wezen is het een foto van een vingerafdruk die, eenmaal vastgelegd, wordt verwerkt met behulp van speciale algoritmen om unieke patronen op het oppervlak te detecteren, zoals ribbels en unieke krullen, door de lichtste en donkerste delen van de afbeelding te analyseren.

Net als een smartphonecamera hebben deze sensoren een eindige resolutie en hoe hoger de resolutie, hoe fijnere patroondetails de sensor op je vinger kan onderscheiden, hoe groter de veiligheid. Deze sensoren hebben echter een veel hoger contrast dan een typische camera. Ze hebben doorgaans een zeer hoog aantal diodes per inch om beelden van dichtbij vast te leggen. Maar als je je vinger op de scanner legt, ziet de camera niets, omdat het donker is, maak je bezwaar. Rechts. Daarom hebben optische scanners ook hele reeksen LED's als flitser om het scangebied te verlichten. Uiteraard is dit ontwerp te omvangrijk voor een telefoon, waarbij de dunheid van het lichaam een belangrijke rol speelt.

Het grootste nadeel van optische scanners is dat ze vrij gemakkelijk voor de gek te houden zijn. Optische scanners leggen alleen 2D-beelden vast. Velen hebben gezien hoe met behulp van eenvoudige manipulaties met dezelfde PVA-lijm of gewoon met een hoogwaardige foto een scanner wordt gehackt en toegang wordt verkregen tot uw belangrijke documenten of katten. Daarom is dit type beveiliging niet geschikt voor smartphones.

Net zoals je nu smartphones met resistieve schermen kunt vinden, kun je ook optische vingerafdrukscanners tegenkomen. Ze worden nog steeds op veel gebieden gebruikt, behalve op plaatsen waar echte veiligheid nodig is. Onlangs, met de ontwikkeling van technologie en de toenemende vraag naar serieuzere beveiliging, hebben smartphones unaniem capacitieve scanners overgenomen en gebruiken ze deze ook. Ze zullen hieronder worden besproken.

Capacitieve scanners

Dit is tegenwoordig het meest voorkomende type vingerafdrukscanner. Zoals de naam al doet vermoeden, is de condensator de belangrijkste scanmodule in een capacitieve scanner. In plaats van een traditioneel vingerafdrukbeeld te creëren, gebruiken capacitieve scanners reeksen kleine condensatorcircuits om vingerafdrukgegevens te verzamelen. Condensatoren slaan elektrische lading op en als u uw vinger op het oppervlak van de scanner legt, zal de hoeveelheid die zich in de condensator ophoopt enigszins veranderen op die plaatsen waar de rand in het patroon de plaat raakt, en zal deze relatief onveranderd blijven waar de holte in de condensator zit. het patroon is tegengesteld. Een op-amp-integratorcircuit wordt gebruikt om deze veranderingen bij te houden, die vervolgens kunnen worden geregistreerd door een A/D-omzetter.

Nadat de vingerafdrukgegevens zijn vastgelegd, worden de gegevens omgezet in digitale gegevens en wordt gezocht naar onderscheidende en unieke kenmerken van de vingerafdruk, die op hun beurt kunnen worden opgeslagen voor vergelijking in een later stadium. Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat deze veel beter is dan optische scanners. De resultaten van de scan kunnen niet met de afbeelding worden gereproduceerd en het is ongelooflijk moeilijk om te misleiden met behulp van protheses, dat wil zeggen een afdruk van de vingerafdruk. Zoals hierboven beschreven komt dit doordat wanneer een vingerafdruk wordt herkend, er iets andere gegevens worden geregistreerd, namelijk veranderingen in de lading van de condensator. De enige echte bedreiging voor de veiligheid komt voort uit het knoeien met hardware of software.

Capacitieve vingerafdrukscanners gebruiken vrij grote reeksen van deze condensatoren, meestal honderden, zo niet duizenden, in één scanner. Dit zorgt voor een zeer gedetailleerd beeld van de ruggen en dalen van de vingerafdruk. Net als bij optische scanners zorgt een groter aantal condensatoren voor een hogere scannerresolutie, waardoor de herkenningsnauwkeurigheid en daarmee het beveiligingsniveau toeneemt, tot aan de herkenning van de kleinste puntjes.

Door het grotere aantal componenten in het vingerafdrukherkenningscircuit zijn capacitieve scanners doorgaans iets duurder dan optische scanners. In vroege versies van capacitieve scanners probeerden veel fabrikanten de kosten te verlagen door het aantal condensatoren dat nodig was voor vingerafdrukherkenning te verminderen. Dergelijke oplossingen waren vrijwel altijd niet erg succesvol en veel gebruikers klaagden over de kwaliteit van de herkenning, omdat ze er meerdere keren hun vinger op moesten leggen om de vingerafdruk te scannen. Gelukkig is deze technologie tegenwoordig al geperfectioneerd en zal zelfs een kieskeurige gebruiker tevreden zijn. Houd er rekening mee dat als uw vinger vuil of te nat/vettig is, de capacitieve scanner de vingerafdruk soms niet kan herkennen. Maar wassen ze nog steeds hun handen? :)

Echografie scanners

Ultrasone vingerafdrukscanners zijn momenteel het nieuwste op het gebied vanie. Dit type scanner werd voor het eerst gebruikt in de Le Max Pro-smartphone. Deze telefoon maakt gebruik van technologieën van het Amerikaanse bedrijf Qualcomm met zijn Sense ID.

Een ultrasoonscanner maakt gebruik van een ultrasone zender en ontvanger om een vingerafdruk te herkennen. De ultrasone puls wordt rechtstreeks naar de vinger gestuurd, die voor de scanner wordt geplaatst. Een deel van deze impuls wordt geabsorbeerd, een ander deel keert terug naar de ontvanger en wordt verder herkend, afhankelijk van de randen, dalen en andere details van de vingerafdruk die uniek zijn voor elke vinger. Bij ultrasone scanners wordt een sensor die mechanische spanning detecteert, gebruikt om de intensiteit van de terugkerende ultrasone puls op verschillende punten op de scanner te berekenen. Door langere tijd te scannen kunnen aanvullende vingerafdrukdieptegegevens worden vastgelegd, wat resulteert in zeer gedetailleerde 3D-beelden van de gescande vingerafdruk. Het gebruik van 3D-technologie bij deze scanmethode maakt het het veiligste alternatief voor capacitieve scanners. Het enige nadeel van deze technologie is dat deze op dit moment nog niet ontwikkeld is en te duur is. De eerste smartphones met dergelijke scanners zijn pioniers op dit gebied. Om dezelfde reden gebruikte Xiaomi geen ultrasone scanner in zijn vlaggenschip Mi5.

Algoritmen voor het verwerken van vingerafdrukken

Hoewel de meeste vingerafdrukscanners gebaseerd zijn op zeer vergelijkbare hardwareprincipes, kunnen aanvullende componenten en software een belangrijke rol spelen bij vingerafdrukherkenning. Verschillende fabrikanten gebruiken verschillende algoritmen die het meest “handig” zijn voor een specifiek processormodel en besturingssysteem. Dienovereenkomstig kan de detectie van belangrijke vingerafdrukkenmerken variëren in snelheid en nauwkeurigheid tussen verschillende fabrikanten.

Normaal gesproken zoeken deze algoritmen naar waar ruggen en dalen eindigen, elkaar kruisen en in tweeën splitsen. Gezamenlijk worden de kenmerken van het patroon van een afdruk ‘minutiae’ genoemd. Als de gescande vingerafdruk met meerdere ‘kleine dingen’ overeenkomt, wordt deze als een match beschouwd. Waar is dit voor? In plaats van elke keer hele vingerafdrukken te vergelijken, verminderen vergelijkingen van minuut tot stuk de hoeveelheid verwerkingskracht die nodig is om elke vingerafdruk te verwerken en te identificeren. Deze methode helpt ook om fouten te voorkomen bij het scannen van een vingerafdruk en, belangrijker nog, het wordt mogelijk om uw vinger niet volledig aan te brengen. Je legt je vinger nooit precies goed, hè? Natuurlijk niet.

Deze informatie moet op een veilige locatie op uw apparaat worden opgeslagen en ver genoeg verwijderd van code die de betrouwbaarheid van de scanner mogelijk in gevaar zou kunnen brengen. In plaats van gebruikersgegevens online op te slaan, slaat de processor vingerafdrukinformatie veilig op de fysieke chip op in een TEE (Trusted Execution Environment). Deze beveiligde zone wordt ook gebruikt voor andere cryptografische processen en geeft rechtstreeks toegang tot beveiligingshardwareplatforms, zoals dezelfde vingerafdrukscanner, om softwarebewaking en inbraak te voorkomen. Deze algoritmen kunnen per fabrikant verschillen of zelfs anders georganiseerd zijn. Qualcomm heeft bijvoorbeeld de Secure MCM-architectuur en Apple heeft de Secure Enclave, maar ze zijn allemaal gebaseerd op hetzelfde principe: deze informatie in een apart deel opslaan. van de verwerker.

Vingerafdrukscanners zijn een redelijk veilig alternatief geworden voor het onthouden van talloze logins en wachtwoorden, en voor veilige betalingstransacties zullen scanners uiteindelijk een veelgebruikt en belangrijk beveiligingsinstrument worden.

Producten die u mogelijk interesseren:

Global Version betekent dat het product is vrijgegeven voor de wereldmarkt en voldoet aan internationale kwaliteitsnormen.

Rostest is een keurmerk dat garandeert dat het apparaat voldoet aan alle Russische normen en standaarden voor milieubescherming en gebruikersgezondheid. Dit teken impliceert geen extra verschillen of voordelen ten opzichte van andere apparaten.

Global Version betekent dat het product is vrijgegeven voor de wereldmarkt en voldoet aan internationale kwaliteitsnormen.

Bijna elke low-budget smartphone is tegenwoordig uitgerust met een vingerafdrukscanner. De meeste fabrikanten beweren dat het gebruik van vingerafdruksensoren niet alleen handig, maar ook veilig is.

We zijn er allemaal aan gewend deze technologie te gebruiken om onze smartphones te ontgrendelen, maar deze kan nog veel meer nuttige functies vervullen. Velen geloven dat deze technologie voor het eerst door Apple werd gebruikt in de iPhone 5S. Tussen 2002 en 2011 zijn er ongeveer dertig telefoons met een vingerafdruksensor in de verkoop gegaan. In 2011 bracht Motorola een smartphone uit op het Android-besturingssysteem, met een volwaardige vingerafdrukscanner op de achterkant. Het apparaat en de nieuwe technologie werden echter vrijwel onmiddellijk vergeten en alleen Apple-medewerkers konden er weer interesse in krijgen.

Welke soorten vingerafdrukscanners zijn er?

Er zijn verschillende soorten scanners, waarvan de meest voorkomende optische zijn. De meeste fabrikanten gebruiken dit type - het is niet alleen het meest budgetvriendelijk, maar ook het gemakkelijkst te implementeren. Het werkingsprincipe is het "fotograferen" en onthouden van de vingerafdruk. Dergelijke vingerafdrukscanners hebben een aantal nadelen, omdat de kwaliteit en reactiesnelheid worden beïnvloed door de vervuiling van de scanner, de reinheid en vochtigheid van de vinger, evenals de aanwezigheid van mechanische schade daaraan. Bovendien zijn ze het gemakkelijkst te misleiden.

Ultrasone vingerafdrukscanners vervangen geleidelijk hun voorgangers. Ze scannen het oppervlak van de vinger met behulp van geluidsgolven. Deze technologie is veiliger, de responstijd is korter en er is geen gevaar voor vuil en beschadiging van de huid. Momenteel zijn meerdere topsmartphones van Chinese fabrikanten uitgerust met dit type sensor.

Vingerafdrukscannerfuncties

Vergeet niet dat de smartphone tegenwoordig een werkelijk uiterst belangrijke rol speelt in het leven van bijna elke persoon. Dit is niet alleen een apparaat om te bellen en berichten te schrijven, maar ook een echte opslag van persoonlijke gegevens, foto's, herinneringen, aantekeningen en financiële informatie. Dit alles vereist een betrouwbare bescherming, die wordt geboden door de vingerafdrukscanner. De eerste functie ervan is dus om dit te kunnen ontgrendeling van smartphones.

De tweede functie kan worden aangeroepen toegang tot persoonlijke bestanden. Op sommige Android-smartphones kunt u het vingerafdrukverzoek niet alleen instellen bij het ontgrendelen van het toestel, maar ook bij het openen van bepaalde applicaties, zoals galerij, agenda of documenten. Bovendien zal een dergelijke functie nuttig zijn om de toegang tot bepaalde financiële applicaties te beperken. Weet je nog hoeveel kinderen dingen of tanks kochten in online games met de smartphones van hun ouders?

Bij sommige Huawei-modellen is dat mogelijk met behulp van een vingerafdruksensor beantwoord de oproep- u hoeft alleen maar uw vinger op de scanner te leggen en te wachten tot het gesprek begint. Op het eerste gezicht lijkt deze functie handig, maar aan de andere kant is de kans groot dat je per ongeluk de telefoon opneemt.

Betaling op internet. Met behulp van speciale applicaties kunt u aankopen doen in online winkels, geld overmaken, energierekeningen betalen en nog veel meer. Met een vingerafdrukscanner kunt u de transactietijd aanzienlijk verkorten en de betaling bevestigen met een simpele aanraking van de vingerafdruk.

Gegevensoverdracht. Smartphones zijn uitgerust met veel functies, waaronder het draadloos overbrengen van een bestand van apparaat naar apparaat, bijvoorbeeld via Bluetooth. Om uw wachtwoord niet opnieuw in te voeren, kunt u de actie bevestigen met een vingerafdrukscanner.

Met behulp van een scanner kan dat schakel het alarm uit. Het werkingsprincipe is precies hetzelfde als in alle bovenstaande gevallen: zodra het alarmgeluid hoorbaar is, plaatst u gewoon uw vinger op de sensor en het alarm wordt automatisch uitgeschakeld. Vergeet alleen niet om automatisch herhalen in te stellen, anders verslap je misschien.

Hoe betrouwbaar is de vingerafdrukscanner?

Vingerafdruksensoren kunnen met recht als betrouwbaar worden beschouwd. Hackers hebben echter al geleerd hoe ze ze kunnen hacken. De meest gebruikelijke manier is om een foto van de afdruk te maken (bijvoorbeeld op een transparante glazen vaas), deze af te drukken met een inkjetprinter en deze op een scanner te bevestigen. Deze methode kan alleen werken met de eerste generaties vingerafdruksensoren.

Om nieuwe generaties te ontgrendelen, moet je slim worden: een afgietsel maken van siliconen. Deze methoden lijken natuurlijk meer op voorbeelden uit de films, maar je moet nog steeds alert zijn en voor je smartphone zorgen.

In dit artikel zullen we het hebben over vingerafdruklezers. Dit is een geheel nieuwe beschermingsmethode die relatief recentelijk is toegepast. Het is waar dat dit type bescherming voor het eerst werd gebruikt op laptops en pc's, en daarna geleidelijk naar telefoons. En tegenwoordig zijn er veel smartphonemodellen te vinden die vingerafdrukvergrendeling bieden.

Wat is een vingerafdrukscanner

Dit is een type beveiligingstechnologie gebaseerd op het gebruik van een combinatie van software- en hardwaremethoden om de vingerafdrukken van een specifieke gebruiker te herkennen. Met deze methode is het mogelijk om de authenticiteit van de vingerafdruk van een persoon te identificeren en te verifiëren om de toegang tot een specifieke applicatie, smartphone, laptop en andere plaatsen die bescherming tegen interferentie nodig hebben, te verbieden of toe te staan.

Het is vermeldenswaard dat er veel andere opties zijn om informatie te beschermen, bijvoorbeeld:

irisscannen;
biometrie;
netvlies scannen;
gezichtskenmerken scannen;
zelfs een speciale loop- of bloedtest.

Maar dit wordt momenteel niet gebruikt in huishoudelijke apparaten. Toegegeven, er zijn smartphones die de iris van de ogen scannen. Maar de implementatie van een dergelijke bescherming is complex, dus de werking van het systeem is verre van ideaal.

Waarom afdrukken?

Het is de moeite waard om te vragen waarom vingerafdrukken worden gebruikt? En het komt allemaal neer op de kosten en het fabricagegemak. Ten eerste zijn scannerborden erg goedkoop. Ten tweede zijn ze heel gemakkelijk te maken. En het allerbelangrijkste: ze zijn heel gemakkelijk om mee te werken bij het bedienen van de uiteindelijke apparatuur. Raak gewoon de scanner van uw telefoon of laptop aan en deze wordt onmiddellijk ontgrendeld. Er zijn drie soorten sensoren die vingerafdrukanalyse mogelijk maken:

Ultrasoon.
Optisch.
Capacitief.

Positieve aspecten van het gebruik van scanners

Er zijn verschillende voordelen die kunnen worden benadrukt bij het gebruik van dergelijke apparaten in telefoons en andere apparatuur:

U kunt de gadget met slechts één vinger vergrendelen en ontgrendelen.
Dit is een goede manier om mensen te identificeren.
Het is erg moeilijk om deze techniek te dupliceren of te vervalsen.
Als een pincode of wachtwoord kan worden geraden, is het vrijwel onmogelijk om de vingerafdruk te hacken of te raden.
U kunt uw wachtwoord vergeten, maar uw vingerafdruk blijft altijd bij u (tenzij deze wordt afgesneden uiteraard).

Nadelen van het gebruik van scanners

Maar je kunt ook nadelen identificeren die nog steeds aanwezig zijn in dergelijke sensoren:

Het werk is niet betrouwbaar; als je het echt wilt, kun je de scanner voor de gek houden met vervalsingen of afdrukken van welk oppervlak dan ook.
Er is geen manier om nieuwe vingerafdrukmonsters te krijgen. Als u wachtwoorden, codes, kaarten gebruikt, kunnen deze indien nodig worden vervangen. Maar als uw vingerafdruk voor iemand beschikbaar komt, kunt u geen nieuwe maken.
Het niveau van encryptie kan ook twijfelachtig zijn. De veiligheid van alle gegevens die op uw computer zijn opgeslagen, hangt volledig af van wie de software of hardware maakt.
De aanwezigheid van zelfs een klein defect op de huid van een vinger kan problemen veroorzaken tijdens het scannen, waardoor de toegang tot hulpmiddelen wordt ontzegd.

Daarom wordt deze technologie uitsluitend in eenvoudige elektronica gebruikt. Het is nieuw, dus het werkt niet perfect.

Problemen met lezen

Er zijn verschillende redenen waarom gebruikersautorisatie mogelijk niet plaatsvindt. Als de sensor niet meer werkt, moet u het probleem zoeken. En het kan in de volgende punten liggen:

De handen van de gebruiker zijn vettig of vochtig.
Er is een elektronische storing opgetreden; hiervoor moet u het apparaat uit- en weer inschakelen.
Er is een soort defect aan de vinger. Een klein krasje is al voldoende om de biometrische vingerafdruklezer te laten stoppen met werken.

Fabrikanten van telefoons en andere apparatuur hebben in de regel voor dergelijke momenten gezorgd, dus in de meeste gevallen kun je het apparaat ontgrendelen door een pincode of wachtwoord in te voeren.

Optische scanners

Optische exemplaren zijn de oudste; deze techniek voor het vastleggen en vergelijken van vingerafdrukken wordt al geruime tijd gebruikt. Deze methode is gebaseerd op het feit dat er een afbeelding van de vingerafdruk wordt vastgelegd. Dit is een foto van een vingerafdruk, die, nadat hij is vastgelegd, wordt verwerkt met behulp van speciale algoritmen die unieke patronen op het oppervlak detecteren (ribbels, unieke krullen). In dit geval worden de lichtste en donkerste delen van de afbeelding geanalyseerd.

De sensoren hebben een eindige resolutie; hoe kleiner de patroonelementen die ze op de vinger kunnen onderscheiden, hoe hoger de mate van veiligheid. De sensoren van deze sensoren hebben een groter contrast dan die van een eenvoudige camera. Ze hebben meer diodes per inch. Dit is nodig om beelden van zeer dichtbij te kunnen vastleggen.

Optische scanners hebben ook reeksen LED's die als flitser fungeren. Ze verlichten het scangebied. Het ontwerp is erg omvangrijk voor telefoons, omdat de dikte van de behuizing van groot belang is. Maar zelfs een vingerafdruklezer voor toegangscontrolesystemen kan met deze technologie niet worden gebouwd - de mate van informatiebeveiliging is in dit geval extreem laag. Je kunt een vingerafdruk op verschillende manieren vervalsen.

Het grootste nadeel van dit type scanner is dat het heel gemakkelijk is om ze voor de gek te houden. Scanners kunnen alleen 2D-beelden vastleggen. Je hebt waarschijnlijk gezien hoe met behulp van eenvoudige manipulaties met PVA-lijm of zelfs een hoogwaardige foto van een vinger een scanner kan worden gehackt, waardoor de aanvaller toegang krijgt tot alle belangrijke documenten. Daarom is dit type beveiliging niet geschikt voor moderne smartphones.

Capacitieve scanners

Dit is een veel voorkomend type vingerafdrukscanner. Zoals je aan de naam kunt zien, wordt als hoofdmodule een condensator gebruikt. Capacitieve scanners gebruiken reeksen kleine condensatorcircuits om vingerafdrukgegevens te verzamelen. Condensatoren slaan elektrische lading op en wanneer u uw vinger op de scanner legt, wordt de lading die in de condensator is opgeslagen, gewijzigd op de punten waar de patroonrand de plaat raakt. En de lading blijft relatief onveranderd op plaatsen waar er depressies in het patroon voorkomen. Deze computervingerafdruklezer kan effectief worden gebruikt om informatie te beschermen, maar zal nog steeds niet perfect zijn.

Na het vastleggen van de vingerafdruk worden de gegevens omgezet in digitale vorm en begint de zoektocht naar onderscheidende en unieke kenmerken van de vingerafdruk in deze array. Ze kunnen worden bewaard voor vergelijking in een later stadium. Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat deze aanzienlijk beter is dan optische scanners.

Echografie scanners

Ultrasone vingerafdrukscanners zijn momenteel het nieuwste op het gebied vanie. Een ultrasone scanner gebruikt een zender en ontvanger om een vingerafdruk te herkennen. De impuls wordt direct doorgegeven aan de vinger, die voor de scanner wordt geplaatst. Er zijn HP-modellen met vingerafdruklezers die op uw computer kunnen worden aangesloten. En wanneer u de juiste software installeert, kunt u de toegang tot bepaalde mappen op het apparaat beperken.

Een deel van deze puls wordt geabsorbeerd, een deel keert terug naar de ontvanger en wordt herkend. Afhankelijk van de verdiepingen, ribbels en andere details van de vingerafdruk, die uniek zijn voor elke vinger, ontstaat er een ‘patroon’ van de vingerafdruk van de eigenaar. Bij ultrasone scanners wordt een sensor die mechanische spanning detecteert, gebruikt om de intensiteit van de ultrasone puls op verschillende punten op de scanner te berekenen.

Tegenwoordig zijn digitale technologieën in bijna alle gebieden van ons leven doorgedrongen: met een paar klikken doen we aankopen op internet, storten en nemen we contant geld op met een bankkaart, voeren we verschillende handelingen uit met virtuele accounts en slaan we ook onze foto's en andere gegevens op in cloud-opslag. Met de globalisering van digitale technologieën blijft de kwestie van de bescherming van persoonsgegevens nog steeds relevant.

Het is geen geheim dat moderne geavanceerde aanvallers niet langer een koevoet en hoofdsleutels gebruiken, maar op meesterlijke wijze dezelfde digitale technologieën en software gebruiken voor hun eigen egoïstische doeleinden. Smartphones blijven nog steeds kwetsbaar, omdat de gebruiker met hun hulp vaak inlogt op verschillende online diensten. En als gisteren de gegevens op een smartphone werden beschermd door middel van een patroon of wachtwoorden, dan zijn veel fabrikanten de afgelopen jaren begonnen met het introduceren van verschillende soorten biometrische bescherming, die gebaseerd zijn op de unieke structuur van bepaalde delen van het menselijk lichaam. We hebben het in het bijzonder over vingerafdrukken, gezichtsgeometrie, netvlies, stemidentificatie. Biometrische authenticatie is een redelijk betrouwbare en handige beveiligingsmethode. En het allerbelangrijkste: je zult zo'n "wachtwoord" niet vergeten, je zult het niet bespioneren, en bovendien is het altijd bij de hand, om zo te zeggen. Vandaag zullen we het hebben over de vingerafdrukscanner in een smartphone of, met andere woorden, een vingerafdrukscanner. Het is interessant om te weten wat dit apparaat is, welke soorten scanners er zijn en ook hoe het werkt.

Opgemerkt moet worden dat het identificatieproces met behulp van vingerafdrukken vergelijkbaar is met de meest betrouwbare methoden waarmee de identiteit van een gebruiker kan worden bevestigd. Wat de authenticatienauwkeurigheid betreft, komt het scannen van vingerafdrukken op de tweede plaats na de methode waarbij het netvlies van het oog wordt gescand, evenals DNA-analyse. Menselijke vingerafdrukken worden weergegeven door papillaire patronen op de huid, die uniek zijn voor elke persoon, en verschijnen in de baarmoeder, in de twaalfde week, synchroon met het zenuwstelsel. Interessant is dat papillaire patronen door verschillende factoren kunnen worden beïnvloed. Dit heeft bijvoorbeeld te maken met de genetische code van het kind en andere zaken. Met andere woorden, papillaire patronen zijn ribbels en groeven op de huid die een uniek en uniek patroon vormen. Zelfs een kleine verwonding of beschadiging van de huid kan de afdruk niet ‘uitwissen’, aangezien deze zich na verloop van tijd zal herstellen, tenzij er uiteraard een halve vinger wordt afgeblazen als gevolg van de verwonding.

Hoe werkt een vingerafdrukscanner in een moderne smartphone?

Vingerafdrukscanners hebben twee hoofdfuncties. Met behulp van de eerste leest de scanner het vingerafdrukbeeld, terwijl de tweede functie controleert of de vingerafdruk overeenkomt met die in de database. Bijna alle moderne smartphones maken gebruik van optische scanners. Het principe van hun werking is vergelijkbaar met dat van digitale camera's. De foto is gemaakt met behulp van een microschakeling die lichtgevoelige fotodiodes bevat, evenals een autonome lichtbron in de vorm van een matrix van LED's, met behulp waarvan de patronen op de vinger worden gemarkeerd.

Wanneer licht het leesbare papillaire patroon raakt, wordt er met behulp van fotodiodes een elektrische lading gecreëerd, waardoor een individuele pixel op een toekomstig beeld wordt afgedrukt. Met behulp van pixels van verschillende intensiteit wordt een vingerafdrukbeeld op de scanner gevormd. Voordat de vingerafdruk met de database wordt gecontroleerd, controleert de scanner bovendien de kwaliteit van de afbeelding.

Na ontvangst van een vingerafdrukbeeld wordt deze door speciale software geanalyseerd met behulp van complexe algoritmen. Overigens worden drie soorten vingerafdrukpatronen geanalyseerd: boog, lus en krul. Nadat de software het type patroon heeft bepaald, worden de uiteinden van de lijnen van de patronen geïdentificeerd (onderbrekingen of splitsingen, die minutiae worden genoemd), omdat ze uniek zijn en kunnen worden gebruikt om de eigenaar van het apparaat te identificeren. Vervolgens volgt een nogal complexe analyse, waarbij de scanner de positie van de minutiae ten opzichte van elkaar analyseert en de afdruk in microblokken verdeelt. Het is opmerkelijk dat de scanner tijdens het matchingproces geen enkele lijn van het patroon analyseert. De scanner detecteert overeenkomsten in individuele blokken en gebruikt deze om overeenkomsten te bepalen.

Welke soorten vingerafdrukscanners zijn er?

Optische scanners zijn er in twee hoofdtypen. Wat de eerste betreft, deze verwijdert het gewenste deel van de vinger door deze rechtstreeks op de scanner aan te raken. Dit type wordt gebruikt in Apple-smartphones, te beginnen met de iPhone 5s. Wat betreft het tweede type merken we op dat de gebruiker in dit geval zijn vinger over een optische scanner beweegt. Het resultaat is een reeks afbeeldingen die softwarematig tot één worden gecombineerd. Samsung gebruikte dit type al enige tijd in haar producten, maar is na verloop van tijd overgestapt op het eerste type omdat dit handiger, maar ook duurder is. Het grootste nadeel van een optische vingerafdrukscanner is de kwetsbaarheid voor krassen en vervuiling. Je kunt het ook ‘om je vinger cirkelen’ met behulp van een gipsverband van de kootje van de vinger.

Het is ook de moeite waard om de halfgeleidervingerafdrukscanner te vermelden, die om een aantal redenen niet in smartphones wordt gebruikt. Het is onmogelijk om hem te misleiden met behulp van een vingerafdruk. Een ander type vingerafdrukscanner is een ultrasoonscanner. Het heeft geweldige ontwikkelingsperspectieven en werkt volgens het principe van medische echografie. Het is bijna onmogelijk om het te misleiden, omdat het in staat is de epidermale laag van de huid binnen te dringen, wat uniek is.

Opgemerkt moet worden dat scanners in verschillende delen van de smartphone kunnen worden geplaatst. Veel fabrikanten installeren een vingerafdrukscanner op het achterpaneel, de laatste tijd is er mode voor de zijrand en HMD bereidt zijn nieuwe vlaggenschip voor met een geïntegreerde scanner in het display.

Vingerafdruksensoren zijn tegenwoordig verder gegaan dan het premiumsegment van smartphones; aanvullende hardwarebeschermingstechnologie kan zelfs in relatief goedkope apparaten in het middensegment worden geïmplementeerd. Sinds de technologie op de markt kwam, heeft deze aanzienlijke evolutionaire veranderingen ondergaan. Daarom volgt hier een overzicht van de vingerafdruksensoren die op de markt verkrijgbaar zijn, met vermelding van de verschillen daartussen.

Optische scanners

De oudste methode voor het vastleggen en vergelijken van vingerafdrukken. Zoals de naam al doet vermoeden, is de technologie gebaseerd op een optisch beeld, in wezen een foto, en wordt gebruik gemaakt van speciale algoritmen om unieke patronen op een oppervlak te identificeren, zoals oneffenheden of unieke markeringen, door de lichtste en donkerste gebieden in het beeld te analyseren.

Naar analogie met camera's in smartphones hebben dergelijke sensoren een specifieke resolutie; hoe hoger deze is, hoe fijnere details beschikbaar zullen zijn voor verwerking door de scanner, wat het beschermingsniveau zal verhogen. Dergelijke sensoren produceren echter meer contrasterende beelden dan een conventionele camera. Ze bevatten doorgaans een groot aantal diodes per inch om details van dichtbij duidelijker weer te geven. Op het moment dat de vinger wordt gescand, staat de scanner in het donker, dus optische scanners hebben ook LED's ‘aan boord’ die tijdens het scannen als flitser fungeren. Zo'n intern apparaat voegt extra millimeters dikte toe aan de smartphone en heeft een negatieve invloed op de uiteindelijke vormfactor.

Het grootste nadeel van optische scanners is hun onbetrouwbaarheid. Met hun hulp wordt alleen een tweedimensionaal beeld verkregen; zo'n scanner kan worden "misleid" door een ander beeld van goede kwaliteit of een kunstmatig gemaakte afdruk ervan. U moet dit type scanner niet vertrouwen; het is niet veilig genoeg om de belangrijkste informatie te beschermen.

Tegenwoordig zijn vingerafdruksensoren in smartphones er in verschillende soorten en maten, maar ze beschikken niet over optische scanners. Naar analogie met het begin van de verspreiding van resistieve aanraakschermen zijn optische scanners tegenwoordig alleen te vinden in de meest goedkope hardwareoplossingen. De noodzaak om de beveiliging te versterken heeft geleid tot de unanieme transitie van smartphones naar condensatorscanners.

Condensatorscanners

Het meest voorkomende type vingerafdruksensor. En nogmaals, de naam verraadt het hoofdbestanddeel, als je natuurlijk een beetje weet over elektronica: een condensator. In plaats van een traditioneel beeld van een vingerafdruk te maken, gebruiken condensatorscanners reeksen kleine condensatoren om informatie over een vingerafdruk te verzamelen. Als u condensatoren aansluit die elektrische lading kunnen opslaan op een geleidend bord, kunt u deze gebruiken om vingerafdrukdetails te lezen. De lading in de condensatoren zal enigszins veranderen wanneer uw vinger het bord aanraakt, en tegelijkertijd zal de luchtspleet de lading relatief onveranderd laten. Een op-amp-integratiecircuit wordt gebruikt om veranderingen bij te houden, en de veranderingen kunnen vervolgens worden geregistreerd door een analoog-naar-digitaal signaalomzetter.

Eenmaal gescand, kan de digitale informatie worden geanalyseerd op onderscheidende en unieke vingerafdrukkenmerken, die kunnen worden opgeslagen voor latere vergelijking. Zo'n sensor is veel moeilijker te "misleiden" dan een optische. De resultaten kunnen niet in een afbeelding worden gereproduceerd en zijn zeer moeilijk te vervalsen met een kunstmatige vingerafdruk: verschillende materialen zullen verschillende veranderingen in de lading van de condensator veroorzaken. Het enige beveiligingsrisico kan voortkomen uit de mogelijkheid dat software of hardware wordt gehackt.

Door een voldoende grote reeks van dergelijke condensatoren te creëren (honderden, zo niet duizenden condensatoren in een enkele scanner), is het mogelijk om zeer gedetailleerde beelden te verkrijgen van de randen en groeven van een vingerafdruk met alleen elektrische signalen. Naar analogie met optische sensoren zullen meer condensatoren een hogere scannerresolutie opleveren en de bescherming tot een bepaald niveau verhogen.

Vanwege het grotere aantal componenten in het circuit kunnen condensatorscanners duurder zijn. Sommige vroege ontwerpen probeerden het aantal benodigde condensatoren te verminderen door gebruik te maken van "swipe" -scanners, die informatie ontvingen van minder condensatorelementen en de resultaten snel bijwerkten als een vinger over de sensor werd gehaald. De methode was behoorlijk geavanceerd en vereiste vaak meerdere pogingen om succesvol te scannen. Gelukkig is er tegenwoordig een eenvoudiger sensorbedieningsschema gebruikelijk: eenvoudig ingedrukt houden is voldoende.

Echografie scanners

De nieuwste vingerafdruktechnologie, voor het eerst geïntroduceerd in de Le Max Pro-smartphone. Qualcomm en Sense ID-technologie speelden daarin een belangrijke rol. Om daadwerkelijk vingerafdrukgegevens te verzamelen, bevat het hardwareplatform een ultrasone zender en ontvanger. Een ultrasone puls wordt verzonden via een vinger die op de scanner wordt geplaatst. Het wordt gedeeltelijk geabsorbeerd en gedeeltelijk teruggestuurd naar de sensor, afhankelijk van de knobbeltjes, poriën en andere details die uniek zijn voor elke afdruk.

Er is geen microfoon om het terugkerende signaal te lezen, maar er wordt een sensor gebruikt die mechanische spanning kan lezen om de intensiteit van het terugkerende signaal op verschillende delen van de sensor te berekenen. Door over een langere periode te scannen, kan aanvullende informatie worden gelezen, wat op zijn beurt een gedetailleerd 3D-model van de gescande vingerafdruk kan opleveren. Het 3D-karakter van de technologie maakt het een nog veiliger alternatief voor condensatorscanners.

Algoritmen en cryptografie

De meeste vingerafdruksensoren zijn gebaseerd op zeer vergelijkbare principes, maar aanvullende componenten en software kunnen een belangrijke rol spelen bij het differentiëren van producten wat betreft de prestaties en functionaliteit die beschikbaar zijn voor consumenten.

De fysieke scanner wordt vergezeld door een speciale chip die de gescande informatie interpreteert en deze in het vereiste formaat naar de smartphoneprocessor verzendt. Verschillende fabrikanten gebruiken algoritmen voor het identificeren van de belangrijkste kenmerken van vingerafdrukken die enigszins verschillen qua snelheid en nauwkeurigheid.

Meestal "zoeken" deze algoritmen naar de plaats waar de hobbels en lijnen eindigen, of waar de hobbel in tweeën splitst. Gezamenlijk worden deze en andere onderscheidende kenmerken een vingerafdruksjabloon of een gedetailleerd vingerafdrukinvoerprotocol genoemd. Als meerdere van deze kenmerken overeenkomen in een gescande vingerafdruk, wordt de vingerafdruk als een overeenkomst geteld. In plaats van elke keer een volledige vingerafdruk te vergelijken, vermindert het vergelijken van de kenmerken van een patroon de hoeveelheid verwerkingskracht die nodig is om een vingerafdruk te identificeren, helpt het vlekkenfouten te voorkomen en maakt het ook mogelijk dat een vinger die niet in het midden zit of slechts een deel van een vingerafdruk wordt gescand.

Uiteraard moet dergelijke informatie veilig op het apparaat worden opgeslagen en uit de buurt worden gehouden van code die deze in gevaar kan brengen. In plaats van gebruikersinformatie naar het netwerk te uploaden, kunnen ARM-processors deze veilig opslaan op een speciale fysieke chip met behulp van de Trusted Execution Environment (TEE)-technologie op basis van TrustZone. Deze beveiligde opslag wordt ook gebruikt voor andere cryptografische processen en communiceert rechtstreeks met beveiligde hardwarecomponenten zoals de vingerafdruksensor om pogingen tot software-onderschepping te voorkomen. Goedgekeurde niet-persoonlijke informatie, zoals een wachtwoord, is alleen toegankelijk voor applicaties die de TEE-client-API gebruiken.

Een soortgelijke oplossing van Qualcomm is ingebouwd in de Secure MSM-architectuur, Apple noemt een soortgelijk project “Secure Enclave”, maar ze zijn allemaal gebaseerd op hetzelfde principe: het opslaan van informatie op een apart deel van de processor, waartoe geen toegang kan worden verkregen door draaiende applicaties in de normale besturingssystemen. Als onderdeel van de FIDO-alliantie (Fast Identity Online) zijn sterke cryptografische protocollen ontwikkeld die het gebruik van deze hardwarebeveiligde zones mogelijk maken voor authenticatie tussen hardware en services zonder wachtwoord. Zo kun je met je vingerafdruk een website of webwinkel betreden en verlaten je persoonlijke gegevens de smartphone niet. Dit wordt bereikt door digitale sleutels naar de server te verzenden in plaats van biometrische informatie.

Vingerafdruksensoren zijn een redelijk veilig alternatief geworden voor het moeten onthouden van talloze wachtwoorden en gebruikersnamen, en de voortdurende ontwikkeling van veilige mobiele betaalsystemen betekent dat deze scanners in de toekomst steeds vaker voorkomende en essentiële beveiligingsinstrumenten zullen worden.