Волшебные «пальчики». Как работают механизмы биометрической авторизации по отпечатку пальца

Содержание статьи

• Типы сканеров отпечатка пальца
• Оптический сканер
• Полупроводниковые сканеры
• Ультразвуковой сканер
• Анализ и сравнение отпечатков
• Характеристики папиллярного узора
• Обработка изображения
• Сравнение отпечатков
• Защита данных отпечатка
• Заключение

Больше ста лет назад человечество научилось устанавливать личность по отпечаткам пальцев. Теперь эта технология используется в каждом втором телефоне и значительно повышает уровень безопасности в сравнении с ПИН-кодами. Но как именно работают эти сканеры? Мне стало интересно, и, разобравшись, расскажу об этом и тебе.

Типы сканеров отпечатка пальца

Существует несколько разных способов получить изображение отпечатка пальца. Давай разберем их по порядку.

Оптический сканер

Этот вид сенсора работает по простому принципу: есть фоточувствительная матрица (в большинстве случаев это ПЗС, которая используется во многих современных камерах) и несколько небольших светоизлучателей, которые подсвечивают поверхность пальца.

Свет отражается от папиллярного узора, и в зависимости от того, попал луч света на гребень или на впадину, интенсивность его варьируется.

Внешнее стекло такого сканера тонкое, чтобы вызвать эффект полного нарушенного внутреннего отражения. Из-за этого эффекта свет в местах контакта кожи со стеклом — на гребнях — полностью отражается в фотосенсор.

Ты можешь наблюдать этот феномен с помощью стакана с водой: приложи палец с одной стороны стекла и посмотри с другой — ты четко увидишь свой отпечаток.

Датчики такого типа весьма громоздкие: нужна большая камера и маленький излучатель света, — а поэтому они почти не применяются. Есть и другая проблема: свет может одинаково отражаться от кожи и другого материала, а потому подделать отпечаток пальца становится слишком легко.

Полупроводниковые сканеры

В таких сканерах используются полупроводники, которые меняют свои свойства при касании. Они реагируют на различные параметры: тепло, проводимость, давление.

Термические сенсоры реагируют на изменение проводимости полупроводника в зависимости от температуры. Воздух и кожа с разной скоростью передают тепло, датчики фиксируют это, и мы получаем изображение отпечатка.

Сенсоры давления реагируют на давление каждого маленького участка кожи на поверхность проводника, регистрируют разницу в давлении впадин и гребней. Но такие сканеры очень хрупкие и поэтому практически бесполезны: любое излишнее давление на поверхность способно полностью вывести из строя часть сенсоров, делая весь сканер неработоспособным.

Емкостные сенсоры используют датчики КМОП, которые выступают в роли маленьких конденсаторов, чтобы пропустить небольшой заряд через поверхность пальца. Способность воздуха и кожи изолировать электрический ток различается: чем больше емкость конденсатора, тем больше воздуха попало между сенсором и кожей.

Последний метод — самый универсальный: такой сенсор компактен и вмещает в себя до сорока тысяч датчиков на квадратный сантиметр. Именно этот тип сенсоров установлен в большинстве устройств Apple, Xiaomi, Samsung и других лидеров мобильного рынка.

И пусть сканеры такого типа обмануть сложнее, чем оптические, возможность создать муляж все еще остается: не только кожа обладает всеми эффектами, на которые полагаются эти сканеры. Подделка такого уровня уже на порядок сложнее: необходима тонкая работа с материалами, качественный отпечаток и небольшая лаборатория.

Ультразвуковой сканер

Ультразвуковые сенсоры используют точные часы и схожий с эхолотом принцип: излучатель испускает высокочастотный импульс, который отражается от поверхности пальца и регистрируется датчиком. Сигнал, который попал в область впадины, проходит больший путь, и, соответственно, ему требуется больше времени, чтобы вернуться, чем сигналу, который отразился от гребня.

Такое устройство сенсора позволяет получить четкое изображение папиллярного узора, которое учитывает не только сам факт касания, но и глубину каждого отдельного участка кожи. Это позволяет изображению быть еще точнее, хотя на сканирование уходит больше времени, а себестоимость устройства выше.

Продолжение доступно только участникам

Материалы из последних выпусков становятся доступны по отдельности только через два месяца после публикации. Чтобы продолжить чтение, необходимо стать участником сообщества «Xakep.ru».

Присоединяйся к сообществу «Xakep.ru»!

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», увеличит личную накопительную скидку и позволит накапливать профессиональный рейтинг Xakep Score! Подробнее

Я уже участник «Xakep.ru»

Источник