Как работает отпечаток пальца на телефоне. Безопасен ли сканер отпечатка пальцев в мобильном телефоне, для чего нужен сканер в смартфоне

С каждым годом цифровые технологии всё сильнее проникают в нашу жизнь. Деньги, документы, личные видео и фотографии, записи образуют массивы данных обо всех аспектах человеческой жизни. В теории, при должной усидчивости, с их помощью возможно построить исчерпывающий психологический портрет человека, украсть деньги, проникнуть в чужой дом. Защита личных данных в современном мире становится всё актуальнее.

Предпосылки развития

Таких параметров много, но не все из них подходят для целей защиты данных. Одни сильно меняются со временем, другие нелегко и неудобно считывать с технической точки зрения. Например, криминалисты иногда опознают людей по прикусу или при помощи ДНК, но вы ведь не будете снимать слепки с челюстей, каждый раз, когда предстоит авторизироваться в почте. Неудобно и сдавать капельку крови, чтобы разблокировать смартфон.

Если учесть все “но” остаются: рисунок радужки глаза, форма лица и черепа, а также отпечатки пальцев - малейшие узоры покрывающие кожу.

Несмотря на то, что смартфоны с датчиками отпечатков пальцев появились сравнительно недавно, сама технология прошла длинный путь развития. Я не буду обращаться к истории криминалистики, в которой дактилоскопия используется с 1902 года, а сразу перейду к применению ее достижений в различных гаджетах.

Толчок к развитию

Одним из первых девайсов, получивших датчик отпечатков пальцев, стал ноутбук от Acer - TravelMate 739. На обработку прикосновения к сканеру ему требовалось чуть больше 12 секунд, но для начала двухтысячных годов это было невероятно.

Уже в 2002 году мир увидел первое мобильное устройство со сканером отпечатков пальцев - карманный компьютер от HP - iPAQ Pocket PC h5400. Экран 320×240 точек, процессор Intel PXA250 400МГц, 64 МБ ОЗУ и 20 МБ под файловое хранилище - я мечтал о таком.

Apple запатентовала разблокировку с помощью дактилоскопического датчика в 2008 году, но пока компания доводила технологию до ума, Motorola представила первый в мире Android-смартфон с дактилоскопом - Atrix 4G.

Разновидности сканеров отпечатков пальцев

Отпечатки пальцев считываются различными способами. Существует несколько типов сканеров: оптические, емкостные, ультразвуковые, радиочастотные, термальные и распознающие узор за счет давления. Рассказывать обо всех этих разновидностях нет смысла, поскольку в мобильных устройствах используются только некоторые из них.

Сейчас в потребительской электронике наиболее распространены оптические и емкостные сенсоры.

Оптические дактилоскопические датчики - наиболее старая из актуальных технологий. Возможно, вы вспомните, как в некоторых фильмах, чтобы попасть за запертую дверь герой прикладывает к стеклянной пластине палец или ладонь, и кожу сканирует медленно проползающий луч света. Конечно, в реальности все происходит не так наглядно, но принцип тот же. По сути оптический дактилоскоп это маленький, но чрезвычайно чувствительный цифровой фотоаппарат. Палец подсвечивается сквозь полупрозрачную площадку и сенсоры в глубине датчика улавливают отраженный от поверхности кожи свет. По характеру отражения создается представление о форме узора, о складках кожи.

Общим недостатком оптических сканеров отпечатков пальцев является их чувствительность к загрязнениям. Стоит испачкаться контактной площадке или самому пальцу и количество отказов увеличивается в разы.

Вторая распространенная технология - емкостные сенсоры . Они различают пальцы при помощи массива полупроводниковых элементов. Это очень похоже на сенсорный экран, но намного более тонко. Когда человек прикасается к такому датчику, изменяется распределение электрических зарядов на пластине сенсора, усеянной массой крошечных конденсаторов. Во впадинах и на гребнях которые образуют рисунок на коже заряд различается. Изменения отслеживаются и сохраняются в памяти устройства в виде паттерна, по которому можно опознать рисунок конкретного пальца. Но и это не панацея. Применяя 3D-печать и токопроводящие материалы позволяют изготовить подделку, которую не отличит от оригинала и емкостный датчик.

Одним из первых смартфонов с ультразвуковым сканером отпечатков пальцев стал производства LeEco, но ничего выдающегося, кроме технологии, в его датчике отпечатков пальцев не было. А ведь ультразвук хорошо проникает сквозь стекло и металл. В теории это позволяет конструкторам прятать дактилоскопический сенсор глубоко в корпусе смартфона под другими деталями.

Аппаратная реализация сканирования отпечатка пальца это лишь половина того, что нужно сделать, чтобы защитить ваши данные. Куда важнее то, как смартфон хранит данные об отпечатках и то, как ими распоряжается.

Но прежде чем перейти к нюансам программной реализации биометрической аутентификации по отпечаткам пальцев - небольшой совет. Если вы хотите увеличить скорость распознавания отпечатка смартфоном - добавьте один и тот же палец в систему дважды.

“Железо” - это не все

Рассказывать о программной части я также буду в хронологическом порядке. В смартфонах на Android поначалу не существовало единого подхода к разблокировке устройства отпечатком пальца. Каждый производитель организовывал этот процесс в соответствии с собственными представлениями о безопасности. Порой весьма странными.

Например, громким скандалом стала история с HTC One Max, где в памяти телефона хранились полные копии отпечатков пальцев как есть, даже без шифрования.

Эталоном стала технология Touch ID от Apple. Смартфоны компании не запоминают отпечатки пальцев. Вместо этого, данные с сенсора в момент сканирования преобразовываются в одностороннюю хеш-функцию - битовую строку, из которой нельзя восстановить отпечаток.

Принцип проиллюстрирую на примере уравнения a+b=4. Какие пары чисел дают в сумме четыре - догадаться не сложно. Если слева от знака “равно” вместо a+b находится особая математическая последовательность - односторонняя хеш-функция. В нее можно подставить цифры, полученные с датчика отпечатков пальцев и получить справа некое значение. В одну сторону такую функцию посчитать легко, но проделать обратную операцию практически невозможно.

В памяти смартфона хранятся только хеш-функции, к тому же они дополнительно шифруются и извлекаются из защищенной памяти смартфона только когда требуются пользователю.

Аналогичный алгоритм, названный Nexus Imprint появился у пользователей Android только вместе с 6-й версией этой операционной системы. Тогда же Google представила Fingerprint API для сторонних разработчиков и включила в программу сертификации аппаратов требования к датчику отпечатков пальцев.

Но вечная проблема Android - фрагментация накладывает опечаток и здесь. Если для продажи устройств в Европе производители получают все необходимые сертификаты, то для выхода на такие рынки, как Китай и Индия это делать не обязательно. Так что многие аппараты без Google Play, попадающие по неофициальным каналам в частности на российский рынок, не недостаточно хорошо защищены.

Кроме того, энтузиастам “перепрошивок” следует помнить о том, что разблокировка загрузчика смартфона фактически отключает все меры безопасности, предпринятые разработчиком операционной системы.

Не безопаснее, но удобнее

И тут надо отдать компании должное. Преследуя коммерческие интересы она в очередной раз выступила в роли локомотива, спровоцировав изменения, которые пошли на пользу всей индустрии.

Первым смартфоном, который получил сканер отпечатков пальцев, стал iPhone 5S. Спустя определенное время подобную функцию начали использовать и другие производители в устройствах средней ценовой категории. На данный момент сканер уже можно встретить даже в бюджетных вариантах. В статье рассмотрим наиболее интересные телефоны с описываемой функцией.

Что можно сказать о внешнем виде данной модели? Этот телефон выглядит так же, как и предыдущая модификация - iPhone 6s. Разница между ними в том, что «старшая» модель имеет большие габариты. Два телефона идентичны, если рассматривать их вместе. Покупатели не называют это недостатком. В целом у производителя всегда удавался хороший и играющий интересными нотками дизайн, который радует владельцев несколько лет.

Из-за рамок возле дисплея телефон кажется несерьезным, особенно сильно они выделяются в белом цвете на передней части. Этим данная деталь отличается от оформления экрана на iPhone 5S. Вес приспособления стал заметно больше, чем был ранее. Габариты увеличены немного (толщина на 0,2 см, ширина - 0,1 см), а вес - на 20 грамм. Общая масса устройства составила 192 г. Разница вроде бы несущественная, но при использовании смартфона сильно чувствуется. Но в целом эксплуатация вполне комфортная и удобная. Владельцы iPhone 6S Plus этот фактор минусом не считают.

Компания чересчур озабочена тем, что хочет увеличить габариты телефона, поэтому эргономичность пострадала. Иногда неудобно пользоваться боковыми клавишами - они слишком высоко. И если еще кнопка блокировки используется не сильно часто, то из-за постоянного нажатия на «качели» громкости, до которых трудно дотянуться, у человека портится впечатление о смартфоне. Подобная проблема была и при работе с экраном iPhone 5S.

Корпус сделан из качественных материалов. Боковые панели и тыльная часть созданы из алюминия. На экране находится специальное Сборка на высшем уровне, к ней нет никаких претензий.

Samsung Galaxy S7 Edge

Внешний вид данного смартфона со сканером отпечатка пальца был создан на базе телефонов S6 Edge и S6 Edge+. Однако компании удалось совместить все идеи таким образом, чтобы дизайн не повторялся и имел какие-то различия - свои особенности. На лицевой части можно заметить, что загиб виднеется не только сбоку, но еще сверху и снизу.

С этим же южнокорейский производитель смог поднять уровень сборки телефона. Были применены новые технологии. Между рамкой из металла и стекла практически нет зазора. Может показаться, что последний материал перетекает и дополняется прочной вставкой. За счет такого панель намного лучше выглядит, она более аккуратная.

Тыльная поверхность телефона с отпечатком пальца сделана тоже из стекла. По бокам оно загибается. Подобное решение уже встречалось в приспособлении Galaxy Note 5. В этой же модели оно намного лучше проявило себя.

Итак, в чем же заключается новое оформление данного телефона? Производитель использовал свои старые наработки, сделал их мощнее и использовал их все вместе в одном устройстве. Смартфон действительно отлично выглядит, привлекает взор, не надоедает, и эксплуатировать его одно удовольствие.

Корпус имеет скругленные грани, поэтому они неострые. Однако телефон от такого решения хуже не стал. Металл шероховатый, соответственно держать приспособление в руке намного проще. Стекло назвать цепким сложно. Оно хоть и покрыто олеофобным материалом, однако легко собираются отпечатки пальцев. Чтобы удалить их с поверхности, достаточно протереть маленькой тряпочкой.

Размер гаджета - 15 × 7,2 × 0,7 см. Весит прибор - 157 г. Он намного меньше, чем многие другие 5,5-дюймовые приспособления. Экран занимает всего лишь 80 % поверхности телефона. Из-за того, что дисплей изогнутый, может показаться, будто рамки отсутствуют. Имеется выступ, необходимый для защиты экрана.

Данный смартфон несильно отличился от предыдущих вариантов - в нем также установлен сканер отпечатков пальцев. Он находится в клавише «Домой». Не заметить ее сложно, так как расположилась она под экраном. Кнопка крупная, на нее легко нажимать. Сканер работает превосходно - отклик моментальный. Срабатывает он даже при касании влажным пальцем - прибор водонепроницаемый.

Описываемый далее телефон мало чем отличается от модели Redmi Note 3. Данная модификация также продается в нескольких цветовых вариантах. Корпус не разбирается. На верхней и нижней частях имеются вставки из пластика. От металла по внешнему виду их отличить сложно. Нужны они для того, чтобы хорошо функционировали антенны.

Сверху телефона с отпечатком пальца можно заметить разъем для работы с наушниками. Тут же расположился микрофон и инфракрасный порт. На нижней панели локализуется разъем для присоединения «микро-USB». Рядом с ним находится основной микрофон. Слева встроен слот, который нужен для подключения карточки сотового оператора, справа - клавиши включения/выключения телефона и регулировки громкости. Кнопки являются сенсорными, они находятся на основной панели и не занимают много места на ней.

На задней части можно заметить основную матрицу, тут же есть вспышка и встроен сканер отпечатков пальцев. Ни один из перечисленных деталей не выступает за корпус смартфона Xiaomi Redmi Note 3 Pro.

Панель не разбирается, поэтому телефон создает монолитное ощущение. Люфт и скрипы не могут присутствовать, ведь попасть внутрь устройства невозможно, а соответственно, заметить какие-то недостатки сложно. Эргономика телефона обычная. Пользоваться им удобно. Глянцевые элементы отсутствуют, приспособление гладкое. В ладони лежит отлично, не скользит и не врезается в нее.

Данная модель, как уже понятно, имеет сканер. Он работает прекрасно, распознает быстро - этот процесс занимает не больше 0,5 сек. Иногда может не срабатывать, но, как правило, дело в том, что человек неправильно приложил палец. Данный недостаток некритичен.

Meizu M3 Note

Данный производитель взял в правило подражать Apple, соответственно потенциальные покупатели уже давно этому не удивляются. Однако телефон, о котором пойдет речь далее, был создан под вдохновением сразу нескольких «шедевров». Если взглянуть на приспособление, а точнее, на его лицевую часть, то оно будет напоминать 6S+ от американского «яблока». Задняя же панель схожа с китайским Xiaomi, о котором мы рассказали выше. Это устройство нередко называют хорошим телефоном с отпечатком пальца.

Дисплей имеет размер 5,5 дюймов. На лицевой части можно заметить динамик, фронтальную камеру, датчики, а также клавишу со встроенным сканером отпечатков пальцев, индикатор уведомлений. Все это расположено максимально удобно. Сканер, а точнее, его кнопка, имеет обрамление из металла. В корпус она утоплена. Данный сенсор работает прекрасно. Он быстро распознает отпечатки, позволят не только разблокировать экран, но и защитить информацию. Сама кнопка также выполняет функцию «Домой» или «Назад». Эта функциональная часть понравится всем пользователям гаджета, которые привыкли к небольшому экрану и постоянным промахам по элементам интерфейса.

Справа у телефона с отпечатком пальца можно заметить клавиши. Они механического типа. Сильно выпирают из корпуса, ход максимальный. Претензии к смартфону небольшие - тем, кто привык к "качели" громкости, расположенной с левой стороны, придется переучиться. Многих поначалу раздражает, что при звонке путаешься, как убавить или прибавить звук. Снизу на устройстве расположились динамик и микрофон. Также имеются винтики, соединяющие панель устройства (вписались в дизайн на отлично), и разъем для работы со шнуром типа USB. Лот с сим-картами «нано» находится слева. Если нет второго мобильного номера, то вместо него можно установить внешний накопитель в порт.

Задняя часть этого смартфона со сканером отпечатка пальца обтекаемая. Многим кажется, что телефон весь сделан из алюминия, но это мнение ошибочно. Для того чтобы антенны работали без сбоев, наверху и внизу находятся пластиковые вставки. Они имеют цвет металла и матовый внешний вид. Маскировка рушится только тогда, когда человек прикасается к поверхности - нет специфического холодка, который характерен для прочного материала. Вся остальная часть приспособления сделана из алюминия.

Сверху находится модуль камеры со вспышкой, тут же можно найти логотип компании. Аппарат в руке лежит отлично. Он не кажется толстым, хоть и его ширина составляет 0,8 см. Весит прибор 163 грамма. Батарея получила мощность 4100 мАч. В продаже имеется несколько различных расцветок - сочетания золотого, белого и серебристого, а также темно-серого, черного и белого.

OnePlus 3

Предыдущие версии OnePlus сильно выделяются на фоне конкурентов. Они имеют отличительный внешний вид, особенно если разбирать серые модификации. У них шероховатая поверхность. Но после того как вышло второе поколение телефона, разработчики поняли, что пора менять оформление. OnePlus 3 получил не особо замысловатый дизайн, однако не менее интересный. Смартфон немного кажется похожим на Huawei и Meizu. Но о полном копировании оформления речь не идет.

Изменение основных аспектов внешнего вида телефона с отпечатком пальца пошло на пользу и компании, и самой модели. Корпус тонкий, грани скругленные. Благодаря этому устройство прекрасно лежит в руках. Продается два цветовых варианта: серый с черной передней частью и золотой с белой.

Детали телефона

Производитель уделил много внимания деталям. Все клавиши удобные, имеют прекрасный ход, сборка качественная. Установлен слот для сим-карт. Они должны быть типа «нано». Вставлен порт в корпус отлично. Разъемы и динамик находятся снизу.

Под экраном можно заметить сразу три клавиши. Они сенсорного типа. Центральная, как и полагается, имеет небольшое углубление. Этот прибор поддерживает блокировку телефона отпечатком пальца. Сканер в средней кнопке. Боковые клавиши имеют подсветку. Она работает во время нажатия на них, через пару секунд отключается.

Если человеку хочется пользоваться наэкранными клавишами и ему они нравятся больше, то можно в настройках активировать их. Тут же разрешается менять порядок. Над экраном находятся датчики вместе со специальным индикатором. Он переключает свой цвет в зависимости от выбранной настройки.

Elephone S3

Дизайн этого недорогого телефона с отпечатком пальца имеет свои особенности. Устройство узнаваемое, представлено в различных ценовых вариантах: черном, розовом, белом. Корпус тонкий: 0,8 см. Сделан из цельного металла. Сам корпус имеет изогнутую форму, углы скругленные, а фаска из хрома. Весит немного, всего 145 г. Соотношение экрана и корпуса - 5,2 дюйма. Из-за этого устройство кажется удобным. Прекрасно помещается в ладони, не выскальзывает. Можно с легкостью управлять одной рукой. Своей удачной эргономикой напоминает шестой айфон. Однако экран здесь немного больше.

На передней панели находится защитное стекло, можно заметить скругленную кромку. Сенсорные кнопки отдельного типа не используются. Встроены наэкранные - их легко скрыть обычным свайпом вниз.

Рамка экрана по бокам отсутствует. Точнее, она присутствует, однако ее ширина (менее одного миллиметра), позволяет говорить, что ее нет. Стекло 2.5D создает эффект скругленного дисплея. Экран на самом деле плоского типа, и это добавляет преимуществ. Благодаря такому можно с максимальным удобством использовать боковые клавиши.

На верхней панели находится динамик, фронтальная камера и два датчика. Индикатора уведомлений нет. Телефон имеет все нужные порты, выходы и слоты. На верхней части можно заметить разъем «мини-джек», слот для внешнего накопителя и одной сим-карты либо же для двух абонентских номеров. Съемное хранилище не должно превышать объем 128 Гб. Внизу телефона находится громкий динамик, микрофон и порт для подключения USB-шнура.

Тыльная сторона получила камеру, подсветку и сенсор отпечатков пальцев. Тут же расположилось небольшое отверстие, однако производитель не уточняет, что это. Покупатели предполагают, что это шумоподавляющий микрофон.

Если говорить о дизайне, то следует сказать и о сборке. Она имеет хорошее качество. Производитель не пожалел средств на создание конструкции из цельного металла. Корпус на ощупь приятен. Также он довольно прочный, поэтому может сохранять внешний вид в идеальном состоянии длительно время.

Ulefone Power

Продолжая обзор телефонов со сканером отпечатка пальца, следует сказать о Ulefone Power. Прибор весит 200 грамм и это первое, на что люди обращают внимание, беря его в руки. По остальным факторам все стандартно, хотя ширина немного больше обычной - 0,9 см.

Тем людям, кто уже ранее работал с крупными телефонами, данный не покажется каким-то неудобным. А вот обычным пользователям, чьи гаджеты имеют диагональ экрана до 5 дюймов, первое время придется привыкать. Продается устройство в нескольких цветовых вариантах: белый, темно-синий и светлый с матовой панелью. Два из них (первая и вторая версии) имеют глянцевую заднюю часть, сделана она из пластика, который покрыли лаком. Отпечатки пальцев остаются, но их трудно заметить.

На верхней тыльной части телефона находится основная камера, вспышка и дактилоскопический сканер. Он работает отлично. Установлен максимально удобно, имеет углубление в корпусе. Иногда ошибается, однако особо ничего критичного. Но если сравнивать с вышеописанной моделью Xiaomi, то скорость функционала меньше. В настройках можно поработать с калибровкой.

Каркас имеет грани из алюминия. На нем установлены все основные компоненты, необходимые для удобной работы с интернетом. Если телефон упадет на угол корпуса, то экран не пострадает.

Настройка сканера

Большая часть смартфонов имеет аналогичный способ настройки сканера, отличия лишь в интерфейсе. Поэтому рассмотрим универсальную технологию, чтобы ответить на вопрос пользователей: как установить отпечаток пальца на телефон. Для начала нужно зайти в общие настройки прибора, а далее следовать нижеописанным шагам.

Инструкция

Следует зайти в меню, которое отвечает за изменения опций сканера. Скорее всего, оно называется «Экран блокировки». Там будет подпункт, вмещаются в себя функции дактилоскопического сканера. Теперь следует нажать на «Управление отпечатками». Если телефон не имеет альтернативного способа разблокировки (пин-код, пароль или графический), то система автоматически предложит его настроить. Это обязательно.

После установки откроется меню, где описана инструкция. «Операционка» попросит «отсканировать» палец под разными углами несколько раз. Как только система полностью запомнит отпечаток, сразу же его сохранит и уведомит об успешном процессе. На этом настройка закончена. Теперь любой пользователь может ответить на вопрос о том, как работает отпечаток пальца на телефоне и как его установить.

Углубляясь все больше в системы, связанные с охраной и контролем, многие из нас в конце концов обратят внимание на биометрические методы идентификации личности для тех или иных потребностей.

Биометрия – это методы автоматической идентификации человека и подтверждения личности человека, основанные на физиологических или поведенческих характеристиках. Примерами физиологических характеристик являются отпечатки пальцев, форма руки, характеристика лица, радужная оболочка глаза, характеристика голоса, особенности подчерка. В процессе развития технологий появляется все большее количество способов идентифицировать человеческую личность.

Наиболее популярным методом биометрической идентификации является распознавание отпечатков пальцев. Думаю, это так, потому что это относительно дешевый и простой способ, проверенный временем. Способов получить отпечаток пальца человека с помощью электроники существует несколько: оптические методы получения изображения отпечатка пальца – на отражение, на просвет, бесконтактный способы, емкостные датчики отпечатков пальцев (полупроводниковые), радиочастотные сканеры, сканеры, использующие метод давления, термосканеры, ультразвуковой метод. Каждый способ получения отпечатка пальца имеет свои достоинства и недостатки, однако главным образом баланс выбора способа сканирования является цена – надежность (здесь выделяется не только эффективная защита, но и устойчивость к воздействию внешних факторов).

Рассматриваемый сканер отпечатков пальцев R308 (ссылка в магазин) является оптическим (метод на отражение). Данный метод использует эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frusted Total Internal Reflection). Эффект заключается в том, что при падении света на границу раздела двух сред световая энергия делится на две части - одна отражается от границы, другая проникает через границу во вторую среду. Доля отраженной энергии зависит от угла падения светового потока. Начиная с некоторой величины данного угла, вся световая энергия отражается от границы раздела. Это явление называется полным внутренним отражением. В случае контакта более плотной оптической среды (поверхности пальца) с менее плотной в точке полного внутреннего отражения пучок света проходит через эту границу. Таким образом, от границы отразятся лишь пучки света, попавшие в определенные точки полного внутреннего отражения, к которым не был приложен папиллярный узор пальца. Для захвата полученной световой картинки поверхности пальца используется специальный датчик изображения (КМОП или ПЗС, в зависимости от реализации сканера).

Для данного метода можно отметить следующее:

• Одни из самых дешевых сканеров отпечатков пальцев при относительно большой площади сканирования пальца
• Чувствительность к загрязнению рабочей поверхности датчика
• Малая защита от муляжей
• Относительно крупные размеры модуля

Итак сканер отпечатков пальцев R308 имеет следующий вид:

Хотелось бы разобрать и посмотреть на модуль изнутри, но конструкция сделана таким образом, что аккуратно открутить винтики и снять плату с элементами не получится, так как держит ее что-то изнутри и без применения паяльника это сделать проблематично, поэтому не стоит пытаться нарушить целостность модуля, что может привести к выводу его из строя.

Данный оптический сканер отпечатков пальцев использует высокоскоростной цифровой сигнальный процессор в качестве своей основы. Этот модуль может получить изображение отпечатка пальца, обработать изображение для сохранения или поиска, сохранить данные об отпечатке пальца в собственной памяти и делать поиск на совпадение полученного отпечатка с сохраненными. Для подключения к СКУД (системам контроля и управления доступом) модуль имеет интерфейс UART, посредством которого модуль принимает команды и посылает ответы о результатах операций. Кроме того, модуль может передать на другое устройство изображение отпечатка пальца, полученное при помощи него. Сканер отпечатков пальцев построен таким образом, что все вычислительные и аналитические операции выполняет он сам, но этими процессами необходимо управлять для получения практической ценности модуля. Таким образом, на основе ответов о результатах выполнения команд внешний микроконтроллер может выстраивать любую необходимую логику работы СКУД с применением сканера отпечатков пальцев.

Характеристики сканера отпечатков пальцев R308:

• Напряжение питания – 4,5-5 вольт
• Рабочий ток – 40 мА
• Интерфейс – UART (TTL logical level)
• Baud rate – 9600*n, n=1~12, по умолчанию 57600 bps
• Время сканирования отпечатка пальца –до 0,5 сек
• Размер шаблона отпечатка – 512 байт
• Коэффициент ложного пропуска FAR (False Acceptance Rate) – менее 0,001 %
• Коэффициент ложного отказа в доступе FRR (False Rejection Rate) – менее 0,5 %
• Уровень безопасности – 5
• Время среднего поиска – менее 1 сек
• Размер окна считывания отпечатка пальца – 18х22 мм
• Размер модуля – 55,5х21х20,5 мм
• Диапазон рабочих температур – -20-+40 градусов Цельсия

Для подключения к другим устройствам R308 имеет 6-контактный разъем:

1. Vt – плюс питания детектора пальца
2. Vin – плюс питания модуля
3. Touch – выход сигнала детектора пальца

В документации указываются цвета шлейфа в комплекте с модулем, но в моем случае цвета не совпали, поэтому надежнее всего определять назначение контактов по нумерации, указанной на плате возле разъема модуля.

Структура пакета данных, передаваемых и принимаемых модулем:

1. Header – заголовок, фиксированное значение 0xEF01 (2 байта)
2. Adder – адрес сканера отпечатков пальцев, фиксированное значение 0xFFFFFFFF (4 байта)
3. Package identifier – идентификатор пакета данных, 01H – пакет команды, 02H – пакет данных, 07H – пакет ответа, 08H – пакет окончания данных (1 байт)
4. Package length – количество байт пакета информации (включает сумму байт данных пунктов 5 - 6), максимальное количество 256 байт (2 байта)
5. Package contents – полезные данные
6. Checksum – контрольная сумма, арифметическая сумма пунктов 3-6 (2 байта)

Сканер отпечатков пальцев имеет 8 основных инструкций для его управления:

1. Сканирование отпечатка пальца и сохранение его в буфере. Возвращает код подтверждения об успешности операции.
2. Создание файла символов отпечатка пальца из оригинального отпечатка и сохраняет его в CharBuffer1 (2). Возвращает код подтверждения об успешности операции.
3. Поиск на совпадение отпечатка пальца в библиотеке модуля который соответствует хранимому в CharBuffer1 или CharBuffer2. Возвращает код подтверждения об успешности операции и ID отпечатка пальца в библиотеке модуля.
4. Создание шаблона модели отпечатка пальца. Информация в CharBuffer1 и CharBuffer2 объединяется и комбинируется для получения более достоверных данных об отпечатке пальца (отпечаток в этих буферах должен принадлежать одному пальцу). После операции данные сохраняются обратно в CharBuffer1 и CharBuffer2. Возвращает код подтверждения об успешности операции.
5. Сохранение шаблона отпечатка пальца из Buffer1/Buffer2 во флэш память библиотеки модуля. Возвращает код подтверждения об успешности операции.
6. Удаление шаблона из флэш памяти модуля. Возвращает код подтверждения об успешности операции.
7. Очистка памяти библиотеки отпечатков пальцев модуля. Возвращает код подтверждения об успешности операции.
8. Проверка пароля модуля. Возвращает код подтверждения об успешности операции.

Для того чтобы искать совпадение отпечатка пальца в библиотеке модуля необходимо сканировать отпечаток пальца и сохранить его в буфере, сгенерировать символьный файл и поместить его в CharBuffer и прописать команду на поиск совпадений отпечатков пальце (инструкции 1, 2, 3).

Для того чтобы внести отпечаток пальца в память модуля необходимо получить изображение отпечатка пальца, сохранить его в буфере и сгенерировать символьный файл, сохраняемый в CharBuffer (операции повторяем минимум 2 раза и сохраняем все в CharBuffer1 и CharBuffer2), далее комбинируем данные в буферах 1 и 2 для получения более точного результата и запускаем командой сохранение в указанное место памяти информацию об отпечатке пальца (инструкции 1, 2, 4, 5).

По ходу выполнения инструкций модулем необходимо следить за корректностью и успешностью выполнения посредством ответов, следующих после посылки команд. Это может улучшить качество выполнения программы и точность заданных манипуляций со сканером отпечатков пальцев R308.

Для оценки работы модуля к статье прилагается демонстрационная прошивка для микроконтроллера STM32, соответствующая схеме:

На LCD дисплее отображаются необходимые данные для работы со сканером отпечатков пальцев, при включении схемы без замкнутых перемычек Jmp1 и Jmp2 запускается основной цикл программы, когда микроконтроллер ждет получения отпечатка пальца от сканера и запускает поиск в памяти модуля при его появлении. При включении с замкнутой перемычкой Jmp1 запускается полное стирание памяти библиотеки отпечатков пальцев. При включении с замкнутой перемычкой Jmp2 запускается добавление 5 новых отпечатков пальцев в память модуля. Для добавления отпечатка пальца необходимо дважды приложить палец к сканеру для его сохранения в случае отсутствия ошибок при сканировании отпечатков.

Кроме того к статье прилагается программа SFGDemo. С ее помощью можно получить изображение своего отпечатка пальца помимо стандартных операций добавления отпечатка в память, поиска совпадений, удаления отпечатка из памяти (для подключения к компьютеру используется переходник USB-UART).

Список радиоэлементов

Что представляет собой отпечаток и как обмануть сканер отпечатков пальцев? По сути, отпечаток — это папиллярные узоры на коже. То есть выступы и углубления, которые складываются в определенный узор. У каждого человека они свои, индивидуальные.

Формирование папиллярных узоров

Формирование таких узоров происходит примерно на 12 неделе плода. В это же время формируется и нервная система. На узор оказывает влияние множество факторов. Это и положение плода в утробе матери, и генетический код, и состояние окружающей среды, и рацион питания матери, а также многое другое.

Узор способен восстанавливаться при небольших повреждениях эпидермиса. В данной статье мы рассмотрим, можно ли и как обмануть сканер отпечатков пальцев, а также каким образом он работает у современных телефонов.

Определение личности человека по отпечатку его пальцев является одним из наиболее надежных способов идентификации. К более точным методам можно отнести лишь анализ ДНК и сканирование сетчатки глаза.

Как работает сканер отпечатков

Сканер отпечатков пальцев должен выполнить два действия:

1. Получить изображение узора
2. Проверить, совпадает ли он с отпечатками, находящимися в базе данных.

Сканирование

Смартфоны в настоящее время снабжены оптическими сканерами. Принцип их работы похож на работу цифрового фотоаппарата. Матрица светодиодов освещает сам узор, а микросхема из светочувствительных светодиодов делает в это время снимок.

В то время, когда на светодиод попадает свет, он производит электрический заряд. Таким образом, формируется пиксель на будущем снимке узора. Цвет пикселя варьирует в зависимости от того, какое количество света попало.

Пиксели разной интенсивности и формируют узор. Прежде чем соотнести отпечаток с базой данных, сканер проверяет яркость и четкость снимка. При неудовлетворительных результатах весь процесс получения изображения повторяется.

Анализ отпечатка

Полученное изображение подвергается анализу программного обеспечения. Распознавание происходит при помощи сложных алгоритмов.

Можно разделить все узоры на три основных типа:

• дуговые,
• петлевые
• завитковые.

После того, как тип узора определен, сканер ищет минуции. Это места, где заканчивается линия узора. К примеру, происходит разрыв или раздвоение линии. В минуциях и заключается вся уникальность отпечатка пальцев. Сканер распознает, как располагаются минуции по отношению друг к другу. Для этого весь рисунок делится на небольшие зоны. Каждый участок включает определенное число минуций. Данные об их расположении записываются.

Аналогичные зоны исследуемого отпечатка и базы данных подвергаются анализу. Если узоры одинаковые – владельцем отпечатков пальцев является один и тот же человек. Сканер не занимается сопоставлением абсолютно всех линий узора. Он лишь ищет похожие закономерности в блоках и на основании этих данных делает выводы.

Виды сканеров отпечатка пальца

Оптические сканеры бывают двух видов:

• Сканеры Apple (iPhone 5s и далее) делают снимок пальца в то время, когда он прикасается к экрану телефона.
• Другой тип сканера делает сразу несколько изображений, пока вы проводите пальцем по экрану. Такой сканер использовался в смартфонах Самсунг Галакси S5. Позже сканер заменили на первый тип. Он удобнее, но при этом дороже, поскольку надо использовать большую матрицу.

Все сканеры подобного плана имеют один минус: царапины и загрязнения могут вывести его из строя.

Наверняка, у многих когда-либо возникал вопрос, как обмануть сканер отпечатков пальцев и вообще возможно ли это? Ответ утвердительный. Разумеется, в компании понимают сейчас и понимали раньше при создании подобного функционала телефона, что любую биометрическую систему можно обмануть.

Достаточно сделать слепок фаланги пальца и прикоснуться им к сканеру. К тому же владельца телефона можно заставить приложить его палец к устройству.

Компания Apple продумала некоторые меры безопасности для таких случаев. Но всё же способ имеет право на существование. Айфоны старых моделей можно обмануть, просто распечатав снимок пальца с большим разрешением.

Как видите, есть несколько способов, как обмануть сканер отпечатков пальцев. Причем,если в айфонах это сделать затруднительно, то в смартфонах с ОС Андроид дело обстоит намного проще.

На сегодняшний день цифровые технологии проникли практически во все сферы нашей жизни: мы в пару кликов совершаем покупки в интернете, кладем и снимаем наличные на банковскую карту, делаем различные операции с виртуальными счетами, а также храним свои фотографии и прочие данные в облачных хранилищах. При всей глобализации цифровых технологий вопрос касаемо защиты персональных данных по-прежнему остается актуальным.

Ни для кого не секрет, что современные продвинутые злоумышленники уже не пользуются ломом и отмычками, а виртуозно используют те же самые цифровые технологии и ПО для своих корыстных целей. Смартфоны по-прежнему остаются уязвимыми, поскольку с его помощью пользователь часто авторизуется в различных онлайн-сервисах. И, если еще вчера защита данных на смартфоне происходила посредством графического ключа или паролей, то в последние годы многие производители начали внедрять разные виды биометрической защиты, которые основаны на уникальности строения определенных частей тела человека. В частности, мы говорим об отпечатках пальцев, геометрии лица, сетчатке глаза, идентификация голоса. Биометрическая аутентификация – это довольно надежный и удобный способ защиты. А главное, такой «пароль» не забудешь, не подсмотришь, к тому же он всегда так сказать под рукой. Сегодня мы поговорим о дактилоскопическом сканере в смартфоне или, иными словами, сканере отпечатков пальцев. Интересно узнать, что из себя представляет это устройство, каких видов бывает сканер, а также как он работает.

Следует отметить, что процесс идентификации с помощью отпечатков пальцев стоит в одном ряду с самыми надежными способами, с помощью которых можно подтвердить личность пользователя. По точности аутентификации сканирование отпечатков пальцев уступает только методу, а рамках которого осуществляется сканирование сетчатки глаза, а также анализу ДНК. Отпечатки человеческих пальцев представлены папиллярными узорами на коже, которые у каждого человека уникальные, причем появляются они внутриутробно, на двенадцатой неделе синхронно с нервной системой. Интересно, что на папиллярные узоры могут повлиять различные факторы, например, это касается генетического кода ребёнка и прочего. Другими словами, папиллярными узорами являются выступы и борозды на коже, которые формируют уникальный и неповторимый рисунок. Даже незначительная травма или повреждение покровов кожи не могут «стереть» отпечаток, поскольку он со временем восстановится, если конечно в результате травмы не снесло пол пальца.

Как работает сканер отпечатка пальцев в современном смартфоне

В сканерах отпечатков пальцев имеются две основные функции. При помощи первой из них сканер считывает изображение отпечатка, в то время как вторая функция проверяет совпадение отпечатка с существующими в базе данных. Практически во всех современных смартфонах применяются оптические сканеры. Принцип их работы схож с цифровыми фотоаппаратами. Снимок делается с помощью микросхемы, куда входят светочувствительные фотодиоды, а также автономный источник освещения в виде матрицы светодиодов, с помощью которой узоры на пальце подсвечиваются.

Когда свет попадает на считываемый папиллярный рисунок, с помощью фотодиодов появляется электрический заряд, в результате чего отдельно взятый пиксель запечатлевается на будущем снимке. С помощью пикселей различной интенсивности на сканере образуется снимок отпечатка пальца. Кроме того, перед тем как сверить отпечаток с базой данных, сканер осуществляет проверку качества снимка.

После получения снимка отпечатка его анализирует специальное программное обеспечение с помощью сложных алгоритмов. К слову, происходит анализ трёх типов узоров отпечатка: дугового, петлевого и завиткового. После того, как ПО определило тип узора, происходит идентификация окончаний линий узоров (разрывы или раздвоения, которые называются минуциями), ведь именно они являются неповторимыми и с их помощью можно осуществить идентификацию владельца устройства. Дальше идет довольно сложный анализ, в рамках которого сканер анализирует положение минуций по отношению друг к другу, с разбитием отпечатка на микроблоки. Примечательно, что в процессе сопоставления сканер не анализирует отдельно взятую линию узора. Сканер определяет совпадение в отдельных блоках и по ним определяет сходство.

Каких типов бывают дактилоскопические сканеры

Оптические сканеры бывают двух основных видов. Что касается первого из них, то он снимает нужную область пальца при посредстве его прикосновения непосредственно к сканеру. Такой тип применяется в «яблочных» смартфонах, начиная с iPhone 5s. В отношении второго типа отметим, что в этом случае пользователь проводит пальцем по оптическому сканеру. В результате получается серия снимков, которые программным обеспечением объединяются в один. Этот тип какое-то время использовала в своих продуктах компания Samsung, однако, со временем она перешла на первый тип, поскольку он более удобен, хотя и более дорогостоящий. Основной недостаток оптического дактилоскопического сканера является уязвимость к царапинам и загрязнению. Также его можно «обвести вокруг пальца» при помощи слепка фаланги пальца.

Стоит также отметить о полупроводниковом типе сканера отпечатка пальца, который в смартфонах не применяется по целому ряду причин. Его невозможно обмануть с помощью слепка пальца. Еще одним типом дактилоскопических сканеров является ультразвуковой сканер. Он отличается большой перспективой развития, а действует он по принципу медицинского УЗИ. Обмануть его практически нереально, так как он способен проникнуть в эпидермальный слой кожи, которые уникален.

Следует отметить, что сканеры могут быть размещены в разных частях смартфона. Многие производители устанавливают сканер отпечатков пальцев на тыльной панели, недавно пошла мода на боковую грань, а компания HMD подготавливает свой новый флагман с интегрированным сканером в дисплей.