Дактилоскопический датчик в смартфоне что это
Как это устроено. Дактилоскопический сканер
Макс Любин
Привет. С самого момента появления сканеров отпечатков пальцев в смартфонах меня интересовало, как они устроены. Да, в сети несложно найти и описание принципа работы разных типов сканеров, и их подробные технические характеристики, но согласитесь, читать про это – не то же самое, что разобрать и посмотреть. Поэтому не будем ходить вокруг да около – разбираем. В процессе написания этого материала меня посетила мысль, что статью можно назвать не «Записки мастера», а «Записки вандала», так как оба исследуемых объекта в процессе изучения оказались полностью уничтожены (так изначально и задумывалось, но всё же). 🙂
В качестве подопытных выступят сканер отпечатка пальца от Apple iPhone 6 и сканер отпечатка пальца от Samsung Galaxy S7 Edge.
Описывать внешний вид нет смысла, так как он давно всем известен, поэтому просто сравнение на фото.
По конструкции, кроме формы, на первый взгляд явных отличий не видно.
Для начала проверяем заявления о том, что кнопка Samsung легко царапается.
Этот факт я проверил ранее, и утверждение подтвердилось – кнопка очень легко царапается. Это не очень хорошо.
Пробуем поцарапать кнопку iPhone – это тоже оказывается очень просто. Странно, насколько я помню, прикрывать сканер должен сапфир. Но тут банальный, легко царапающийся пластик, хотя кнопка снята с оригинального телефона (кнопка очень похожа на неоригинальную, хотя Touch ID с ней работал, странно).
Однако из-за того, что окрашена кнопка с внутренней стороны, даже глубокие царапины видны лишь под определенным углом. Глядя на кнопку iPhone, задаешься вопросом, чем думали в Samsung, делая такое ненадежное покрытие на сканерах своих смартфонов.
Touch ID
Начнем со сканера iPhone. Разбираем кнопку, откидывая шлейф с кликером и крышкой, и заглядываем внутрь.
Я ожидал увидеть сложную конструкцию из большого количества элементов, а на деле – просто черная поверхность с небольшим окошком, в котором видны золотистые контакты.
И всё… Негусто. Продолжаем разбирать, отклеиваем от крышки, чтобы посмотреть, что там изнутри.
Может быть, все элементы там? А вот и нет. С обратной стороны нас ожидает то же самое. Мда, негусто.
Ну, необходимо довести дело до конца. Пробуем счистить черное изоляционное покрытие. Под этим покрытием обнаруживаются те же самые токопроводящие шлейфы, которые, судя по всему, играют роль генератора сигнала.
С обратной стороны – тоже без сюрпризов. Всё очень и очень просто, даже немного скучно.
Пожалуй этот тот самый случай, когда уместно будет сказать, что все гениальное просто.
Samsung
Теперь разбираем сканер Samsung. Идем по тому же пути, отклеивая шлейф с кликером от маталлической рамки, чтобы добраться до внутренностей.
Тут все собрано гораздо крепче и монолитнее и разбирается намного сложнее (как и телефоны Samsung в сравнении с Apple).
Отклеиваем от рамки и видим необычную ребристую текстуру, а слоеная конструкция при взгляде с торца больше всего напоминает фанеру.
Но раз есть слои, значит, есть что-то и между ними.
Получается это только после приложения изрядных усилий. При ближайшем рассмотрении становится понятно, что корпус не открылся, а разломился, и структура внутри больше всего напоминает кевларовое волокно.
Если внимательно присмотреться, становятся видны контакты, которые проходят по всему периметру, от внутренней стороны к внешней, через всю толщу корпуса сканера.
Продолжаем совершенствоваться в вандализме и снимаем оболочку, чтобы добраться до шлейфов.
В какой-то момент появляется ощущение, что вот сейчас, еще чуть-чуть, но при очередном нажиме сканер просто ломается на части.
Судя по всему, никто в Samsung не предполагал, что я буду разбирать эту, по сути, монолитную конструкцию. Эх, корейцы, недоработка…
А вот на сломе виднеется что-то интересное.
Видно плату, от которой сквозь толщу материала к внешнему излучателю идут контакты в виде оловянных шариков, а на излучателе изнутри расположена так называемая «стекляшка», которая, судя по всему, служит фильтром сигнала от антенны.
Увы, рассмотреть все более детально не представляется возможным ввиду монолитности конструкции и жесткости материала корпуса сканера.
Очень сложная, многоуровневая конструкция у сканера Samsung. Наверное, еще и весьма недешевая в производстве. Только вот непонятно, зачем было городить весь этот огород? И ладно бы результат был от всех этих усилий, но нет, элементарная конструкция сканера iPhone на деле оказывается и быстрее, и точнее.
Вместо заключения
На самом деле, всю информацию о том, как работают дактилоскопические сканеры в разных смартфонах, можно прочесть в документации к этим самым сканерам. Кроме этого, описания технологий, применяемых в таких сканерах, также есть в свободном доступе в сети. Но одно дело – читать теорию, пусть даже и со схематическими изображениями, и совсем другое дело, когда есть возможность потрогать все своими руками, заглянув внутрь устройства, пусть даже и таким вандальным способом. Пишите в комментариях, о чем бы вам еще хотелось узнать с похожей точки зрения, или, проще говоря, что бы мне еще разобрать на составляющие части?
Hi-Tech на кончиках пальцев: как работает сканер отпечатков пальцев на смартфоне
Сканер отпечатков пальцев на смартфоне, как работает – Статья
Сегодня практически все современные модели смартфонов оснащаются сканером отпечатков пальцев. Наличие этого датчика позволяет пользоваться функциями, обеспечивающими высокую степень защиты персональных данных и другой информации в памяти телефона. В этой статье мы остановимся на возможностях и дополнительных функциях, которыми позволяют пользоваться смартфоны со сканером отпечатков пальцев. С каждым годом все больше моделей получают этот модуль, и теперь дактилоскоп можно встретить и на бюджетных аппаратах.
Итак, что же все-таки дает нам сканер отпечатков пальцев на смартфоне? Какие преимущества мы получаем, выбирая девайс с таким модулем? Остановимся на основных функциональных возможностях.
Защита персональных данных
Сегодня смартфон выполняет многочисленные функции – это не только телефон, но и фотоаппарат, органайзер, средство для хранения важных данных и даже устройство для проведения платежей и контроля банковских счетов. Благодаря наличию сканера отпечатков пальцев вся эта информация надежно защищена от посторонних глаз. Разблокировать устройство и получить доступ к информации, которая на нем хранится, можно только после того, как дактилоскопический модуль «распознает» владельца, либо после введения придуманного вами сложного пароля.
Доступ к приложениям
Иногда очень сложно сделать так, чтобы важные приложения не смог запустить посторонний человек. К примеру, ребенок, который взял поиграть девайс, может случайно совершить покупку в интернет магазине или перевести средства с банковского счета. Благодаря наличию сканера отпечатков пальцев в смартфоне таких неприятностей можно избежать. Достаточно установить запуск таких приложений и подтверждение финансовых операций через отпечаток пальца, и можно спокойно давать ребенку играть в игры на вашем смартфоне.
Удобная разблокировка
Чтобы разблокировать устройство, не оснащенное сканером отпечатков пальцев, нужно несколько секунд. Вначале требуется активировать смартфон кнопкой «питание», после чего либо провести пальцем по экрану, либо ввести защитный код. Но если в вашем гаджете имеется сканер отпечатков пальцев, то процесс разблокировки займет меньше секунды времени. Достаточно приложить палец к сканеру – и аппарат разблокирован. Просто, быстро и надежно.
Подтверждение оплаты
Используя сканер отпечатков пальцев также быстро можно подтвердить финансовую транзакцию по переводу денег или покупку в интернет магазине. Чтобы воспользоваться этой функцией, нужно ее включить в настройках соответствующего приложения.
Принцип работы дактилоскопического сканера
Чтобы понять, как работает сканер отпечатка пальца на смартфоне, коротко остановимся на принципах его работы и типах модулей. Дактилоскопический метод защиты смартфонов использует ряд программных и аппаратных средств, с помощью которых осуществляется распознавание отпечатка пальца владельца устройства. В результате, после распознавания, принимается решение – открыть или закрыть доступ к аппарату или определенному приложению, защищенному участку памяти и т.д. Можно встретить дактилоскопические модули таких типов:
Оптический сканер
Оптические сканеры самыми первыми появились на рынке. Такой метод захвата и сравнения отпечатков пальцев является одним из самых простых. Он основан на своеобразном снимке отпечатков, который после захвата сравнивается с использованием особых алгоритмов с имеющимся в памяти образцом. При обнаружении характерных особенностей принимается решение о совпадении или несовпадении отпечатка.
Хороший оптический датчик должен иметь модуль с высоким разрешением (как у камеры – чем выше, тем лучше). К недостаткам такого типа модулей можно отнести то, что их легко обмануть. Поскольку оптический сканер обрабатывает двухмерное изображение, можно воссоздать отпечаток пальца владельца при помощи обычного канцелярского клея ПВА. Такой тип сканеров отпечатков пальцев практически не встречается в современных смартфонах.
Емкостной сканер
Сегодня наиболее часто встречающийся в мобильных гаджетах тип дактилоскопического модуля – емкостной. В основе технологии лежит конденсатор, который, с помощью массивов цепей собирает данные об отпечатках пальцев. В памяти модуля хранится информация об электрическом заряде, и после того, как вы прикладываете палец к модулю, показатели сравниваются.
Данные, полученные при захвате отпечатков, преобразуются в цифровой формат. В таком виде и хранится информация обо всех отличительных особенностях и уникальном рисунке отпечатка пальца владельца устройства. Такая технология намного лучше и надежней оптического сканера. Емкостной сканер не отреагирует на слепок отпечатка, поскольку идентификация проводится не по рисунку, а по изменениям уровня заряда на конденсаторах.
Емкостные сканеры несколько дороже, но и намного надежней и эффективней оптических. Стоит только отметить, что такой сканер может «не узнавать» владельца, если пальцы будут влажными или жирными.
Ультразвуковой сканер
Ультразвуковые сканеры – самая новая технология по распознаванию отпечатков пальцев. Устанавливаются такие модули на дорогие смартфоны ТОП линейки. В основе технологии – ультразвуковые передатчик и приемник, передающие и получающие импульс на палец, помещенный на сканер. Часть ультразвука поглощается, а часть возвращается к приемнику, создавая определенный узор, в зависимости от индивидуальных особенностей отпечатка пальца.
Данная технология позволяет получать трехмерные изображения отпечатков, что позволяет обеспечить высокую степень защиты и безопасности. Минусом использования данной технологии на сегодняшний день является ее высокая цена и новизна. Пока ее не испытают на протяжении существенного отрезка времени, некоторые, даже ведущие производители смартфонов, не внедряют ультразвуковые сканеры в свои модели.
Оценить все преимущества сканера отпечатков пальцев могут владельцы мощного и недорогого Wileyfox Swift 2.
Почему Wileyfox
Эта компания заслуживает внимания, поскольку ее смартфоны отличаются стильным оригинальным дизайном, отличной аппаратной начинкой и доступной ценой. Британский производитель смартфонов появился на рынке в октябре 2016 года, и за короткий срок стал чрезвычайно популярным у пользователей. Каждая модель линейки Wileyfox получила тот функционал и возможности, которые сегодня наиболее востребованы. Все смартфоны бренда обладают такими преимуществами:
Возможность использовать две сим-карты;
Работа в сетях передачи данных 4-го поколения 4G LTE;
Отличные технические характеристики при доступной стоимости гаджета;
Стабильная производительная операционная система;
Высокое качество комплектующих и материалов корпуса.
Также стоит отметить наличие официальной 12-месячной гарантии и широкую сеть сервисных центров, включающую более 200 представительств по всей России. Благодаря таким достоинствам смартфоны бренда были положительно встречены экспертами рынка.
В декабре 2015 года коллектив журнала Forbes в номинации «Смартфон года» отдает победу модели Wileyfox Swift;
В январе 2016 года в рейтинге бюджетных смартфонов, по мнению редакции издания tdaily.ru, победу получил Wileyfox Storm;
В феврале 2016 года компания Wileyfox становится победителем в номинации Manufacturer of the year престижной британской премии Mobile News Awards-2016;
В октябре 2016 года модель Wileyfox Spark+ становится победителем в номинации «Лучший смартфон до 10 тысяч рублей» по версии авторитетного ресурса Hi-Tech Mail.ru.
Смартфон Wileyfox Swift 2
Эта модель получила IPS 2.5D экран с диагональю 5 дюймов и поддержкой HD формата. Дисплей обеспечивает качественную передачу изображения даже при широких углах обзора (до 178°). Аппарат получил корпус из современного и высокотехнологичного сплава алюминия, который отличается высокой прочностью и легкостью. На борту Wileyfox Swift 2 установлен сканер отпечатков пальцев и модуль NFC, также установлены и навигационные модули Glonass, GPS и Assisted GPS.
Аппаратная база модели построена на производительном 8-ядерном процессоре Qualcomm Snapdragon 430 MSM8937 с частотой 1.4 ГГц. Телефон получил 2 Гб оперативной и 32 Гб встроенной памяти, поддерживается работа с картами microSDXC объемом до 64 Гб. Качественные снимки можно получить с помощью основной 16-мегапиксельной камеры. Для режима видеосвязи и селфи-снимков предусмотрен модуль фронтальной камеры с разрешением в 8 Мп.
Модель доступна для заказа на официальном сайте по цене в 9 990 рублей. Это один из самых доступных смартфонов, оснащенных сканером отпечатков пальцев.
Хотите знать обо всех новинках Wileyfox? Читайте наш обзор новых моделей в 2017 году!
Заключение
Сегодня модули сканеров отпечатков пальцев встречаются в большинстве современных Android смартфонов. Они становятся прекрасной альтернативой сложным паролям. Разблокировка устройства и получение доступа к его функциям при помощи отпечатка пальца – это быстро, удобно и безопасно.
Чем отличаются разные типы сканеров отпечатков и лица в смартфонах?
Даже у самых дешевых современных смартфонов есть сканеры отпечатков пальцев — эта «фишка» давно перестала быть эксклюзивом флагманов. Кроме того, в мобильниках используются сканеры нескольких типов — от старых и медленных оптических до емкостных и ультразвуковых. Емкостные — самые популярные, но ультразвуковые модели можно увидеть все чаще и чаще.
Развиваются и технологии распознавания лиц. Вместе с проверенным PIN-кодом и сканером отпечатков пальцев они поставят перед злоумышленником, который хочет получить доступ к вашим данным, непреодолимую преграду. Кроме того, они быстрее и удобнее в использовании, чем дактилоскопические сенсоры.
Предлагаем узнать обо всех этих типах аутентификации подробнее — осведомленный покупатель всегда делает наилучший выбор!
Для начала расскажем о сканерах отпечатков. Что такое отпечаток пальца? По сути, это просто большой и запутанный набор канавок и линий, уникальный для каждого человека (шанс встретить двух людей с одинаковыми отпечатками ничтожно мал). Эволюция создала отпечатки для того, чтобы нашим пальцам было проще хватать и удерживать объекты. Уникальность позволила найти им новое применение.
Процесс включения дактилоскопической аутентификации на смартфоне заключен в двух шагах.
Сначала отпечатки пальцев (как минимум одного) нужно зарегистрировать. Для этого палец прикладывают к сканеру несколько раз, чтобы тот считал всю необходимую информацию, а мобильник ее сохранил и зашифровал для дальнейшего использования.
Каждое использование сканера заставляет смартфон сверять полученные данные с уже имеющимися. Затем доступ к информации либо предоставляется, либо нет (и да, если ваши руки жирные, мокрые или грязные, результат, скорее всего, будет отрицательным).
Оптические сканеры отпечатков пальцев
Способ получения информации об отпечатке у таких сканеров — это свет. По сути, датчик «фотографирует» палец, а затем обрабатывает полученные данные с помощью особых алгоритмов, которые различают темные и светлые участки снимка. Обычно для освещения кожи используется небольшой, но яркий светодиод. Ключевая деталь — получение фотографии высокого разрешения и с хорошим балансом белого, чтобы нужную информацию можно было выделить проще.
Оптические сканеры были очень популярны в самом начале развития технологий биометрической аутентификации, и в смартфонах 2019 года используются редко. Во-первых, они занимают слишком много места внутри корпуса, во-вторых, легко обманываются обычной фотографией пальца.
Стоит отметить, что в некоторых современных мобильниках такие сканеры помещают под стекло экрана. В этом случае за освещение отвечают пиксели OLED-матрицы (и в моделях с LCD-дисплеями таких сканеров быть не может из-за конструкции подсветки), которые на короткое время загораются максимально ярко. Все особенности при этом остаются теми же — принцип работы существенно не меняется.
Емкостные сканеры отпечатков пальцев
Емкостные дактилоскопические датчики используют множество конденсаторов — электронных компонентов, которые удерживают небольшой заряд тока. Такие сканеры захватывают информацию о заряде разных участков пальца, который отличается в зависимости от высоты линий и глубины канавок. Последние заставляют конденсаторы получать заметно меньший заряд из-за воздуха между ними и поверхностью сканера.
Как обычно, после сканирования все полученные данные анализируются и сравниваются с референсными. При этом процесс куда лучше защищен, чем в случае с оптическими датчиками — обмануть емкостные не так уж просто, и простой фотографией или слепком тут не обойтись. Именно благодаря этому преимуществу емкостные сканеры встречаются в смартфонах чаще всего.
Ультразвуковые сканеры отпечатков пальцев
Ультразвуковые дактилоскопические сканеры — самые новые и продвинутые, они начали появляться в смартфонах относительно недавно. Вместо света или электричества они используют высокочастотный звук, издаваемые трансмиттером, и ресивер, который принимает отраженные звуковые волны. Полученные ресивером данные преобразуются в 3D-модель поверхности пальца достаточно высокой четкости.
Чем дольше палец остается на поверхности такого сканера, тем больше информации о нем будет получено. Скорость не так высока, зато уровень безопасности данных — на высоте.
Ультразвуковые сканеры тоже иногда встраивают под стекло AMOLED-экранов (что, кстати, позволяет сделать более аккуратным дизайн устройства), но их часто ругают за неточность и медлительность в работе. К сожалению, несколько слоев стекла и светодиодов сильно препятствуют распространению звуковых волн — получить нужную 3D-модель в этих условиях значительно сложнее, а алгоритмы обработки должны быть настроены идеально.
Простое распознавание лица в Android
Функция сканирования лица пользователя и разблокировки с его помощью появилась в Android много лет назад — еще в Ice Cream Sandwich. Сегодня похожая технология есть внутри почти каждого мобильника, и это отличная альтернатива PIN-коду или отпечатку пальца.
К сожалению, стандартное распознавание лица пользователя никак не защищено от попыток взлома. Оно использует информацию с фронтального фотосенсора и простой алгоритм, который легко обмануть с помощью обычной фотографии, после предъявления которой смартфон с радостью предоставит доступ к вашим фото, видео и записям.
Скорость срабатывания простого распознавания сильно зависит от модели мобильника и производителя — то есть от конкретного модуля селфи-камеры и алгоритмов, которые анализируют полученные данные.
Samsung Intelligent Scan
Несколько лет назад одним из первых производителей, которые начали применять более продвинутые системы сканирования лица, стала южнокорейская компания Samsung. Ее сканеры радужной оболочки глаз работали вместе с обычными алгоритмами распознавания, в результате чего взломать такой смартфон было куда сложнее.
Как и отпечатки пальцев, рисунки радужки уникальны у каждого человека, и подделать их сложно. Правда, для такого сканирования понадобилось устанавливать дополнительные инфракрасные диоды.
В свежих топовых смартфонах Samsung перестала использовать сканер сетчатки глаз. Его не раз обвиняли в медлительности и неточности, хоть степень защиты при использовании всех способов вместе и была неплохой. При этом достаточно высокой ее назвать было тоже нельзя — к примеру, для проведения платежей флагманы Samsung все равно требовали сканирования отпечатка пальца.
Сканирование лица с инфракрасным сенсором
Дополнительный инфракрасный излучатель и камера, способная воспринимать инфракрасный свет, делают процесс сканирования лица гораздо более защищенным. Подделать фотографию в этом случае очень сложно, так как девайс считывает информацию не только о сетчатке, но обо всей поверности сразу. Такие сканеры отлично работают даже в темноте, и быстро.
Распространенность такого подхода нельзя назвать высокой, но он заметно дешевле других типов сканирования лиц. В качестве примера смартфона с инфракрасным излучателем можно назвать прошлогодний Xiaomi Pocophone F1.
Apple Face ID и 3D-сканирование
Впервые 3D-сканирование лица пользователя появилось в iPhone X. Эта технология с помощью сразу нескольких сенсоров составляет четкую «карту» рта, глаз, щек, лба и так далее. В случае с iPhone X это 30 тысяч точек инфракрасной матрицы, изменения в которых распознаются отдельной камерой. 3D-модель в результате можно использовать еще и для создания знаменитых «анимодзи».
Затем похожие технологии начали использовать и другие производители — например, Xiaomi, Oppo и Huawei. Все они тоже составляют точную «карту» лица, но ее разрешение может различаться от модели к модели — какие-то мобильники используют матрицы с 30 тысячами точек, другие — с 15 тысячами, третьи — всего с одной тысячей.
Обойти эту систему защиты практически невозможно — разблокировать смартфон с ней сможет либо ваш двойник, либо злоумышленник с искусно изготовленной копией лица, которая обладает теми же мельчайшими деталями. Согласитесь, провернуть такое сложно.
Стоит отметить, что эта технология — единственная технология сканирования лица, которой можно доверять аутентификацию онлайн-платежей. В остальных случаях нужно использовать либо сканер отпечатков пальцев, либо PIN-код, либо комплексный пароль.
Хранение биометрических данных
Предназначение сканера отпечатков пальцев любого типа и сканеров лица одно — помочь пользователю повысить уровень защиты данных без необходимости запоминания сложного пароля, который, к тому же, можно потерять или забыть. Для хранения данных о «зарегистрированных» пальцах и лицах либо отводится специальное зашифрованное хранилище в операционной системе, либо целый зашифрованный чип. Скопировать их или даже просто прочитать никакому злоумышленнику не удастся.
Android-устройства сохраняют эти данные в ARM-чипах типа Trusted Execution Environment (TEE), а iOS-девайсы — в чипе Secure Enclave. Идея одна и та же — другие компоненты смартфона получить доступ к ним не могут ни в каком случае.
Подведем итоги
Наилучшим способом защиты данных всегда будет сложный пароль — длинный, со множеством специальных символов и цифр. Естественно, запоминать сложную случайную последовательность таких символов хочет далеко не каждый, и именно поэтому в смартфонах появились всевозможные сканеры.
Хотите зашифровать личную или рабочую информацию более удобно? Используйте дактилоскопические датчики (лучше всего — емкостные) или 3D-сканеры лица (в идеале — их комбинацию). Остальные способы аутентификации либо устарели, либо недостаточно надежны.