Почему сканер отпечатков пальцев работает в перчатках

Обновлено: 01.05.2024

Большинство современных телефонов оснащено сканерами отпечатков пальцев. Такой датчик предотвращает необходимость установки паролей — пользователю достаточно сохранить отпечаток пальца, чтобы быстро разблокировать телефон. Рассматриваемая технология существует давно, поэтому отличается высокой надежностью. Несмотря на это, некоторые пользователи жалуются, что дактилоскопические сенсоры в некоторых ситуациях работают с ошибками. Мы рассмотрим несколько главных недостатков.

Сканер не реагирует на грязные пальцы

Самая распространенная проблема — невозможность разблокировки смартфона, если пальцы влажные или грязные. Телефон отказывается распознавать отпечаток пальца и требует повторно прикоснуться к датчику. При этом даже несколько попыток иногда оказываются неудачными. Это очень раздражает.

Простым решением проблемы станет использование обычного пароля, устанавливаемого в настройках телефона. Необходимо задать 4-6-значный ключ, который будет запрашиваться в случае неудачной разблокировки отпечатком. Альтернативный вариант — сохранение графического ключа. Здесь важно придумывать сложные пароли.

Неудачное расположение сканера

Производители могут располагать сенсор в разных местах корпуса смартфона. Самый распространенный вариант — на задней панели. Также встречаются дактилоскопические сканеры, размещенные на торце корпуса, на передней панели или непосредственно под экраном. В последнем случае для идентификации пользователя используются ультразвуковые волны .

Невозможно назвать оптимальный вариант среди перечисленных вариантов расположения сенсора, поскольку каждый человек обладает индивидуальными предпочтениями. Некоторые пользователи после покупки телефона сталкиваются с неудобством использования сканера, поэтому перед приобретением устройства рекомендуется продумать данную особенность.

Датчик не срабатывает при выключенном экране

Данная особенность также зависит от производителя смартфона. На некоторых телефонах можно включить дисплей прикосновением пальца к дактилоскопическому сенсору. В других случаях сначала необходимо разблокировать экран механической клавишей, а затем приложить палец к дактилоскопу. Разумеется, такая последовательность действий отнимает время и доставляет неудобства.

Привет, Geektimes! Наличие сканера отпечатков пальцев в смартфоне в последнее время для многих стало одним из главных факторов при выборе устройства для покупки. Хотя данный тип биометрической технологии безопасности отнюдь не новый, компактными и дешевыми сканеры отпечатков научились делать сравнительно недавно. Но задумывались ли вы о том, что происходит, когда вы подносите свой палец для разблокировки телефона? Мы вот решили разобраться и просим всех заинтересовавшихся под кат.

Отпечаток пальца, как известно, не изменяется в течение всей жизни человека, что позволяет идентифицировать его как в 15, так и в 75 лет. Отпечаток начинает формироваться еще на стадии развития плода, но даже у однояйцевых близнецов отпечатки не бывают идентичными. Поэтому это один из самых распространенных и безопасных (после сканера сетчатки и радужной оболочки глаза или анализа ДНК) способов идентификации человека. Удалить его как в фильме «Люди в черном» не получится.

Если смотреть с точки зрения физиологии, отпечаток пальца — это определенный набор выступов с индивидуальными порами, которые разделены между собой впадинами. А поскольку он связан с тепловыми и электрическими характеристиками кожи, для получения его изображения можно использовать как тепло, так и свет, и электрическую емкость (или все вместе).

Существует целый ряд разновидностей сканеров отпечатков пальцев — некоторые применяются на секретных объектах (вместе с анализом походки и другими фишками, конечно же), другие уже вошли в жизнь владельцев современных смартфонов как нечто обыденное. Если обобщить, можно выделить три основные группы сканеров отпечатков:

Оптические
Полупроводниковые (кремниевые)
Ультразвуковые

Оптические сканеры

Они, как следует из названия, используют оптические методы получения изображения отпечатка. Этот метод является самым старым методом захвата отпечатков пальцев: фотография отпечатка обрабатывается при помощи специальных алгоритмов, которые обнаруживают уникальные гребни и выступы. Полученное изображение сравнивается с заложенными в системе, после чего пользователю отправляется положительный или отрицательный ответ. Оптические сканеры подразделяются на FTIR-сканеры, оптоволоконные, протяжные, роликовые, электрооптические и бесконтактные.

В сканерах FTIR используется эффект нарушенного полного внутреннего отражения (Frustrated Total Internal Reflection). В данном случае свет падает на границу раздела двух сред, после чего одна часть световой энергии отражается от границы, а вторая проникает через нее во вторую среду. Сколько энергии будет отражено, определяется углом падения: когда он достигает определенной величины, от границы раздела отражается вся световая энергия, что и называется полным внутренним отражением.

При контакте отпечатка пальца (более плотной среды) с менее плотной пучок света проходит через границу в точке полного внутреннего отражения. Так что будут отражены только те пучки света, попавшие в точки, к которым не приложен капиллярный узор поверхности пальца. Далее CCD или CMOS фиксирует итоговую световую картинку поверхности пальца.

Оптоволоконные сканеры работают несколько иначе. По сути мы имеем оптоволоконную матрицу, при этом каждое её волокно заканчивается фотоэлементом. Каждый фотоэлемент фиксирует остаточный свет, который прошёл через палец, в той точке, где отпечаток прикасается к поверхности сканера. Далее данные всех элементов агрегируются и на их основании получается изображение отпечатка пальца.

В электрооптических сканерах используется специальный полимер, в составе которого есть светоизлучающий слой. На нем отражается неоднородность электрического поля пальца у поверхности сканера, после чего высвечивается отпечаток пальца. Остальную работу проделывают фотодиоды, преобразующие все в цифровой вид. Протяжные сканеры — одни из самых интересных, поскольку в этом случае палец не прикладывается к поверхности сканера, как мы привыкли, а проводится по считывателю, который представляет собой узкую полоску. Принцип их работы во многом схож с FTIR-сканерами, о которых упоминалось ранее.

При использовании бесконтактных сканеров вам даже не придется контактировать с поверхностью сканирующего устройства. Палец прикладывается к специальному отверстию, его подсвечивают снизу несколько источников света, линза собирает информацию, затем данные проецируются на CMOS, где преобразуются в изображение отпечатка пальца.

Оптические сканеры довольно легко обмануть, поскольку они захватывают только 2D-изображение — в этом один из их главных недостатков. В наше время они уже отошли на второй план, тем не менее во многих сферах до сих пор используются. Но уж точно не на секретных объектах и не там, где серьезно заботятся о безопасности: для этого и придумали кремниевые (полупроводниковые) и ультразвуковые сканеры.

Кремниевые (полупроводниковые) сканеры

Основное отличие полупроводниковых сканеров от оптических в том, что в данном случае изображение получается с помощью свойств полупроводников, которые изменяются в местах контакта отпечатка пальца с поверхностью сканера. Полупроводниковые сканеры реализуют несколькими способами, но наиболее распространенный из них — емкостный.

В емкостных сканерах для получения изображения отпечатка применяется эффект изменения емкости p-n-перехода полупроводникового прибора, когда гребень узора отпечатка соприкасается с полупроводниковой матрицей. Одна из модификаций емкостного сканера — когда основным модулем для сканирования является конденсатор. То есть традиционное изображение отпечатка не создается: вместо этого сбор данных осуществляется с помощью массивов крошечных цепей конденсатора. Поскольку конденсаторы хранят электрический заряд, когда палец контактирует со сканером, заряд будет изменен там, где гребень прикасается к пластине. Там, где на узоре впадины, заряд останется практически неизменным.

Изменения заряда отслеживаются, тем самым захватываются данные об отпечатке. Затем они преобразуются в цифровые, после чего начинается поиск отличительных и уникальных атрибутов отпечатка — они сравниваются с сохраненными для сравнения отпечатками.

Емкостные сканеры сейчас нашли признание у производителей смартфонов за счет оптимального соотношения цены и качества. У них низкая себестоимость и высокая степень защиты от муляжей — обмануть, конечно, можно, но это будет не так просто. Первым смартфоном от Xiaomi со сканером отпечатков пальцев стал Redmi Note 3, он же используется в одной из новинок компании — Xiaomi Mi Max. Не отказывается от емкостного сканера и OnePlus в своём OnePlus 3.

Из полупроводниковых сканеров также активно используются чувствительные к давлению и термо-сканеры, но не в смартфонах. В первом случае изображение поверхности пальца получается при помощи давления, которое оказывают выступы папиллярного узора на элементы поверхности, однако защита от муляжей здесь довольно низкая. В термо-сканерах используется температурная карта поверхности пальца, которая и преобразуется в цифровое изображение. Подделать такой отпечаток гораздо сложнее.

Остальные виды полупроводниковых сканеров по сути представляют собой разновидность емкостных, протяжных или термо-сканеров.

Ультразвуковые сканеры

Еще несколько лет назад данный тип сканирования отпечатков пальцев был слишком дорогим, однако с развитием технологий он добрался и до смартфонов. Ультразвуковой тип характеризуется сканированием поверхности пальца при помощи ультразвуковых волн и измерения расстояния между источником волн и рельефом отпечатка по отраженному эху.

Ультразвуковой импульс передается на палец перед сканером — часть его поглощается, а другая часть возвращается к приемнику. После этого она распознается в зависимости от гребней, впадин и других уникальных элементов отпечатка. Чем дольше происходит сканирование, тем лучше распознаются дополнительные данные об отпечатке — в результате получаются подробные 3D-изображения.

Технология, конечно, очень интересная — одним из первых смартфонов с ультразвуковым сканером отпечатков пальцев стал Le Max 2 от LeEco. Другие производители пока смотрят в эту сторону с осторожностью, все же ультразвуковой сканер в смартфонах еще недостаточно «обкатан», да и реализация подороже, что может увеличить конечную стоимость смартфона для покупателей. Поэтому в Mi5, например, Xiaomi не стала использовать ультразвуковой сканер и сделала выбор в пользу емкостного.

На CES 2016 Qualcomm представила технологию Sense ID — усовершенствованный 3D-датчик сканера, который собирает намного больше индивидуальной информации. Ультразвук проникает через металлические поверхности, стекло и некоторые пластмассы и получает не двухмерную, а подробную трехмерную карту отпечатка пальца.

Qualcomm Sense ID — ультразвуковой сканер отпечатков

И что, это действительно безопасно?

Конечно, любой сканер отпечатков пальцев можно обмануть. Емкостные сканеры старого образца плохо воспринимали мокрые или холодные пальцы, в современных смартфонах (том же Redmi Pro) эта проблема уже практически решена и сканер срабатывает очень быстро. В определенном плане ультразвуковые сканеры безопаснее, но до рынка эта тенденция скорее всего доберется только через пару лет. Изготовить слепок пальца сложно, еще сложнее применить его для разблокировки современного смартфона.

Уязвимость сканеров отпечатков пальцев в первую очередь заключается в реализации технологии производителями смартфонов. Яркий пример — Samsung и HTC в своих смартфонах Galaxy S5 и One Max хранили изображения с отпечатками пальцев пользователей в общем разделе файловой системы. Это был простой незащищенный файл .bmp — другими словами, обычная картинка. Сейчас такое уже почти не встречается, поскольку производители используют либо специальный чип, либо отдельную область в чипсете для хранения информации об отпечатках: у Qualcomm это Snapdragon Mobile Security, у ARM — TrustZone, у Apple — Secure Enclave. TrustZone активно использует Huawei: технология анализирует отпечатки пальцев в отдельной операционной системе на выделенном виртуальном процессоре, куда не может добраться даже основная система. А значит, к сканам отпечатков пальцев не смогут получить доступ и сторонние приложения.

Очень интересно реализована область Secure Enclave у Apple. По сути это сопроцессор, который использует шифрованную память и включает в себя аппаратный генератор случайных чисел. При изготовлении каждый такой сопроцессор имеет свой уникальный идентификатор — он неизвестен ни другим компонентам системы, ни самой Apple (по крайней мере, так говорят в компании). Secure Enclave обрабатывает данные с датчика Touch ID: процессор не может прочитать информацию об отпечатке и сразу перенаправляет ее сопроцессору. Данные шифруются при помощи алгоритма AES.

Заметили, что iPhone просит пароль каждый раз после перезагрузки? Пароль является ключом для расшифровки отпечатков пальцев — он активируется при любых обстоятельствах, свидетельствующих о постороннем вмешательстве: добавление нового отпечатка, выключение смартфона, пять неверных попыток разблокировки и так далее. Кстати, в том числе поэтому кнопку с Touch ID нужно беречь — если она сломается и вы ее поменяете на неоригинальную, то сканер отпечатков ~~превратится в тыкву~~ работать не будет. А что вы хотели? Безопасность.

Тем не менее и у Apple все не так совершенно, правда здесь уже вину стоит переложить на разработчиков приложений. Если кто-то подсмотрит пароль владельца iPhone, он сможет разблокировать смартфон, добавить свой отпечаток, а затем авторизоваться во всех приложениях с Touch ID (мессенджерах, банковских и так далее), даже если их пароли отличны от системного. Начиная с iOS 9.0 разработчики могут устанавливать проверку (об этом недавно был пост на Geektimes) на появление новых отпечатков в момент запуска приложения, однако, многие, как правило, этой рекомендацией не пользуются.

Ну и что делать?

Ответ простой и очевидный — пользоваться! Сканеры отпечатков пальцев уже вошли в нашу жизнь как безопасная альтернатива запоминанию логинов и паролей, и владельцы смартфонов с соответствующей функциональностью что-то не жалуются. Взломать можно всё, однако, сейчас уровень безопасности сканеров действительно высокий, к тому же технология не стоит на месте и развивается — ультразвуковые сканеры в смартфонах тому подтверждение.

Если надумали купить какой-то из упомянутых смартфонов, то вот скидочки

1. Xiaomi Mi Max 16GB ROM 4G Phablet за $169.99 по купону MIMAXS (до 31-го декабря)

2. OnePlus 3 4G Smartphone за $445.99 по купону GBOPlus (до 31-го декабря)

3. XiaoMi Mi5 5.15 inch 64GB 4G Smartphone за $356.99 по купону Mi5gb (до 31-го декабря)

4. LeTV Leeco Le Max 2 4G Phablet за $219.99 по купону LeTVGBS (до 31-го декабря)

5. Xiaomi Redmi Pro MIUI 8 4G Phablet за $255.99 по купону MIUI8 (до 31-го декабря)

Многие знают, что Facebook (Meta) весьма заинтересована в технологиях виртуальной и дополненной реальности. Технологии обещают более яркий опыт погружения пользователя в среду, имитирующую реальный мир. Здесь человек через свои ощущения (слух, обоняние, зрение, осязание, тактильные и другие) погружается в другой мир. Оказалось, что вот уже семь лет компания работает над амбициозным проектом — тактильной перчаткой, которая позволит ощущать прикосновения к виртуальным объектам или поверхностям.

Компания решила показать, каких успехов она достигла. Была продемонстрирована перчатка, созданная подразделением Reality Labs. Она предлагает 15 ребристых надувных пластиковых подушечек, которые по сути являются пневмоприводами и расположены по поверхности ладони и пальцев перчатки. Сама перчатка также действует как контроллер виртуальной реальности. На задней панели есть маленькие белые маркеры, позволяющие камерам отслеживать, как пальцы перемещаются в пространстве, и есть внутренние датчики, которые фиксируют сгибание пальцев владельца.

Когда пользователь одевает перчатку и входит в режим виртуальной или дополненной реальности, система управления регулирует уровень накачивания, создавая давление на различные части вашей руки. Если дотронутся до виртуального объекта кончиками пальцев, можно ощутить прикосновение к пальцам. Если держать виртуальный предмет, приводы с длинными пальцами станут жесткими, создавая ощущение сопротивления. Эти ощущения работают вместе с визуальными и звуковыми сигналами, создавая иллюзию физического прикосновения.

На данный момент команда разработчиков еще в начале пути и до массового производства еще далеко. Сейчас стоит задача понять, насколько удастся добиться тактильной отдачи в виртуальной реальности. На данном этапе можно ощущать лишь контуры объектов и сама перчатка громоздкая. Разработчикам придется попотеть над тем, чтобы сделать ее более миниатюрной и пригодной для повседневной эксплуатации.

Подписывайтесь на Andro News в Telegram , « ВКонтакте » и YouTube -канал.

Производители утверждают, что сканеры отпечатков данных удобны и очень безопасны. Но это не так.

Сканеры отпечатков пальцев сейчас можно найти практически во всех топовых смартфонах. Производители утверждают, что биометрические технологии не только удобны, но еще и очень безопасны. Так ли это?

Не совсем так. Для начала: эти датчики несовершенны. Емкостные сканеры старого образца плохо распознают отпечатки мокрых пальцев, да и вообще часто срабатывают не с первого раза. Если ваши руки потеют летом или во время занятий спортом, телефон может заупрямиться. Шрамы, царапины и прочие дефекты также влияют на качество распознавания. Кроме того, многие сенсоры не отличают слепок от реального пальца, и это уже угроза безопасности.

Часть проблем, скорее всего, решится, когда Qualcomm выпустит на рынок свою новую разработку — ультразвуковой сканер отпечатков пальцев. Слепком его не проведешь, да и влажные пальцы новому датчику не помеха. Но есть и другие угрозы.

Новые технологии уязвимы просто в силу своей новизны — недостаточно просто встроить в телефон нечто инновационное, надо еще сделать это грамотно. Это удается не всем, и точно не сразу. В августе 2015 года был обнаружен способ украсть отпечатки пальцев — удаленно и в промышленных масштабах.

Специалисты выяснили, что смартфоны HTC One Max и Samsung Galaxy S5 хранят изображения с отпечатками пальцев пользователей в общем разделе файловой системы в виде незащищенного файла с расширением bmp, то есть как обычную картинку. Любое приложение, получившее на телефоне доступ к файлам и Интернету, может эту картинку выкрасть. К тому же во многих смартфонах недостаточно защищен сам датчик — вредоносная программа может считывать изображение непосредственно с него.

Для защиты данных некоторые вендоры (к примеру, Huawei) используют технологию ARM TrustZone, которая анализирует отсканированные отпечатки пальцев в отдельной операционной системе, запущенной на выделенном виртуальном процессоре, к которому нет доступа у основной системы. В результате сторонние приложения и разработчики не могут добраться до критически важной информации вроде сканов отпечатков пальцев. К сожалению, из-за особенностей реализации эта технология также несовершенна.

Попавший в сеть пароль можно заменить за пару минут, но украденные отпечатки пальцев поменять не получится и за всю жизнь. Поэтому не стоит безоглядно доверять громким рекламным заявлениям производителей. Пока же всем пользователям смартфонов, оборудованных сканерами отпечатков пальцев, мы рекомендуем следующее.

Несмотря на рекомендации производителей, не стоит пользоваться биометрическим сканером для авторизации в платежных сервисах и банковских приложениях. Это может оказаться небезопасно. Сейчас телефон у вас — завтра он может оказаться у вора. Ему несложно будет скопировать ваши отпечатки пальцев прямо с телефона и приобрести себе что-нибудь дорогое за ваши деньги. Раздобыть пароли, если, конечно, вы умеете ими правильно пользоваться, значительно сложнее.

В целом сканер отпечатков пальцев — изобретение неплохое, и в смартфонах от него больше пользы, чем вреда. Но не надо считать его решением всех проблем — пользуйтесь этой технологией с умом и не пренебрегайте другими мерами безопасности.

Посмотрел один сериальчик (детектив) и стало интересно. Неужели медицинские перчатки (которые почти прозрычные и очень тонкие) и вправду всегда скрывают отпечатки пальцев? Даже если очень сильно чтото сжимать в руке. Ведь они такие тонкие что хоть какието рельефы то должны остаться.

что такое тальк? и что он помогает? ))
а про ЖИР НЕПРОПУСКАЕТ.. . хм. . я и неподумал. . ведь отпечаток это жировые линии между линиями отпечатков.. . а не ВЫБОИНЫ на придмете ))

Очень сложно говорить с человеком, который не знает основ физики ср. школы - упругие деформации.
И самое главное, разберитесь, что такое отпечатки пальцев, с точки зрения уже курса химии ср. школы.

чв совсем уже того, во первых не отпечатки пальцев, а должен знать что. .
ПОТНО ЖИРОВЫЕ ОТПЕЧАТКИ пальцев. смылс понял а?
вот блин резиновая перчатка она же резиновая :) какой там впот какие отпечатки. там не рельф пальцев а именно следы с кожи пальцев следы пота и жира человеческого остаются по форме папилярных узоров на кончиках пальцев.. . а если резинку надел токакие нафи следы пота и жира.

На самом деле - отпечатки пальцев можно снять даже после хлопчатых перчаток.
Были даже случаи, когда наклеивали силиконовые подушечки с отпечатками других пальцев - под ними проступал рельеф реального папиллярного рисунка.

А уж про жировые, белковые и прочие следы, которые позволяют снимать не мало не много а ДНК - пожалуйста!

нет не оставляют они отпечатков. невозможно продавить так сильно чтобы отпечатались папиллярные узоры. отпечатки пальцев - это настолько сложная штука. ведь смотрят не только на рисунок узора но и на расположение желез сальных. это такие мелкие точечки по всему рисунку. и очень очень много всего что изучают. это в двух и даже в 10 словах не объяснишь. целые формулы есть которые по отпечаткам составляют.
тальк - это такой порошок которым смазывают перчатки. он нужен чтобы резиновые перчатки не склеивались. да и много для чего его используют. могут деткам попки присыпать тальком. не техническим конечно.

Я пробывал в хирургических перчатках делать оттиск! Смотря как какой поверхности! На стекле попробуйте. Если на него дыхнуть, чтоб было потноеТо оставляет как родные! Также и на пыли! Сам в шоке! Если сильно придавить то перебивает!

Читайте также: