از سال 2011 که اسکنر اثر انگشت برای اولین بار در گوشیهای هوشمند مورد استفاده قرار گرفت، این سنسور امنیتی به یکی از ویژگیهای استاندارد تبدیل شده است. استفاده از این اسکنر بسیار سریع، راحت و نسبتاً ایمن است، زیرا اثر انگشت هر شخص به اندازه کافی منحصر به فرد بوده و شانس اینکه شخص دیگری بتواند قفل گوشی را باز کند، بسیار پایین است؛ مگر اینکه شخصی بتواند یک کپی قابل قبول از اثر انگشت شما ساخته و از آن برای باز کردن قفل استفاده کند.
اسکنرهای اثر انگشت تنها چند نوع مختلف دارند: برخی از اسکنرها به نور متکی هستند، برخی دیگر به جریان الکتریسیته و برخی دیگر هم از امواج صوتی برای نقشه برداری از اثر انگشت استفاده میکنند. نمونههای خازنی (سنسورهای الکترونیکی) به دلیل تکنولوژی دقیق، کوچک و سریع، در بین گوشیهای هوشمند از محبوبیت بالاتری برخوردار هستند، اما فناوریهای نوری و مافوق صوت این مزیت را دارند که میتوان اسکنر را در زیر صفحه نمایش نیز تعبیه کرد. اما آیا تا به حال فکر کردهاید زمانی که انگشت خود را روی اسکنر میگذارید و قفل گوشی باز میشود، در این چند میلی ثانیه چه اتفاقی میافتد؟ در ادامه با دیجی رو همراه باشید تا پاسخ این سؤال را پیدا کنیم.
اسکنرهای اثر انگشت نوری
ابتداییترین نوع اسکنر اثر انگشت، نوع نوری است که در واقع از همان فناوری دوربینهای دیجیتال استفاده میکند. به صورت ساده میتوان گفت، این نوع اسکنرها از اثر انگشت کاربر عکس گرفته و آن را برای پردازش به واحد پردازشی دستگاه ارسال میکند. روند کلی کار در این روش به صورت زیر است:
- اسکنر با استفاده از LED ها، پرتوهای نور را روی انگشت شما میتاباند و از آن عکس میگیرد.
- اگر پیکسلهای عکس به طور میانگین خیلی تاریک یا روشن باشد، نوردهی دوباره تنظیم شده و روند تکرار میشود.
- همچنین رزولوشن تصویر به نحوی تنظیم میشود که برجستگیهای روی انگشت به شکل واضح قابل تشخیص باشند.
- اگر تصویر واضح بود، به مرحله پردازش وارد میشود.
از این نوع اسکنر بیشتر در مکانهایی مانند ایستگاههای پلیس، فرودگاهها و ورودیهای امن استفاده میشود، اما با توجه به وجود اسکنرهای خازنی کوچکتر و ایمنتر، استفاده از اسکنرهای نوری در گوشیهای هوشمند چندان رایج نیست.
البته در این بین استثنائی هم وجود دارد و برخی از گوشیهای هوشمندی که دارای اسکنر اثر انگشت در زیر صفحه نمایش هستند، از سنسورهای نوری یا اولتراسونیک (فراصوتی) برای گرفتن تصویر استفاده میکنند. با اینکه سنسورهای اولتراسونیک نسبت به اسکنرهای نوری کندتر هستند اما این مزیت را دارند كه در برابر تصاویر دو بعدی تهیه شده از اثر انگشت کاربر، آسیب پذیر نیستند و با این روش نمیتوان آنها را فریب داد.
اسکنر اثر انگشت خازنی
وقتی انگشت خود را روی یک اسکنر خازنی قرار میدهید، از حجم بسیار کمی الکتریسیته برای اندازه گیری فاصله بین قسمتهای مختلف انگشت و اسکنر استفاده میشود. در داخل اسکنر ردیفهایی از خازن ریز قرار دارد که هر کدام میتوانند حامل بار الکتریکی باشند. وقتی یکی از این خازنها در زیر برجستگیهای ریز انگشت شما باشد، به واسطه تماس مستقیم با پوست، میتواند بیشتر شارژ شود. اما خازنهایی که در زیر گودیهای ریز نوک انگشت قرار میگیرند، هیچ تماسی با پوست نداشته و از همین رو هیچ بار اضافهای دریافت نمیکنند.
در واقع میتوان این خازنها را به عنوان پیکسلهای یک دوربین تعبیر کرد. هر خازنی که بار بیشتری داشته باشد، به عنوان برجستگی شناخته شده و پیکسل فرضی آن روشن میشود، در حالی که بقیه خازنها به عنوان گودی تفسیر شده و خاموش باقی میمانند. با این روش، میتوان تصویری از اثر انگشت کاربر ایجاد کرد که به اندازه یک سنسور نوری و حتی ایمنتر از آن خواهد بود. دقیقتر بودن اسکنر خازنی نیز به این علت است که برای نقشه برداری از انگشت به یک مدل سه بعدی نیاز دارد نه یک تصویر دو بعدی ساده. همین امنیت بالا و البته اندازه کوچک سنسور باعث شده تا اسکنرهای خازنی در بین سازندگان گوشیهای هوشمند بسیار محبوب باشند.
اسکنر اثر انگشت اولتراسونیک (فراصوتی)
اگر میتوان اثر انگشت را با نور و الکتریسیته خواند، چرا با صدا این کار را نکنیم؟ اسکنرهای اولتراسونیک با ایجاد پالسهای صوتی با فرکانس بالا، ارسال آن به نوک انگشت کاربر و در نهایت دریافت مجدد پالس میتوانند برجستگیها و گودیهای روی نوک انگشت را شناسایی کنند. این نوع اسکنرها به سنسوری مجهز هستند که میتواند شدت پالسهای برگشتی را در نقاط مختلف انگشت بررسی کرده و از دادههای به دست آمده برای محاسبه برجستگیها و گودیها استفاده کند. فرایند کار در این روش در واقع شبیه کاری است که یک خفاش برای مسیریابی انجام میدهد. همان طور که احتمالاً میدانید، خفاشها با ایجاد صداهایی با فرکانس بالا و گوش دادن به امواج بازگشتی، قادر به شناسایی موانع و یافتن مسیر هستند.
از آنجا که امواج صوتی میتوانند عمق برجستگیها را در اثر انگشت به دقت اندازه گیری کنند، نقشهای که از اثر انگشت ترسیم میکنند سه بعدی بوده و باعث میشود اسکنرهای اولتراسونیک حتی از مدلهای خازنی هم دقیقتر و ایمنتر باشند (البته کمی کند عمل میکنند). همچنین از این نوع اسکنرها میتوان به عنوان اسکنر اثر انگشت زیر نمایشگر هم استفاده کرد، زیرا امواج صوتی به راحتی میتوانند از شیشه عبور کنند و وجود پانل نمایشگر بین انگشت و سنسور مشکلی ایجاد نمیکند.
تجزیه و تحلیل، ذخیره و استفاده از اثر انگشت
بعد از گرفتن تصویر اثر انگشت، از طریق نور، الکتریسیته یا امواج صوتی، نرم افزار باید بررسی کند که آیا اثر انگشت شخصی که قصد استفاده از گوشی را دارد با نمونه مجاز مطابقت دارد یا خیر. برای تشخیص یک اثر انگشت، چه توسط انسان و چه توسط رایانه، باید به دنبال یافتن نقاطی موسوم به “Minutiae” بود. در واقع این نقاط هستند که باعث تمایز اثرهای انگشت از یکدیگر میشوند. در نقاط Minutiae معمولاً اتفاق خاصی رخ میدهد، مثلاً قسمتهای برجستگی به یکدیگر متصل شده و یا از هم جدا میشوند.
هر یک از این نقاط در موقعیتی خاص نسبت به سایر minutiae ها قرار دارند و با استفاده از فاصله و زاویه بین آنها، نرم افزار اسکنر میتواند نوعی نقشه را ایجاد کند که در نهایت در قالب یک شماره منحصر به فرد مشخص میشود. این شماره در اصل اثر انگشت رمزگذاری شده است.
هرگونه اطلاعاتی که گوشی شما در رابطه با اثر انگشت شما ذخیره میکند، حتی اگر این اطلاعات تنها در حد نقشههای minutiae باشد، به طور کلی در یک محیط امن نگهداری میشود که جدا از سایر برنامههایی است که ممکن است سعی در دستیابی به آن اطلاعات داشته باشند. در واقع، برنامهها یا وب سایتهایی که از اثر انگشت خود برای ورود به آنها استفاده میکنید، به هیچ وجه به دادههای اثر انگشت شما دسترسی ندارند، بلکه از گوشی شما میخواهند که صحت اثر انگشت اسکن شده را تأیید کند.
آیا اسکنر اثر انگشت امن است؟
نمیتوان گفت اسکنرهای اثر انگشت بی عیب و نقصترین راه برای کنترل دسترسی به دستگاههایی مانند گوشی هوشمند هستند، زیرا امکان فریب دادن آنها با استفاده از تصاویر 2 بعدی یا مدلهای پروتز سه بعدی وجود دارد. اما به هر حال این اسکنرها روز به روز در حال بهبود بوده و پروتکلهای امنیتی برای دستیابی به دادههای اثر انگشت نیز نسبتاً قوی هستند. ولی اگر واقعاً نگران هستید که فردی قصد دارد به گوشی شما دسترسی فیزیکی داشته باشد، اثر انگشت قویترین قفل نیست.
