Технологии считывания отпечатков пальцев
Чтобы представить технологию сканеров отпечатков пальцев, сначала нужно понять, что такое сам отпечаток и как его обрабатывают современные устройства. Отпечатки пальцев уникальны для каждого человека, и эта уникальность закладывается еще в утробе матери. Когда палец прикасается к сканеру, устройство использует различные методы, чтобы считывать детали и идентифицировать человека по этим узорам.
Отпечаток пальца, что же это такое?
Это уникальный идентификатор. Отпечатки пальцев у всех разные, даже у однояйцевых близнецов, у которых одинаковая ДНК. Это потому, что отпечатки формируются в утробе матери под воздействием случайных факторов, таких как плотность амниотической жидкости, движения плода и другие мелкие изменения, которые влияют на развитие кожи. Отпечатки пальцев состоят из линий, гребней и впадин, которые образуют уникальные узоры, такие как петли, дуги и завитки. Эти узоры и их комбинации используются для идентификации человека.
История создания сканера отпечатка пальцев началась с идеи использовать уникальные отпечатки пальцев для идентификации личности. Первые попытки применить отпечатки пальцев для криминалистики были сделаны в конце XIX века. В 1891 году аргентинский полицейский Хуан Вучетич разработал первую систему дактилоскопии для идентификации преступников, которая стала основой для дальнейших разработок в этой области.
Что касается современных сканеров отпечатков пальцев, важную роль сыграл американский инженер Джон Диллинджер, который в 1960-х годах запатентовал идею автоматического сканирования отпечатков пальцев. Это стало значительным шагом в создании устройств, которые могли бы распознавать отпечатки пальцев с помощью цифровых технологий.
Первое коммерческое устройство со встроенным сканером отпечатков пальцев появилось в 1990-х годах. Компания Siemens выпустила в 1998 году компьютерную мышь с функцией сканирования отпечатков пальцев для защиты данных. Позднее, в 2000-х, технология стала использоваться в смартфонах и других устройствах.
Одним из первых массовых смартфонов с этой функцией был Apple iPhone 5S, выпущенный в 2013 году, с системой Touch ID.
Как работает сканер отпечатков: основные технологии
Существует несколько видов сканеров отпечатков пальцев, каждый из которых применяет свой собственный метод для создания "карты" отпечатка. Вот самые популярные из них:
1. Оптические сканеры
2. Емкостные сканеры
3. Ультразвуковые сканеры
4. Термические сканеры
1. Оптические сканеры
Оптические сканеры — это одна из старейших технологий, которая работает на основе света. Когда палец касается стеклянной поверхности сканера, он освещается, и камера фиксирует изображение отпечатка. Суть в том, что гребни и впадины отпечатка по-разному отражают свет: гребни отражают, а впадины поглощают, создавая таким образом контрастную картину. Далее система анализирует изображение и сопоставляет его с эталонными данными.
Плюсы:
- Простая и относительно недорогая технология.
Минусы:
- Уязвимость к подделке. Достаточно качественной фотографии отпечатка, чтобы обмануть систему.
- Качество считывания сильно зависит от чистоты пальца и стекла. Мокрые или грязные пальцы могут затруднить распознавание.
2. Емкостные сканеры
Емкостные сканеры — это, по сути, то, что используют в большинстве современных смартфонов. Они работают через измерение емкости (способности сохранять электрический заряд) между поверхностью сканера и кожей пальца. Когда палец касается сенсора, электрические конденсаторы на поверхности устройства фиксируют разницу в зарядах между гребнями и впадинами отпечатка, создавая его карту.
Плюсы:
- Высокая точность и защита от подделок.
- Менее зависимы от чистоты пальца.
Минусы:
- Более сложные и дорогие в производстве, чем оптические аналоги.
3. Ультразвуковые сканеры
Эти сканеры используют звуковые волны для создания трехмерной карты отпечатка. Ультразвуковой импульс направляется на палец, и его отражение фиксируется датчиком. Гребни и впадины по-разному отражают звуковые волны, что позволяет системе строить детализированную модель отпечатка.
Плюсы:
- Высокая точность и возможность работы с влажными или грязными пальцами.
- Защищенность от подделок на очень высоком уровне.
Минусы:
- Дороговизна производства.
- Некоторые сложности с интеграцией в тонкие устройства, хотя новые модели смартфонов решают эту задачу.
4. Термические сканеры
Этот тип сканеров работает, измеряя температуру поверхности пальца. Различные участки отпечатка (гребни и впадины) имеют разную температуру из-за разного контакта с поверхностью устройства. Это позволяет системе построить температурную карту отпечатка.
Плюсы:
- Низкая стоимость.
Минусы:
- Меньшая точность.
- Зависимость от температуры окружающей среды.
Как происходит идентификация
Когда сканер получает отпечаток, он не просто сохраняет изображение. Внутри устройства работают сложные алгоритмы, которые ищут ключевые особенности — точки разветвления линий, пересечения или разрывы. Эти "минутии" и составляют уникальный рисунок, по которому можно сопоставить отпечаток с сохраненной базой данных.
Процесс можно разбить на несколько шагов:
1. Захват отпечатка:
Когда палец касается сканера, устройство фиксирует его изображение (будь то оптическое, емкостное или ультразвуковое).
2. Анализ:
Система анализирует картинку, выделяя ключевые элементы — минуты, разрывы и т.д.
3. Сопоставление:
Полученные данные сравниваются с теми, что уже сохранены в базе устройства.
4. Решение:
Если отпечаток совпадает с сохраненным, доступ предоставляется. Если нет — система отказывает.
Уязвимости и безопасность
Сканеры отпечатков пальцев — это удобная, но не идеальная технология. Вот несколько уязвимостей, о которых стоит помнить:
- Подделка:
Несмотря на улучшения технологий, особенно оптические сканеры могут быть обмануты высококачественными фотографиями или отливками отпечатков.
- Повреждения кожи:
Если на пальце есть порезы, ожоги или другие травмы, это может затруднить идентификацию.
- Кража данных:
Хотя данные обычно хранятся в зашифрованном виде, их утечка все равно возможна при взломе устройства.
На сколько велика вероятность совпадения?
Вероятность того, что у двух людей случайно окажутся одинаковые отпечатки пальцев, оценивается менее чем 1 к 64 миллиардам.
Независимо от того, состоят они в кровных узах или нет
Источник информации
Так же Apple заявила, что вероятность ложного срабатывания в системе отпечатков пальцев iPhone составляет 1 к 50 000 с одним зарегистрированным отпечатком пальца.
Заключение
Сканеры отпечатков пальцев стали частью повседневной жизни, благодаря своей удобности и относительной безопасности. Технологии продолжают развиваться, предлагая все более точные и защищенные методы идентификации. Однако как и в случае с любой другой технологией, абсолютной безопасности здесь нет — это всегда вопрос баланса между удобством и потенциальными рисками.