Lihtne algoritm sõrmejälje teisendamiseks koodiks. Edastamise optiline meetod. Skänneri kasutusmugavus

Turvalisuse ja kontrolliga seotud süsteemidesse süvenedes pööravad paljud meist lõpuks oma tähelepanu biomeetrilised meetodid isikutuvastus teatud vajaduste jaoks.

Biomeetria on meetodid isiku automaatseks tuvastamiseks ja isiku identiteedi kinnitamiseks füsioloogiliste või käitumuslike omaduste põhjal. Füsioloogiliste tunnuste näideteks on sõrmejäljed, käe kuju, näoomadused, iiris, hääleomadused, käekirja omadused. Tehnoloogia arenedes ilmub üha rohkem võimalusi inimese tuvastamiseks.

Kõige populaarsem biomeetriline tuvastamise meetod on sõrmejälgede tuvastamine. Ma arvan, et see on tõsi, sest see on suhteliselt odav ja lihtne meetod, mis on ajaproovile vastu pidanud. Inimese sõrmejälje saamiseks elektroonika abil on mitu võimalust: optilised meetodid sõrmejälje kujutise saamiseks - peegeldus, edastamine, mittekontaktsed meetodid, mahtuvuslikud sõrmejäljeandurid (pooljuht), raadiosagedusskannerid, skannerid survemeetodil, termoskannerid, ultraheli meetod. Igal sõrmejälje saamise meetodil on oma eelised ja puudused, kuid peamine tasakaal skaneerimismeetodi valiku vahel on hind - usaldusväärsus (siin tõstame esile mitte ainult tõhusa kaitse, vaid ka vastupidavuse välisteguritele).

Kõnealune sõrmejäljeskanner R308 (link poodi) on optiline (peegeldusmeetod). See meetod kasutab Frusted Total Internal Reflection efekti. Mõju seisneb selles, et kui valgus langeb kahe meediumi vahelisele liidesele, jaguneb valgusenergia kaheks osaks – üks peegeldub piirilt, teine ​​tungib läbi piiri teise keskkonda. Peegeldunud energia osa sõltub valgusvoo langemisnurgast. Alates antud nurga teatud väärtusest peegeldub liideselt kogu valgusenergia. Seda nähtust nimetatakse täielikuks sisepeegelduseks. Tihedama optilise meediumi (sõrme pind) kokkupuutel vähemtihedaga täieliku sisemise peegelduse punktis läbib seda piiri valguskiir. Seega peegelduvad piirilt ainult valguskiired, mis tabavad teatud täieliku sisepeegelduse punkte, millele sõrme papillaarmustrit ei rakendatud. Saadud sõrmepinna heleda kujutise jäädvustamiseks kasutatakse spetsiaalset pildisensorit (CMOS või CCD, olenevalt skanneri teostusviisist).

Sest seda meetodit Märkida võib järgmist:

• Üks odavamaid sõrmejäljeskannereid, millel on suhteliselt suur sõrmede skaneerimisala
• Tundlikkus anduri tööpinna saastumise suhtes
• Madal kaitse mannekeenide eest
• Suhteliselt suured mooduli mõõtmed

Nii et R308 sõrmejäljeskanner näeb välja selline:

Tahaksin moodulit lahti võtta ja seestpoolt vaadata, kuid disain on tehtud nii, et kruvide ettevaatlikult lahti keeramine ja elementidega tahvli eemaldamine pole võimalik, kuna midagi hoiab seda seestpoolt ja see on problemaatiline teha ilma jootekolbi kasutamata, nii et te ei tohiks proovida kahjustada mooduli terviklikkust, mis võib põhjustada selle rikke.

See optiline sõrmejäljeskanner kasutab tuumana kiiret digitaalset signaaliprotsessorit. See moodul saab vastu võtta sõrmejäljekujutise, töödelda pilti salvestamiseks või otsimiseks, salvestada sõrmejäljeandmed oma mällu ning otsida vastet saadud ja salvestatud sõrmejälgede vahel. ACS-iga (access control systems) ühendamiseks on moodulil UART liides, mille kaudu moodul saab käske ja saadab vastuseid toimingute tulemuste kohta. Lisaks saab moodul edastada selle abil saadud sõrmejäljekujutise teise seadmesse. Sõrmejäljeskanner on konstrueeritud nii, et see sooritab kõik arvutus- ja analüütilised toimingud ise, kuid mooduli praktilise väärtuse saamiseks tuleb neid protsesse juhtida. Nii et käskude käivitamise tulemuste kohta antud vastuste põhjal väline mikrokontroller suudab sõrmejäljeskanneri abil luua juurdepääsukontrollisüsteemi tööks vajaliku loogika.

R308 sõrmejäljeskanneri tehnilised andmed:

• Toitepinge – 4,5-5 volti
• Töövool - 40 mA
• Liides – UART (TTL loogiline tase)
• Edastuskiirus – 9600*n, n=1–12, vaikimisi 57600 bps
• Sõrmejälgede skannimise aeg – kuni 0,5 sek
• Sõrmejäljemalli suurus – 512 baiti
• Vale vastuvõtmise määr (FAR) – alla 0,001%
• Vale tagasilükkamise määr (FRR) – alla 0,5%
• Turvatase – 5
• Keskmine otsinguaeg – vähem kui 1 sekund
• Sõrmejälgede lugemise akna suurus – 18x22 mm
• Mooduli suurus – 55,5x21x20,5 mm
• Töötemperatuuri vahemik -20-+40 kraadi Celsiuse järgi

Teiste seadmetega ühendamiseks on R308-l 6-kontaktiline pistik:

1. Vt – pluss toide sõrmedetektorile
2. Vin – mooduli võimsus pluss
3. Touch – sõrmedetektori signaali väljund

Dokumentatsioonis on märgitud mooduliga kaasas oleva kaabli värvid, kuid minu puhul värvid ei ühtinud, seega on kõige usaldusväärsem kontaktide otstarve määrata mooduli pistiku juures olevale tahvlile märgitud numeratsiooni järgi.

Mooduli poolt edastatud ja vastuvõetud andmepaketi struktuur:

1. Päis – päis, fikseeritud väärtus 0xEF01 (2 baiti)
2. Lisaja – sõrmejäljeskanneri aadress, fikseeritud väärtus 0xFFFFFFFF (4 baiti)
3. Paketi identifikaator – andmepaketi identifikaator, 01H – käsupakett, 02H – andmepakett, 07H – vastusepakett, 08H – andmepaketi lõpp (1 bait)
4. Paketi pikkus – teabepaketi baitide arv (sisaldab üksuste 5-6 andmebaitide summat), maksimaalne summa 256 baiti (2 baiti)
5. Pakendi sisu – kasulikud andmed
6. kontrollsumma - kontrollsumma, punktide 3–6 aritmeetiline summa (2 baiti)

Sõrmejäljeskanneril on selle kasutamiseks 8 põhijuhist:

1. Sõrmejälje skannimine ja puhvrisse salvestamine. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
2. Looge algsest sõrmejäljest sõrmejälje märgifail ja salvestage see rakendusse CharBuffer1(2). Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
3. Otsige mooduliteegist sõrmejälje vastet, mis ühtib CharBuffer1 või CharBuffer2 salvestatuga. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist, ja sõrmejälje ID mooduliteegis.
4. Sõrmejäljemudeli malli loomine. CharBuffer1 ja CharBuffer2 teave ühendatakse ja kombineeritakse, et saada usaldusväärsemaid sõrmejäljeandmeid (nendes puhvrites olev sõrmejälg peab kuuluma samale sõrmele). Pärast toimingut salvestatakse andmed tagasi CharBuffer1 ja CharBuffer2. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
5. Sõrmejäljemalli salvestamine puhver1/puhver2-st mooduliteegi välkmällu. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
6. Malli kustutamine mooduli välkmälust. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
7. Mooduli sõrmejälgede raamatukogu mälu tühjendamine. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.
8. Mooduli parooli kontrollimine. Tagastab kinnituskoodi, mis näitab toimingu õnnestumist.

Mooduliteegist sõrmejälje vaste otsimiseks peate skannima sõrmejälje ja salvestama selle puhvrisse, genereerima sümbolifaili ja asetama selle CharBufferisse ning kirjutama käsu sõrmejälgede vastete otsimiseks (juhised 1, 2, 3).

Sõrmejälje sisestamiseks mooduli mällu tuleb hankida sõrmejälje kujutis, salvestada see puhvrisse ja genereerida CharBufferisse salvestatud sümbolifail (kordame toiminguid vähemalt 2 korda ja salvestame kõik CharBuffer1 ja CharBuffer2 ), seejärel ühendame puhvrites 1 ja 2 olevad andmed Täpsema tulemuse saamiseks käivitame käsu salvestada teave sõrmejälje kohta määratud mälukohta (juhised 1, 2, 4, 5).

Kuna moodul täidab käske, on vaja jälgida täitmise õigsust ja õnnestumist käskude saatmisele järgnevate vastuste kaudu. See võib parandada programmi täitmise kvaliteeti ja R308 sõrmejäljeskanneriga määratud manipulatsioonide täpsust.

Mooduli töö hindamiseks on artiklile lisatud skeemile vastav mikrokontrolleri STM32 demo püsivara:

LCD-ekraan kuvab sõrmejäljeskanneriga töötamiseks vajalikke andmeid, kui lülitate vooluringi sisse ilma suletud hüppajateta Jmp1 ja Jmp2, põhiprogrammi tsükkel algab siis, kui mikrokontroller ootab skannerilt sõrmejälje vastuvõtmist ja alustab otsingut; mooduli mälu, kui see kuvatakse. Kui lülitate sisse ja hüppaja Jmp1 on suletud, kustutatakse sõrmejälgede kogu mälu täielikult. Kui Jmp2 hüppaja on suletud, lisatakse mooduli mällu 5 uut sõrmejälge. Kui sõrmejälgede skannimisel tõrkeid ei esine, peate sõrmejälje lisamiseks puudutama sõrme kaks korda skannerit, et see salvestada.

Lisaks on artikliga kaasas programm SFGDemo. Tema abiga saad lisaks tavapärastele sõrmejälje mällu lisamise, vastete otsimise ja mälust sõrmejälje kustutamise toimingutele oma sõrmejäljest pildi (arvutiga ühendamiseks kasutatakse USB-UART adapterit).

Radioelementide loetelu

Inimene on alati püüdnud oma isikuandmeid salajas hoida. Ja see pole sugugi üllatav - sellepärast on see isiklik! Esimeste arvutite tulekuga hakkasid kasutajad kaitsma oma andmeid paroolide ja erinevate PIN-koodidega. Esimesi arvuteid aga ei loodud koduseks kasutamiseks, ja erinevatele tootmisettevõtetele. Isegi kui neil polnud isikuandmeid, salvestasid nad erinevaid tööalgoritme, mida samuti ei soovinud keegi avaldada.

Seejärel hakkasid arvutid järk-järgult "kodustama" ja paralleelselt sellega Mobiiltelefonid. Ja iga inimene, kasutades ainult temale teadaolevat kombinatsiooni, sai oma andmeid turvata. Pikka aega Paroolidena kasutati igapäevaelus erinevaid tähemärkide kombinatsioone. Neid asendab aga sõrmejäljeskanner. See oli Ameerikas populaarne juba 90ndate keskel. Idee seisnes selles, et seadmele pääseb ligi ühe puudutusega. Ja selle asemel, et iga kord parooli sisestada, peab kasutaja puudutama ainult vastavat paneeli.

Sõrmejäljeskanner Venemaal

Venemaal ei olnud selline uuendus neil päevil laialt levinud. Alles 20. septembril 2013, mil turule tuli iPhone 5s, mille töö tagamiseks on sisseehitatud sõrmejäljeskanner ja tööriistade komplekt (Touch ID), sai lai kasutajate selts sedavõrd huvitavat tehnoloogiat hinnata. Pärast Cupertino nutitelefoni ilmumist jõudis turule hunnik keskmisest hinnasegmendist kõrgemaid mudeleid, mis olid varustatud sõrmejäljeskanneriga. Täna isegi soodsa hinnaga nutitelefonid Enamikul neist on kasutajate tuvastamiseks biomeetriline andur.

Kui turvaline on sõrmejäljeskanner?

Kuigi inimese biomeetriat pole lihtne võltsida, pole sõrmejäljeskanner nii turvaline, kui võib tunduda. Kaspersky Labi meeskond viis läbi selle seadme turvakontrolli. Selgus, et osades seadmetes salvestatakse sõrmejäljeinfot krüptimata kujul ja pildivormingus. Nii et teoreetiliselt saavad kõik rakendused, millele annate juurdepääsu Internetile ja kohalikele failidele, edastada teavet teie sõrmejälgede kohta kõikjal. Seetõttu soovitas Kaspersky kasutada ainult tõestatud rakendusi ja programme. Olgu kuidas on, enamikus kaasaegsetes seadmetes salvestatakse see teave krüpteeritud kujul ja turvalises kaustas.

Sõrmejäljeskanneri alternatiivid

Samsung otsustas järgida Apple'i eeskuju oma Touch ID-ga ja tulla välja ainulaadse biomeetrilise anduriga, mida saab nutitelefonis rakendada. Ettevõte otsustas välja töötada vikerkesta skanneri. Selle olemus seisneb selles, et seadme avamiseks peate vaatama kaamerasse, et süsteem pärast saadud andmete analüüsimist teid ära tunneks. See jäädvustab silma vikerkesta, mis nagu sõrmejäljedki on igal inimesel erinev. Seda tüüpi biomeetriline tuvastamine pole aga kaugeltki ideaalne. Tehnoloogia nõuab, et rohkem kui 90% vikerkest oleks nähtaval. Mõned Aasia silmadega inimesed kurdavad, et seade palub silmad laiemalt avada, kuid anatoomiliste iseärasuste tõttu pole seda nii lihtne teha.

Apple otsustas ka Face ID arendamisega mitte peatuda sõrmejäljeskanneriga. See on programmide komplekt, mis analüüsib teie nägu ja koostab sellest kolmemõõtmelise virtuaalse mudeli. Lisaks teie näo ainulaadsele reljeefile kannab see teavet ka teie silmade, huulte ja nina kohta. Need indikaatorid salvestatakse nutitelefoni krüpteeritud vormingus. Kuid see biomeetrilise tuvastamise tehnoloogia ei suuda tagada sada protsenti kaitset. Vaid nädal pärast iPhone X turuletoomist, mis sai esimesena Face ID, avaldati veebis video, milles üks ettevõtte spetsialistidest kasutas maski.

Kus see asub?

Kõige sagedamini kasutatakse skanneri asukoha leidmiseks kahte kohta: nutitelefoni esiküljel asuvat nuppu Kodu või tagakaas seadmeid. Skänner näeb välja selline sile pind, enamasti väikese küljega kergelt raamitud. Harva on sõrmejäljeskanner külgmise toitenupu sisse ehitatud.

Kuidas seadistada

Android-seadmes sõrmejäljeskanneri seadistamiseks tuleb minna seadetesse, seejärel valida “Lukustusekraan” (mõnikord “Lukustusekraan ja sõrmejälg”), klõpsata “Sõrmejälgede haldamine” ja saate turvaliselt seadistusi teha. Nimelt lisada sõrmejälg või eemaldada see juba mällu salvestatutest.

Üldiselt suudavad nutitelefonid salvestada kuni 10 sõrmejälge (harva vähem). Sõrmejälje sisestamiseks tuleb valida sobiv üksus ja asetada sõrm skannerile (ilma nuppu Kodu vajutamata, kui see on sisse ehitatud), asetades sõrme erinevatesse kohtadesse. Samuti on pärast sõrmejälje seadme mällu sisestamist soovitatav sellele nimi määrata, et mitte segadusse sattuda, kui süsteemi sisestatakse mitu sõrmejälge.

Kõik tänapäeval olemasolevad sõrmejäljeskannerid võib nende kasutatavate füüsiliste põhimõtete järgi jagada kolme rühma:

• optiline;
• räni (või pooljuht);
• ultraheli.

Optilised skannerid

Optiliste skannerite töö põhineb kujutise hankimise optilisel meetodil. Kasutatavate tehnoloogiate tüübi järgi saab eristada järgmisi optiliste skannerite rühmi:

1.FTIR skannerid- seadmed, mis kasutavad purustatud täieliku sisemise peegelduse efekti (PettunudKokkuSiseminePeegeldus, FTIR).

Kui valgus langeb kahe meediumi vahelisele liidesele, jaguneb valgusenergia kaheks osaks: üks peegeldub liideselt, teine ​​tungib läbi liidese teise keskkonda. Peegeldunud energia osa sõltub langemisnurgast. Alates teatud väärtusest peegeldub kogu valgusenergia liidesest. Seda nähtust nimetatakse täielik sisepeegeldus. Kui aga tihedam optiline kandja (meie puhul sõrme pind) puutub kokku vähem tihedaga (s. praktiline rakendamine, tavaliselt prisma pind) sisemise täieliku peegelduse punktis läbib seda piiri valguskiir. Seega peegelduvad piirilt ainult valguskiired, mis langevad täieliku sisemise peegelduse kohtadesse, millele sõrmepinna papillaarmustri sooned ei rakendatud. Saadud sõrmepinna heleda pildi jäädvustamiseks kasutatakse spetsiaalset kaamerat (CCD või CMOS, olenevalt skanneri teostusest).

2. Optovolo fiiberoptilised skannerid- esindavad fiiberoptilist maatriksit, mille iga kiud lõpeb fotoelemendiga.

Iga fotoelemendi tundlikkus võimaldab tuvastada sõrme läbivat jääkvalgust kohas, kus sõrmereljeef puudutab skanneri pinda. Sõrmejäljekujutis moodustatakse iga elemendi andmete põhjal.

3. Elektrooptilised skannerid (elektro-optilineskannerid) põhinevad spetsiaalse elektro-optilise polümeeri kasutamisel, mis sisaldab valgust kiirgavat kihti.

Kui asetate sõrme skannerile, kajastub selle pinna elektrivälja ebahomogeensus (konaruste ja süvendite potentsiaalne erinevus) selle kihi säras, nii et see tõstab sõrmejälje esile. Seejärel muudab skanneri fotodioodide massiiv selle valguse digitaalseks vormiks.

4. Optilised avaskannerid (pühkimaoptilineskannerid)üldiselt sarnane FTIR-seadmetega.

Nende eripära on see, et te ei pea lihtsalt sõrme skannerile panema, vaid liigutage seda mööda kitsast riba - lugejat. Kui liigutate sõrme üle skanneri pinna, tehakse rida pilte (kaadreid). Sel juhul pildistatakse kõrvuti asetsevad kaadrid mõningase kattumisega, st need kattuvad üksteisega, mis võimaldab oluliselt vähendada kasutatava prisma ja skanneri enda suurust. Sõrmejälje kujutise moodustamiseks (või pigem kokkupanemiseks), kui see liigub piki skaneerimispinda, kasutavad raamid spetsiaalset tarkvara.

5. Rullskannerid (rull-stiilisskannerid). Nendes miniatuursetes seadmetes toimub sõrme skaneerimine läbipaistva õhukese seinaga pöörleva silindri (rulli) sõrmega rullimisel.

Kui sõrm liigub mööda rulli pinda, tehakse pinnaga kokkupuutes olevast papillaarmustri fragmendist hetkefotod (kaadrid). Sarnaselt avaskanneriga tehakse kõrvuti asetsevad kaadrid kattuvalt, mis võimaldab koguda pilte ilma moonutusteta. täispilt sõrmejälg. Skaneerimisel kõige lihtsam optiline tehnoloogia: Läbipaistva silindrilise rulli sees on staatiline valgusallikas, objektiiv ja miniatuurne kaamera. Sõrme valgustatud ala kujutis teravustab objektiiv kaamera tundlikule elemendile. Pärast sõrme täielikku "kerimist" kogutakse selle sõrmejäljest "pilt".

6. Kontaktivabad skannerid (puutevabaskannerid). Need ei nõua sõrme otsest kokkupuudet skaneerimisseadme pinnaga.

Sõrm asetatakse skanneris olevale augule, mitmed valgusallikad valgustavad seda altpoolt erinevatest külgedest, skanneri keskel on lääts, mille kaudu kogutud teave projitseeritakse CMOS-kaamerale, mis teisendab saadud andmed sõrmejäljepildiks.

Pooljuht- (räni) skannerid

Need skannerid põhinevad pooljuhtide omaduste kasutamisel sõrmepinna kujutise saamiseks, mis muutuvad papillaarmustri servade kokkupuutepunktides skanneri pinnaga. Praegu on pooljuhtskannerite rakendamiseks mitu tehnoloogiat.

1. Mahtuvuslikud skannerid (mahtuvuslikskannerid)- kõige levinum pooljuhtskannerite tüüp, mis kasutavad sõrmejäljekujutise saamiseks pn-siirde mahtuvuse muutmise efekti pooljuhtseade kui papillaarmustri hari puutub kokku pooljuhtmaatriksi elemendiga.

Kirjeldatud skanneris on modifikatsioone, kus iga skanneri maatriksi pooljuhtelement toimib ühe kondensaatoriplaadina ja sõrm teisena. Andurile sõrme asetamisel moodustub iga tundliku elemendi ja papillaarmustri eendi-süvendi vahele teatav mahtuvus, mille suuruse määrab sõrme pinna ja elemendi vaheline kaugus. Nende võimsuste maatriks teisendatakse sõrmejäljekujutiseks.

2. Survetundlikud skannerid (survetskannerid)- need seadmed kasutavad piesoelementide maatriksist koosnevaid andureid.

Kui skaneerimispinnale asetatakse sõrm, avaldavad papillaarmustri väljaulatuvad osad survet teatud pinnaelementide alamhulgale, süvendid ei avalda survet. Piesoelementidest saadud pingete maatriks teisendatakse sõrmepinna kujutiseks.

3. Termoskannerid (soojusskannerid)- nad kasutavad püroelektrilistest elementidest koosnevaid andureid, mis võimaldavad salvestada temperatuuri erinevusi ja teisendada need pingeks (seda efekti kasutatakse ka infrapunakaamerates).

Kui asetate sõrme andurile, koostatakse püroelektrilisi elemente puudutavate papillaarmustri eendite temperatuuri ja süvendites oleva õhu temperatuuri alusel sõrme pinna temperatuurikaart, mis teisendatakse digitaalseks. pilt.

Seda tüüpi skannerid on kõige levinumad. Kõik ülaltoodud pooljuhtskannerid kasutavad tundlike mikroelementide maatriksit (mille tüüp määratakse teostusmeetodiga) ja nende signaalide muundurit digitaalseks vormiks. Seega saab ülaltoodud pooljuhtskannerite üldist tööskeemi demonstreerida järgmiselt:

4. Raadiosagedusskannerid (RF-Väliskannerid)- sellised skannerid kasutavad elementide maatriksit, millest igaüks töötab nagu väike antenn.

Andur genereerib nõrga raadiosignaali ja suunab selle skannitavale sõrmepinnale. Iga tundlik element võtab vastu papillaarsest mustrist peegelduva signaali. Igas mikroantennis indutseeritud elektromotoorjõu (EMF) suurus sõltub läheduses oleva papillaarmustri harja olemasolust või puudumisest. Nii saadud pingemaatriks teisendatakse digitaalseks sõrmejäljekujutiseks.

5. Pidevad termoskannerid (soojuspühkimaskannerid)- teatud tüüpi termoskannerid, milles skannimiseks (nagu ka optiliste avamisskannerite puhul), peate sõrmega piki skanneri pinda jooksma, mitte lihtsalt seda puudutama.

6. Mahtuvuslikud avaskannerid (mahtuvuslikpühkimaskannerid)- kasutage sarnast meetodit sõrmejäljekujutise kaadri kaupa kokkupanekuks, kuid iga pildikaader saadakse mahtuvusliku pooljuhtanduri abil.

7. Raadiosageduslikud avaskannerid (RF-Välipühkimaskannerid)- sarnased mahtuvuslikega, kuid kasutavad raadiosagedustehnoloogiat.

Ultraheli skannerid

Ultraheli skaneerimine- see on ultrahelilainetega sõrme pinna skaneerimine ja nendelt peegelduva kaja põhjal lainete allika ja sõrme pinnal olevate süvendite ja eendite vahelise kauguse mõõtmine. Sel viisil saadud pildi kvaliteet on 10 korda parem kui mis tahes muul biomeetrilisel turul pakutaval meetodil. Lisaks väärib märkimist, et seda meetodit See on mannekeenide eest peaaegu täielikult kaitstud, kuna võimaldab lisaks sõrmejäljele saada ka mõningaid lisaomadusi selle seisundi kohta (näiteks pulss sõrme sees).

Näited sõrmejäljeskannerite kasutamisest

Sõrmejälgede tuvastamise tehnoloogia peamine rakendus on kaitse volitamata juurdepääsu eest. Kasutatakse sagedamini aastal turvasüsteemid ja töötajate aja jälgimise süsteemid.

Juurdepääsu kontrollimiseks on sülearvutitesse sisse ehitatud sõrmejäljeskannerid, Mobiiltelefonid, välised draivid, välkmälukaardid jne. ja nii edasi.

Me elame täieliku tungimise ajastul digitaaltehnoloogiad kõigis eluvaldkondades - teeme oste Internetis, hoiame raha kaartidel, virtuaalkontodel ning isiklikel fotodel ja dokumentidel - võrgusalvestused. Samal ajal muutub isikuandmete kaitse aktuaalsemaks kui kunagi varem. Lõppude lõpuks võib ründajate juurdepääs isikuandmetele ähvardada meid suurte probleemidega. Nutitelefon, mida kasutatakse paljudesse võrguteenustesse sisselogimiseks, muutub selles osas eriti haavatavaks. Seda on lihtne kaotada, kuid ajutine juurdepääs on suhteliselt hea. Enamasti kasutatakse nutitelefonides olevate andmete kaitsmiseks paroole või paroole. graafilised võtmed. Kuid see pole alati ohutu ja mugav. Uus etapp turvalisuses kaasaegsed vidinad On olemas biomeetriline kaitse, mis põhineb mõne meie kehaosa unikaalsusel. Näiteks iiris ja võrkkest, näo geomeetria, hääl, sõrmejäljed. Protsessi kasutamine biomeetriline autentimine on usaldusväärne ja mugav kaitse. Lõppude lõpuks on sellist "parooli" võimatu unustada, luurata, seda on äärmiselt raske võltsida ja see on alati "käepärast"))).

Teist tüüpi optilise skanneri puhul peame sõrmega üle skanneri libistama. Skänner teeb rea pilte ja tarkvara ühendab need üheks. Seda meetodit nimetatakse pühkimiseks. Samsung rakendas selle Galaxy S5-s. Kuid järgmistes mudelites loobus ta sellest meetodist. Tulenevalt vajadusest kasutada täismahus sõrmejälje jäädvustamiseks suuremat maatriksit, on esimest tüüpi optiline skanner kallim kui broach-skanner, kuid samas lõppkasutajale mugavam. Optiliste skannerite tavaline puudus on nende vastuvõtlikkus saastumisele, kriimustustele ja sõrme füüsilise seisundi (näiteks niiskuse) mõjudele. Lisaks saab sellist skannerit petta ka sõrmejälje abil, nagu häkkerite rühmitus Chaos Computer Club on edukalt demonstreerinud. Nad tegid suure eraldusvõimega foto klaasil olevast sõrmejäljest ja printisid selle peale laserprinter, mis on täidetud vedela lateksiga ja pärast kuivatamist tunnistas skannerisüsteem sellise valangu loomulikuks. Nii sai nii Samsungi kui ka Apple’i vaimusünnitajate kaitsest mööda minna.

2. Pooljuht. Põhineb pooljuhtide omadustel nende omaduste muutmiseks kokkupuutepunktides. Sellised skannerid on mahtuvuslikud, raadiosageduslikud ja termilised. IN kaasaegsed nutitelefonid pooljuhtskannerid seda kohta ei leidnud. Tõenäoliselt on põhjuseks rakendamise keerukus, arvestades mobiilsete vidinate väikeseid mõõtmeid ja ka kõrget hinda. Selle tehnoloogia suur eelis on see, et te ei saa seda kipsiga petta.

3. Ultraheli. Minu arvates on kõige lootustandvam töömeetod sõrmejäljeskanner. Ultraheli skannerid kasutavad sõrmejäljest visuaalse kujutise loomiseks meditsiinilise ultraheli põhimõtet. Helilained genereeritakse piesoelektriliste muundurite abil. Seejärel kukuvad need sõrmele ja sellelt peegelduva kaja salvestavad spetsiaalsed andurid. Erinevalt optilisest pildistusest kasutavad need skannerid väga kõrge sagedusega helilaineid, mis on võimelised tungima läbi naha epidermise kihi. Ja sellel on ainulaadne struktuur.

See välistab vajaduse puhta, kuiva ja kahjustamata sõrme järele. Ultraheli skannerit ei saa petta sõrmejäljekujutise abil, kuna see moodustab naha struktuurist 3D-pildi ja suudab salvestada ka pulsi. Selle aasta märtsis esitles Qualcomm oma sellel tehnoloogial põhinevat arendust ja käivad jutud, et esimest korda näeme selle juurutamist aastal Xiaomi nutitelefon Mi5.

Järgmisena puudutame sõrmejäljeskanneri tarkvara ja riistvara rakendamise teemat erinevates süsteemides. Esimest korda tutvustas Apple iPhone 5s-s Touch ID kaubamärgi all biomeetrilist tuvastamise meetodit. See oli 500 ppi eraldusvõimega optiline skanner. See oli integreeritud kodunupuga ja kaetud kriimustuskindla safiirkristalliga.

Kaasprotsessor vastutas skannitud ja juba teisendatud sõrmejälje töötlemise eest digitaalne kood hoiti ainult spetsiaalses isoleeritud hoidlas. IPhone 5s sõrmejäljeskanneri abil saate ainult nutitelefoni avada ja iTunes'i sisse logida. See ei toetanud kolmandate osapoolte rakendusi. Juba iOS 8-s makse alates kasutades Touch ID ApplePays, on nüüd võimalik kasutada skannerit andmete kaitsmiseks kolmandate osapoolte programmide eest.

Operatsioonisüsteemiga nutitelefonides Androidi skanner sõrmejälgede võtmine ilmus esmakordselt Motorola Atrix 4G-s, kuid rakendamise ebamugavuse tõttu kasutasid seda vähesed kasutajad. Lipulaevast sai kvalitatiivne läbimurre Samsung Galaxy S5 Selles saite sõrmejäljeskanneri abil mitte ainult nutitelefoni avada, vaid ka maksele sisse logida PayPali süsteem. Kasutada saab ka skanneri funktsioone kolmanda osapoole rakendused. Kuid tänu sõrmejälgede skannimise meetodile (tõmbamine) jäi Samsung S5 lahendus Touch ID-le alla.

Tulenevalt operatsioonisüsteemide olemusest on Apple'i lahendus usaldusväärsem kaitse osas pahavara häkkimise eest.

Seda tasub sisse öelda Android süsteemid kuni versioonini 6 ei olnud sellel autentimismeetodil loomulikku tuge ja ainult aastal Android Marshmallow Google on juurutanud sõrmejäljeskanneri toe otse süsteemi. IN uus versioon OS-i arendajatel on skanneriga töötamiseks rakendusi lihtsam juurutada, kuna piisab süsteemi API-de toe lisamisest. Müüjad ei pea nullist looma ega valmis kohandama tarkvaralahendused, sageli mitte parim kvaliteet või madal mugavus.

Peal Sel hetkel Sõrmejäljeskanneri moodul ei ole enam nutitelefonide turu juhtivate tegijate lipulaevade privileeg. Selle moodi valisid peaaegu kõik tootjad ja skanner hakkas ilmuma isegi aastal eelarvemudelid. Arendajad katsetavad selle mooduli paigutust (nupp "Kodu", sisse/välja, põhikaamera all), tarkvara ja funktsionaalsusega.

Kuid täna ei soovitaks ma sellist biomeetrilist turvasüsteemi kasutada maksete tegemiseks ega oluliste isikuandmete salvestamiseks. Selle tõestuseks on näited häkkimisest, kasutades sõrmejälgi ja Touch ID-d ning skannereid Androidis. Võib-olla parandab ultraheliuuringul põhinev arendus selle probleemi. Kuid nutitelefoni avamise meetodina - kaitsmaks kolmandate isikute liigse uudishimu eest, on sõrmejäljeskanner ideaalne.

Mis on siis sõrmejäljeskanner?

See on teatud tüüpi biomeetriline turvatehnoloogia, mis kasutab riistvara ja tarkvara meetodid kasutaja sõrmejälje tuvastamiseks. See tuvastab ja autentib inimese sõrmejäljed, et lubada või keelata juurdepääs nutitelefonile, rakendusele ja muudele kohtadele, mis vajavad kaitset soovimatute häirete eest. Enda kaitsmiseks on palju muid viise isiklik informatsioon, näiteks: biomeetria, vikerkesta skaneerimine, võrkkesta skaneerimine, näojoonte skaneerimine ja nii edasi, kuni spetsiaalse vere- või kõnnakestini välja. Muide, kõnnianalüüsi demonstreeriti filmisarjas Mission Impossible koos Tom Cruise’iga. Mõned nutitelefonid kasutavad isegi vikerkesta skannerit, kuid selle funktsiooni rakendamine on loomulikult ideaalsest kaugel. Miks sõrmejäljeskanner? See on lihtne: sõrmejälgede skaneerimisplaadid on üsna odavad ning neid on lihtne valmistada ja kasutada. Puudutage skannerit ja teie Redmi Note 3 avatakse koheselt ja on kasutamiseks valmis.

Kuidas nad eksisteerivad? erinevad tüübid biomeetrilised turvatehnoloogiad ja sõrmejäljeskannerite tüübid erinevaid tehnoloogiaid ja rakendamise meetodid. Sõrmejäljeskannereid on kolme tüüpi:

1. Optilised skannerid;
2. mahtuvuslikud skannerid;
3. Ultraheli skannerid.

Optilised skannerid

Optilised sõrmejäljeskannerid on vanim meetod sõrmejälgede jäädvustamiseks ja võrdlemiseks. Nagu nimest arvata võib, põhineb see meetod sõrmejälje optilise kujutise jäädvustamisel. Põhimõtteliselt on see foto sõrmejäljest, mis pärast jäädvustamist töödeldakse spetsiaalsete algoritmide abil, et tuvastada pinnal ainulaadsed mustrid, nagu ribid ja ainulaadsed lokid, analüüsides pildi heledamaid ja tumedamaid piirkondi.

Nii nagu nutitelefoni kaameral, on ka nendel anduritel piiratud eraldusvõime ja mida suurem on eraldusvõime, seda peenemaid mustri detaile sensor teie sõrmel tuvastab, seda suurem on turvalisus. Nendel anduritel on aga palju suurem kontrastsus kui tavalisel kaameral. Tavaliselt on neil väga palju dioode tolli kohta, et jäädvustada pilte lähedalt. Kuid kui paned sõrme skannerile, ei näe selle kaamera midagi, kuna on pime, vaidlustad. Õige. Seetõttu on optilistel skanneritel ka terved LED-massiivid välguna, mis valgustavad skaneerimisala. Ilmselgelt on see disain telefoni jaoks liiga kogukas, kus keha peenus mängib olulist rolli.

Optiliste skannerite peamine puudus on see, et neid on üsna lihtne lollitada. Optilised skannerid jäädvustavad ainult 2D-pilte. Paljud on näinud, kuidas lihtsate manipulatsioonide abil sama PVA-liimiga või lihtsalt kvaliteetse fotoga skannerisse häkitakse ja pääsetakse ligi teie olulistele dokumentidele või kassidele. Seetõttu ei sobi seda tüüpi turvalisus nutitelefonidele.

Nii nagu nüüd võite leida takistusliku ekraaniga nutitelefone, võite leida ka optilisi sõrmejäljeskannereid. Neid kasutatakse endiselt paljudes valdkondades, välja arvatud need, kus on vaja tõelist turvalisust. IN Hiljuti Seoses tehnoloogia arenguga ja kasvava nõudlusega täiustatud turvalisuse järele on nutitelefonid üksmeelselt kasutusele võtnud ja kasutavad mahtuvuslikke skannereid. Neid arutatakse allpool.

Mahtuvuslikud skannerid

See on tänapäeval kõige levinum sõrmejäljeskannerite tüüp. Nagu nimigi ütleb, on kondensaator mahtuvusliku skanneri peamine skaneerimismoodul. Traditsioonilise sõrmejäljekujutise loomise asemel kasutavad mahtuvuslikud skannerid sõrmejälgede andmete kogumiseks väikeseid kondensaatoriahelaid. Kondensaatorite pood elektrilaeng ja asetades sõrme skanneri pinnale, muutub kondensaatorisse kogunenud veidi nendes kohtades, kus mustri ripp puudutab plaati, ja jääb suhteliselt muutumatuks seal, kus, vastupidi, süvendid muster. Integraatori ahel operatsioonivõimendi kasutatakse nende muudatuste jälgimiseks, mida saab seejärel A/D-muunduri abil salvestada.

Kui sõrmejäljeandmed on jäädvustatud, teisendatakse andmed digitaalseteks andmeteks ja otsitakse sõrmejälje eristavaid ja ainulaadseid atribuute, mida saab omakorda hilisemaks võrdlemiseks salvestada. Selle tehnoloogia peamine eelis on see, et see on palju parem kui optilised skannerid. Skaneerimise tulemusi ei ole võimalik pildiga taasesitada ja proteesimise ehk sõrmejälje abil on uskumatult raske petta. Nagu ülalpool kirjutatud, on põhjuseks see, et sõrmejälje tuvastamisel salvestatakse veidi erinevad andmed, nimelt kondensaatori laengu muutused. Ainus tõeline turvaoht tuleneb mis tahes riist- või tarkvara võltsimisest.

Mahtuvuslikud sõrmejäljeskannerid kasutavad piisavalt suured alad Neid kondensaatoreid on ühes skanneris tavaliselt sadu, kui mitte tuhandeid. See võimaldab saada väga üksikasjalikku pilti sõrmejälje harjadest ja orgudest. Nii nagu optilistes skannerites, tagab suurem arv kondensaatoreid skanneri suurema eraldusvõime, suurendades tuvastamise täpsust ja vastavalt ka turvalisuse taset kuni kõige väiksemate punktide äratundmiseni.

Suurema arvu komponentide tõttu sõrmejäljetuvastusahelas on mahtuvuslikud skannerid tavaliselt veidi kallimad kui optilised skannerid. Mahtuvuslike skannerite varajastes iteratsioonides püüdsid paljud tootjad kulusid vähendada, vähendades sõrmejälgede tuvastamiseks vajalike kondensaatorite arvu. Sellised lahendused ei olnud peaaegu alati väga edukad ja paljud kasutajad kurtsid tuvastuskvaliteedi üle, sest sõrmejälje skannimiseks tuli mitu korda näppu külge panna. Õnneks on tänapäeval seda tehnoloogiat juba täiustatud ja isegi nõudlik kasutaja jääb rahule. Tasub tähele panna, et kui sõrm on määrdunud või liiga märg/rasvane, siis mahtuvuslik skanner ei suuda vahel sõrmejälge ära tunda. Samas, kas nad ikka pesevad käsi? :)

Ultraheli skannerid

Ultraheli sõrmejäljeskannerid on praegu uusimad tehnoloogiad sõrmejälgede tuvastamine. Esiteks seda tüüpi skannerit kasutati nutitelefonis Le Max Pro. See telefon kasutab Sense ID-ga Ameerika ettevõtte Qualcommi tehnoloogiaid.

Ultraheliskanner kasutab sõrmejälje tuvastamiseks ultrahelisaatjat ja vastuvõtjat. Ultraheli impulss edastatakse otse sõrmele, mis asetatakse skanneri ette. Osa sellest impulsist neeldub ja osa naaseb vastuvõtjasse ning tuvastatakse veelgi sõltuvalt sõrmejälje ribidest, orgudest ja muudest iga sõrme jaoks ainulaadsetest üksikasjadest. Ultraheliskännerites kasutatakse mehaanilist pinget tuvastavat andurit, et arvutada skanneri erinevates punktides tagastatava ultraheliimpulsi intensiivsus. Pikemaajaline skannimine võimaldab jäädvustada täiendavaid sõrmejälgede sügavuse andmeid, mille tulemuseks on väga üksikasjalikud 3D-pildid skannitud sõrmejäljest. 3D-tehnoloogia kasutamine selles skannimismeetodis teeb sellest kõige turvalisema alternatiivi mahtuvuslikele skanneritele. Selle tehnoloogia ainsaks puuduseks on see, et hetkel pole seda veel välja töötatud ja see on liiga kallis. Esimesed selliste skanneritega nutitelefonid on selles valdkonnas pioneerid. Sama järgi põhjus Xiaomi ei kasutanud oma lipulaevas Mi5 ultraheliskannerit.

Sõrmejälgede töötlemise algoritmid

Kuigi enamik sõrmejäljeskannereid põhinevad väga sarnastel riistvarapõhimõtetel, lisakomponendid ja tarkvara võib mängida olulist rolli sõrmejälgede tuvastamisel. Erinevad tootjad kasutavad mitut erinevat algoritmi, mis on kõige mugavamad konkreetne mudel protsessor ja operatsioonisüsteem. Sellest tulenevalt võib sõrmejälgede võtmeomaduste tuvastamise kiirus ja täpsus tootjati erineda.

Tavaliselt otsivad need algoritmid, kus harjad ja lohud lõpevad, ristuvad ja jagunevad kaheks. Ühiselt nimetatakse trükimustri tunnuseid "minutiteks". Kui skannitud sõrmejälg vastab mitmele pisiasjale, loetakse see vasteks. Mille jaoks see on? Selle asemel, et võrrelda iga kord terveid sõrmejälgi, vähendavad minutipõhised võrdlused iga sõrmejälje töötlemiseks ja tuvastamiseks vajalikku töötlemisvõimsust. Samuti aitab see meetod vältida vigu sõrmejälje skannimisel ja mis kõige tähtsam, muutub võimalikuks sõrme mitte täielikult rakendada. Sa ei pannud kunagi näppu täpselt õigesti, eks? Muidugi mitte.

Seda teavet tuleks hoida teie seadmes turvalises kohas ja piisavalt kaugel koodist, mis võib skanneri töökindlust ohustada. Selle asemel, et kasutajaandmeid võrgus salvestada, salvestab protsessor sõrmejälgede teabe turvaliselt TEE (usaldusväärne täitmiskeskkond) füüsilisele kiibile. Seda turvatsooni kasutatakse ka muude krüptograafiliste protsesside jaoks ja sellel on otsene juurdepääs turvariistvaraplatvormidele, näiteks samale sõrmejäljeskannerile, et vältida tarkvara jälgimist ja sissetungimist. Need algoritmid erinevad tootjad võivad erineda või olla erinevalt organiseeritud, näiteks Qualcommil on Secure MCM arhitektuur ja Apple'il Secure Enclave, kuid need kõik põhinevad samal põhimõttel salvestada see teave protsessori eraldi ossa.