Sledujte nás na YouTube

Snímače otisků prstů v mobilních zařízeních: Jak vlastně fungují?

Technologie biometrických senzorů není žádnou novinkou. Dnes se podíváme na zoubek různým metodám snímání otisků prstů a především si přiblížíme tu, kterou najdeme v iPhone 5s.

Nový iPhone 5s není zdaleka prvním mobilním zařízením, které se chlubí snímačem otisků prstů. Již dříve s touto technologií experimentovala například Motorola ve svém modelu Atrix, nemluvě o celé řadě notebooků od různých výrobců. Apple ale stylem sobě vlastním opět dokázal využít již existující technologii, kterou mimochodem vyvinula česká společnost Authentec, kterou Apple v minulosti koupil.

Zanechme ale pochlebování a podívejme se na zmíněnou funkci z technického hlediska. Jak vlastně biometrické snímače fungují? Existují dva hlavní typy skenerů, které se liší způsobem, jakým dokážou zaznamenat a rozpoznat přiložený prst. Tím prvním je optický senzor, který byl použit právě v novém iPhonu, druhým je pak snímač kapacitní. 

Optické skenery

Jak už jejich název napovídá, optické skenery fungují na bázi snímání světla, které je vysíláno pomocí vestavěných LED a následně se odráží od přiloženého objektu, v našem případě prstu. Uvnitř snímače se skrývá několik fotocitlivých diod, které generují elektrické signály pokaždé, když zaznamenají světlo. Ty se navíc mění v závislosti na jeho intenzitě. Čím více fotodiod se pak v senzoru nachází, tím více bodů snímají a tím je čtení otisku přesnější.

Výsledný obraz, který uživatel samozřejmě nevidí, je složen z pixelů, z nichž každý odpovídá jednomu bodu naměřenému jednou diodou. Čím více světla na diodu dopadlo, tím je pixel tmavší. Rozlišení takového obrazu tedy odpovídá rozlišení senzoru. Jenom pro zajímavost, jemnost snímače v iPhone 5s je 500 ppi, což je více, než má displej Samsungu Galaxy S4 (441 ppi).

Takto vytvořený snímek je pak převeden do digitální podoby a uložen na patřičně zabezpečeném místě, aby mohl být později porovnán při opětovném skenování, například při odemykání telefonu. Tím ale celý proces nekončí, nástupuje totiž chytrý software, o kterém si něco povíme níže. 

Kapacitní skenery

Druhým typem senzorů pro snímání otisků prstů jsou kapacitní skenery. Ty ke generování elektrických signálů používají místo fotocitlivých diod řadu kapacitorů a operačních zesilovačů. Narozdíl od optických skenerů jsou velice složité a vyžadují celou řadu elektronických komponentů pro vytvoření jednoho obvodu, který ve výsledku snímá jenom velmi malou oblast. Z důvodu konstrukční a ve výsledku i finanční náročnosti jsou proto podstatně méně využívané.

Ke svému fungování využívají, podobně jako kapacitní displeje ve smartphonech, elektrickou vodivost lidského těla. Jak už jsem uvedl výše, každy kapacitorový obvod snímá (měří kapacitanci) jenom velice malou část prstu na úrovni papilární linií a dokáže určit vzdálenost pokožky od povrchu snímače s přesností na desetiny milimetru. Čím větší je naměřená kapacitance, tím je pokožka blíže.

Když se potom data ze všech těchto obvodů spojí dohromady, zařízení tak získá až tisíce různých naměřených údajů na různých místech, které lze posléze složit do podrobného obrazu otisku prstu. Kapacitní skenery jsou tak mnohem přesnější než ty optické a navíc je i podstatně těžší je oklamat. Narozdíl od snímání světlých a tmavých míst na přiloženém předmětu totiž měří jeho skutečný tvar. 

Dodatečné zpracování otisků

Získání samotného otisku prstu je ale jen první fází biometrického zabezpečení. Důležitou součástí celého procesu je samozřejmě i jeho softwarové zpracování a následné porovnání, například při pokusu o odemčení telefonu.

 

Je zřejmé, že i při nacvičeném grifu nedokážeme přiložit prst ke snímači pokaždé naprosto stejným způsobem jako v prvním případě. Systém proto neporovnává nový otisk s uloženým obrazem jako celek, ale za pomocí složitých algoritmů si vybírá jenom jeho některé klíčové prvky. Těmi mohou být například zakončení některých papilárních linií, jejich dělení nebo křížení.

Pokud tedy systém nalezne určité množství shod u těchto klíčových prvků, shledá, že se jedná o stejný otisk, a povolí uživateli přístup. Pokud stejné klíčové prvky nenajde, případně jich najde jen málo, zůstane zamčený. Tímto způsobem je zajištěn kompromis mezi šetřením potřebného výpočetního úkonu, pohodlím uživatele a potřebným zabezpečením.

Závěr

Technologie snímání otisků prstů není dokonalá a stejně jako u každého zabezpečovacího prvku se dříve nebo později najde někdo, kdo ji dokáže překonat. Při vhodném použití ale její nasazení u chytrých telefonů rozhodně vítáme. Především méně zkušeným uživatelům může totiž poskytnout ochranu jejich dat, o které se jim dříve i díky zvoleným heslům tipu 1234 ani nezdálo.

Miroslav Havlíček

10 komentářů

  1. Titan (neregistrovaný)

    Authentec je česká společnost?

    • uni (neregistrovaný)

      Ne, Americká, Apple ji koupil. Ale byla založena v Čechách a vyvinula tuto technologii. Někomu se podařil podnikatelský záměr:-)

  2. uni (neregistrovaný)

    „Především méně zkušeným uživatelům může totiž poskytnout ochranu jejich dat, o které se jim dříve i díky zvoleným heslům tipu 1234 ani nezdálo.“

    Dovolím se označit za zkušeného uživatele a přesto toto vítám, gesto dělám na přístroji snad i 100x za den, toto je velmi vítaná úleva.

  3. Algeroth (neregistrovaný)

    Jen pro zajímavost, jakou technologii používá Atrix? S ohledem na způsob snímání a vzhled snímače bych tipoval, že to optická nebude.

  4. das (neregistrovaný)

    Snimac otlackou prstou v telefone je uplne ale uplne zbytocna vec…

    Hackery to za 2 dni hackli a to pouzili upne primitivnu metodu…

    Za 1 ked mi niekto zisti pin kod tak si ho zmenim a je vybavene …

    ale ako si zmenite otlacok prstu ? Niak a nikto si ani neuvedomuje ze svoje otlacky nechavate vsade kade chodite ?

    To je ako eby ste svoj pin pisali vsade kam sa pozriete …

    Proste ja v tom vidim marketing aj keby som mal telefon zo snimacom otlackou tato funkcia ostane deaktivovana a vyuzijem stary dobry osvedceny pin nakolko ten je ovela bezpecnejsi ako otlacky prstov

    • uni (neregistrovaný)

      Tak zas tak primitivní to není, musíš získat otisk prstu ve vysoké kvalitě, což sejmutí ze skleničky nezajistí.

      Nicméně neuvědomuješ si jedno, jestliže jsem již cílem takové akce (nabourání soukromí, bezpečnost, atd.), je jedno, jaký druh zabezpečení budeš mít, stejně ti ho prolomí (v případě PIN/gesta stačí dokonce jen pouhé odpozorování). To je primitivnost par excelence. Když to tak bereš.

    • Aleš (neregistrovaný)

      Právě pro tohle se pužívá kombinace pin kódu a biometrických metod.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *