انواع حسگر اثر انگشت گوشی موبایل و میزان امنیت آن ها

امروزه اکثر حسگرهای استفاده شده در گوشی‌های هوشمند سنسورهای خازنی هستند اما ما در این مقاله قصد داریم هر سه مدل حسگر یا سنسور تلفن‌های هوشمند را به همراه عملکردشان کامل توضیح دهیم.

نحوه کارکرد حسگر اثر انگشت

برای کمک به شما در درک تفاوت سه مدل اسکنر بیان شده، نیاز است که یک سری مباحث را برایتان روشن‌تر کنیم. اثر انگشت در واقع یک سری خطوط و برجستگی‌هایی است که در نوک انگشت شما قرار دارد و با ایجاد اصطکاک بین انگشتان و جسمی که لمس می‌کنید، به شما در گرفتن اشیا و جلوگیری از افتادن آن‌ها کمک می‌کند.

تحقیقاتی که تا این لحظه انجام شده‌اند نشان می‌دهند که هر فرد اثر انگشت منحصر به فردی دارد و بعید به نظر می‌رسد که دو نفر دارای الگوی اثر انگشت یکسانی باشند. یکتا بودن اثر انگشت تمام افراد روی کره‌ی زمین باعث شده تا از آن به عنوان وسیله‌ای برای امنیت بیومتریک در تلفن‌های هوشمند استفاده شود.

برای اینکه بتوانید از اثر انگشت برای تأیید هویت خود هنگام ورود به گوشی هوشمندتان استفاده کنید، باید دو مرحله زیر را انجام دهید:

1) ثبت اثر انگشت

اولین مرحله در مسیر این فرآیند است. در این قسمت لازم است اثر انگشتی را که می‌خواهید ثبت کنید، روی سنسور قرار دهید تا حسگر از طریق اسکن کردن، تجزیه و تحلیل و ذخیره اطلاعات اثر انگشتتان را به صورت کد شده در پایگاه داده امن خودش ذخیره کند تا در آینده از آن استفاده نماید.

2) اعتبار سنجی

گوشی هوشمند به محض ثبت اثر انگشت و ذخیره آن، در آینده برای تأیید و احراز هویت کاربران، از اطلاعات کد شده استفاده می‌کند. روند تأیید هویت به این صورت است که ابتدا حسگر اثر انگشت را اسکن می‌کند، تمام اطلاعات مربوط به آن را ذخیره می‌کند و سپس آن‌ها را با اطلاعات موجود در پایگاه داده خود چک کرده و در صورت یکسان بودن امکان دسترسی کاربر به گوشی هوشمند را فراهم می‌کند.

انواع حسگر اثر انگشت

در حال حاضر تولید کنندگان از سه مدل حسگر برای شناسایی و تأیید هویت کاربران هنگام دسترسی به گوشی هوشمند استفاده می‌کنند.

حسگرهای نوری یا اپتیکال

حسگرهای نوری قدیمی‌ترین نوع اسکنرهای اثر انگشت هستند و همان‌طور که از نام آن‌ها پیداست، با کمک نور اثر انگشت را ثبت و اسکن می‌کند. این مدل حسگرها در واقع از اثر انگشت عکسی دیجیتالی می‌گیرند و با کمک الگوریتم‌های موجود و یافتن الگوهای منحصر به فرد از خطوط و برجستگی‌های انگشت در مناطق روشن و تاریک تصویر، اقدام به احراز هویت می‌کنند.

زمانی که انگشت برای ثبت خطوط جلوی اسکنر قرار می‌گیرد، محیطی کاملاً تاریک تشکیل می‌شود. برای رفع این مشکل از یک LED به عنوان فلش استفاده می‌کنند تا تصویری روشن‌تر ثبت شود. دقیقاً مانند دوربین‌های عکاسی، سنسورهای اثر انگشت نیز رزولوشن‌های مختلفی دارند و بالا بودن رزولوشن تأثیر مستقیمی روی کیفیت تصویر، سادگی آنالیز و بالا رفتن امنیت سیستم دارد.

اولین نسل حسگرهای شناسایی کننده اثر انگشت، مدل‌های اپتیکال و نوری بودند که به ندرت و تنها در بعضی از گوشی‌های هوشمند گران قیمت به چشم می‌خوردند. دلیل سقوط این تکنولوژی و جایگزینی آن با دو مدل جدیدتر را می‌توان در موارد زیر جستجو کرد:

مدار بزرگ: با توجه به علاقه‌مندی شرکت‌ها و مصرف کنندگان به داشتن گوشی‌هایی باریک‌تر، دیگر مدارهای بزرگ این حسگرها پاسخگوی نیاز مصرف کنندگان نیست.

سطح امنیت پایین: به دلیل نوع کارکرد این حسگرها و ثبت تنها دو بعد از اثر انگشت، به راحتی و تنها با کمک یک عکس با کیفیت یا ساخت یک انگشت پروتزی می‌توان آن‌ها را گول زد و قفل موبایل را باز کرد.

حسگرهای خازنی

دراین مدل همانطور که از نامشان پیداست از خازن برای شناسایی اثر انگشت استفاده می‌شود. خوب است بدانید که خازن یک وسیله الکترونیکی است که انرژی الکتریکی را در یک میدان الکتریکی ذخیره می‌کند. بر خلاف حسگرهای نوری، این مدل حسگرها تمام جزییات اثر انگشت را با استفاده از سیگنال‌های الکتریکی ضبط می‌کنند. برای این منظور، از یک سری مدار پر از خازن‌های کوچک که به صورت آرایه‌ای مرتب شده‌اند، برای ذخیره داده‌های اثر انگشت کمک می‌گیرند.

نحوه کارکرد خازن‌ها به این صورت است که تمام خازن‌ها دارای بار الکتریکی هستند و زمانی که انگشت روی سنسور قرار می‌گیرد، بار الکتریکی تغییر می‌کند و اگر تماسی نداشته باشد هیچ باری تغییر نمی‌کند. یک تقویت کننده عملیاتی تغییرات بار خازن را مشخص می‌کند سپس یک ADC  (مبدل آنالوگ به دیجیتال) این تغییرات را ثبت کرده و در نهایت با کمک الگوریتم‌های موجود، شباهت اثر انگشت با داده‌ای که قبلاً ثبت شده بررسی می‌شود.

هنگامی که اثر انگشت گرفته می‌شود، تمام داده‌های مربوط به آن اثر انگشت تجزیه و تحلیل و ذخیره شده و در آینده برای تأیید اعتبار کاربر هنگام باز کردن قفل گوشی استفاده می‌شوند. از آنجا که در این فرآیند هیچ تصویربرداری دو بعدی دخیل نیست، داده‌های این روش به مراتب ایمن‌تر از داده‌های سنسور اثر انگشت نوری است. بنابراین با کمک پروتزهای مصنوعی یا عکس‌های اثر انگشت نمی‌توان به راحتی یک اسکنر خازنی را فریب داد، به همین دلیل این اسکنرها از محبوبیت بیشتری برخوردار هستند و در طیف گسترده‌ای از تلفن‌های هوشمند فعلی در بازار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سنسور اثر انگشت فراصوت یا اولتراسونیک

حسگرهای فراصوت جدیدترین فناوری اسکن اثر انگشت هستند که اخیراً در تلفن‌های هوشمند استفاده می‌شوند. برخلاف دو مدل قبلی که از نور و خازن برای شناسایی اثر انگشت استفاده می‌کند در این مدل یک اسکنر اولتراسونیک از صدای فراصوت با فرکانس بالا برای احراز هویت کمک می‌گیرد.

در این حسگرها از یک فرستنده و گیرنده التراسونیک استفاده می‌کنند. این فرآیند شامل استفاده از پالس التراسونیک است که از طریق فرستنده به سمت انگشتی که روی اسکنر قرار دارد ارسال می‌شود؛ به محض برخورد این پالس به انگشت، بخشی از آن رد شده و بخشی منعکس می‌شود. پالس منعکس شده توسط یک گیرنده التراسونیک گرفته می‌شود و متناسب با شدت نبض، تصویر سه بعدی اثر انگشت به‌دست می‌آید. تغییرات در شدت پالس بازگشتی به دلیل بافت انگشت و برجستگی‌ها و خطوطی است که روی انگشت وجود دارند.

گیرنده اولتراسونیک برای اینکه بتواند تغییر شدت پالس منعکس شده را تشخیص دهد، تنش مکانیکی اثر انگشت روی اسکنر را در نظر می‌گیرد پس هرچه انگشت زمان بیشتری روی اسکنر بماند، جزییات و تصویر سه بعدی دقیق‌تری از آن ثبت می‌شود.

مزیت اصلی حسگرهای فراصوت در این است که به تولید کنندگان اجازه می‌دهد که در کنار حفظ کیفیت، آن‌ها را در زیر نمایشگر یا بدنه فلزی یا پلاستیکی تلفن هوشمند قرار دهند و تنها مشکل این مدل اسکنرها این است که سرعت کمتری نسبت به دو مدل قبلی دارند.

دلیل استفاده از سنسور اثر انگشت

با اینکه از فناوری‌های مختلفی مانند حسگر نوری، خازنی یا التراسونیک برای اسکن اثر انگشت استفاده می‌شود اما علت استفاده از همه آن‌ها یکسان است؛ شرکت‌ها برای بالا بردن امنیت و راحتی کاربران -از لحاظ وارد کردن همیشگی نام کاربری یا رمز عبور- از این سیستم استفاده می‌کنند. در کنار این سخت افزار یک نرم افزار نیز به شناسایی اثر انگشت کمک می‌کند. در واقع یک IC اختصاصی به همراه اسکنر، کار ذخیره سازی و انتقال داده به سایر اجزای پردازش کننده را بر عهده دارد. این اطلاعات و داده‌ها به طور ایمن بر روی دستگاه نگهداری می‌شوند تا از هر نوع تداخل در فرآیندهای دیگر و دسترسی سایر اجزا به چنین اطلاعات مهمی جلوگیری شود.

در مورد تلفن هوشمند اندرویدی، این وظیفه توسط یک پردازنده ARM انجام می‌شود و داده‌های اثر انگشت به صورت ایمن در یک تراشه به نام Trusted Execution Environment (TEE) نگه داشته می‌شوند. در دستگاه اپل همان اتفاق در Secure Enclave می افتد و اطلاعات به طور ایمن ثبت و ذخیره می‌شود. با وجود تغییر سیستم عامل‌ها و سرویس‌های داخلی آنها، ایده اصلی حفظ امنیت است به این صورت که داده‌های اثر انگشت به صورت کاملاً مطمئن در محلی ذخیره شوند و در دسترس سایر بخش‌های تلفن همراه نباشند.

به نظر کدام روش قفل گشایی کاربردی تر و موفق تر بوده است؟
اثر انگشت یا فیس آیدی؟ یا حتی روش های ابتکاری مانند اسکن عنبیه چشم؟
.
نظر خود را با ما به اشتراک بگذارید ??