Jak działa czytnik linii papilarnych?

Jędrzej Markiewicz Artykuły 2019-07-31

Jak działa czytnik linii papilarnych? Jeżeli nie znasz odpowiedzi na to pytanie, ten artykuł jest dla Ciebie. Chociaż jeszcze niedawno tego typu technologia była zarezerwowana tylko dla wojska i policji, dziś staje się coraz bardziej powszechna. W historii smartfonów jeszcze do niedawna czytniki były montowane wyłącznie w modelach flagowych, a dziś są już dostępne nawet w modelach budżetowych. Jak działa taki czytnik, jakie są jego typy i czy na pewno ta technologia jest bezpieczna?

Jak działa czytnik linii papilarnych — trochę teorii

jak działa czytnik linii papilarnych teoria

Zasadniczo większość czytników linii papilarnych w smartfonach działa na podobnej zasadzie co aparaty fotograficzne. Cała magia procesu odbywa się dopiero po wykonaniu odpowiednich zdjęć opuszka palca właściciela telefonu. Co ciekawe, taki skaner nie potrzebuje znać całej struktury naszego palca, a jedynie przeanalizować jego najbardziej charakterystyczne elementy.

Fachowo powiedzielibyśmy, że skaner linii papilarnych analizuje nasze minucje, czyli początki, zakończenia, rozwidlenia i haczyki widoczne na liniach papilarnych. Następnie przechowuje wiedzę o nich na wykonanych fotografiach — i w przypadku dotyku na skaner — porównuje zapamiętane zdjęcie z tym wykonywanym na bieżąco, po przyłożeniu palca.

Do odblokowania urządzenia wystarcza najczęściej jedynie 30-50% zgodności zdjęcia A i zdjęcia B. Żeby było zabawniej, to nie jest wynik niedoskonałości pomiarowej. Producenci telefonów celowo ustawiają takie parametry, aby odblokowywanie telefonu było szybkie i nie wymagało precyzyjnego przykładania palca do skanera. Jak wynika z badań, taka zgodność w zupełności wystarcza, z uwagi na to, jak bardzo unikatowe mamy bruzdy i grzbiety na opuszkach naszych palców (to właśnie one definiują nasze linie papilarne).

Jak działa czytnik linii papilarnych – typy czytników

Czytnik pojemnościowy

czytnik pojemnościowy skaner linii papilarnych

Zasada działania czytnika pojemnościowego jest prosta. Pod płytką skanującą umieszczone są mikro kondensatory, czułe na zmiany potencjału elektrycznego. Nasze ciało jest całkiem dobrym przewodnikiem prądu, toteż przy kontakcie z takim skanerem, zaburzamy równowagę elektryczną kondensatorów. W rezultacie powstaje obraz złożony z bardzo cienkich nici, utworzonych właśnie ze względu na bruzdy i grzbiety na opuszkach naszych palców. Od tej pory zasada działania jest identyczna, jak w innych typach czytników: uzyskana grafika służy jako wzór podczas odblokowywania urządzenia.

Skaner termiczny

skaner cieplny

Nie bez powodu skaner termiczny jest opisywany w tym artykule zaraz po czytniku pojemnościowym. To bardzo bliźniacze urządzenia, jednak tak, jak w przypadku bliźniąt (których linie papilarne nie są identyczne), różnice, choć niezauważalne gołym okiem, są jak najbardziej znaczące. Zamiast mikro kondensatorów czułych na zmiany w potencjale elektrycznym, skaner termiczny wykorzystuje kondensatory czułe na ciepło. Minimalne różnice w temperaturze skóry na grzbietach oraz bruzdach między nimi, umożliwiają takim urządzeniom precyzyjne wykonanie fotografii linii papilarnych. Co się dzieje dalej już wiemy.

Optyczny skaner linii papilarnych

Czytnik linii papilarnych optyczny

Jeżeli chodzi o porównanie do aparatu fotograficznego, to powinienem je uczynić szczególnie w przypadku skanera optycznego. Główną składową takiego urządzenia jest matryca CCD, czyli matryca wykorzystywana właśnie w aparatach fotograficznych. Stosując analogię do typów skanerów opisanych powyżej, skoro był już „prąd” i ciepło, to kolejne powinno być światło. Skaner optyczny posiada światłoczułe elementy, które przetwarzają uzyskane dane na obraz. Tam, gdzie skóra jest wypukła (grzbiety), czytnik uzyskuje czarne piksele, a tam, gdzie wklęsła (bruzda) białe. Jedyną niewygodną cechą takich skanerów jest to, że potrzebują dodatkowego źródła światła.

Ultradźwiękowy skaner linii papilarnych

czytnik linii papilarnych ultradźwiękowy

Jak nietrudno zauważyć, czytniki linii papilarnych różnią się między sobą jedynie, można by rzec, żywiołem, który jest poddawany do analizy. W przypadku kolejnego typu skanera nie trudno się domyślić, że tym razem istotny będzie dźwięk. Fale dźwiękowe wytwarza wszystko, co pozostaje w ruchu. Nic więc dziwnego, że możliwe jest skonstruowanie czytnika, który generując ultradźwięki (niesłyszalne dla człowieka), będzie w stanie odpowiednio przetworzyć uzyskane wyniki na obraz. Dźwięk, przechodząc przez naszą skórę, odbija się i rozprasza. Takie zjawisko nazywane jest fachowo dyfrakcją. Dźwięk odbity/rozproszony od bruzdy na palcu jest inny niż na grzbiecie. Odpowiedni, wbudowany w urządzenie mini komputer jest w stanie przeanalizować te różnice — i na ich podstawie stworzyć obraz. Później smartfon wykorzystuje tę wiedzę, aby zezwolić, bądź nie, na odblokowanie urządzenia.

Jak działa czytnik linii papilarnych w ekranie?

czytnik linii papilarnych pod ekranem

No właśnie. Jest jeszcze technologia ukrywająca czytniki pod wyświetlaczami smartfonów. Przez długi czas takie rozwiązanie nie było stosowane. Głównie ze względu na cenę przeźroczystego ekranu smartfona, dlatego że zasada działania czytnika pod ekranem jest identyczna.

W przypadku skanerów pod ekranem stosuje się czytnik optyczny. Powód? Jest najtańszy i najprostszy do zaimplementowania. Skoro już smartfon posiada przeźroczysty wyświetlacz, najprościej jest schować pod nim skaner reagujący na światło, nieprawdaż? Tym bardziej że nie potrzeba wtedy dodatkowego źródła światła, ponieważ jest ono generowane przez piksele na wyświetlaczu. Tym samym optyczny czytnik wrócił do łask, ponieważ wcześniej stosowano w telefonach raczej te pojemnościowe, cieplne i ultradźwiękowe.

Jaki czytnik linii papilarnych jest najlepszy?

jaki jest najlepszy

Trudno udzielić jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Na pewno wszystkie opisane wyżej typy działają poprawnie i znajdują swoje zastosowanie w przemyśle technologii mobilnej. Najczęściej stosowane czytniki w budżetowych modelach to na pewno wciąż czytnik pojemnościowy: jego produkcja jest tania i silnie rozpowszechniona. Na pewno największe możliwości ma jednak czytnik ultradźwiękowy i to on jest stosowany w większości modeli flagowych.

Czytnik ultradźwiękowy charakteryzuje się przede wszystkim największą precyzją. O ile pojemnościowy/cieplny zapewnia całkiem dobrą identyfikację, o tyle nigdy nie będzie to rozwiązanie bezstratne pod względem uzyskanego obrazu. Dlatego też tego typu skanery nie są używane w placówkach bankowych — po prostu istnieje ryzyko (nawet jeżeli jest to ryzyko rzędu 1:1000000) błędu, na które banki nie mogą sobie pozwolić. Jednakże w aplikacjach wielu banków istnieje już możliwość identyfikowania tożsamości bez wpisywania PIN. Widocznie mądre głowy postanowiły, że w przypadku prywatnych telefonów komórkowych, ryzyko pomyłki jest tak marginalne, że może służyć do operacji pieniężnych.

Zobacz też: Masz czytnik linii papilarnych w smartfonie? Uczyń z niego centrum dowodzenia!

Co do optycznego skanera… wszystko zależy od jego jakości. O ile w przypadku innych typów, pomiar zawsze jest taki sam, o tyle w przypadku tego czytnika dużą rolę odgrywa jakość matrycy CCD. Na pewno taki czytnik jest najlepszy dla posiadaczy smartfonów ze skanerem pod ekranem. Trudno bowiem wymagać innej technologii w tym przypadku, przynajmniej obecnie.

Jak działa czytnik linii papilarnych — bezpieczeństwo

bezpieczeństwo

A jak jest z bezpieczeństwem takich urządzeń? Cóż. Powstała na ten temat już cała gamma artykułów. Sam podobny popełniłem na łamach tego portalu. W telegraficznym skrócie, choć odsyłam do tamtej treści, problem z czytnikami leży głównie w naszej świadomości. Dopóki udostępniamy nasze linie papilarne zaufanym dostawcom (Google, Apple), ryzyko wycieku i wykorzystania naszych danych jest niewielkie. Jeżeli jednak szastamy naszym odciskiem palca na prawo i lewo… wtedy dopiero robi się niebezpiecznie.

Zobacz też: Dlaczego przestrzegam wszystkich znajomych przed korzystaniem z czytnika linii papilarnych?

Sama blokada ekranu, czy weryfikacja za pomocą odcisku palca, jest raczej bezpieczna. Przynajmniej do czasu, kiedy jesteśmy jedynymi posiadaczami naszych linii papilarnych, poza zaufanymi firmami, którym naturalnie zgodziliśmy się takie dane o nas przekazać. Jeżeli jednak ktoś pozyska nasz odcisk palca (a proszę mi wierzyć, da się to zrobić nawet przy pomocy taśmy klejącej!), jest w stanie odtworzyć obraz zdolny odkodować urządzenie. Sprawa wygląda tak: pozyskany odcisk przenosi się na materiał imitujący skórę ludzką, a następnie przykłada się go do skanera.

Dlatego też, korzystając ze skanera, róbmy to rozważnie. Ta technologia bardzo ułatwia nam życie. Skraca zmarnowany czas, którego normalnie zużywaliśmy o wiele więcej na wpisywaniu haseł. Jednak warto pamiętać o bezpieczeństwie i świadomości.

Jeśli cenimy sobie nasze cechy indywidualne, tych najbardziej naszych, własnych, unikatowych powinniśmy strzec najmocniej. Bądźmy strażnikami naszych linii papilarnych!



x