Как работает отпечаток пальца на телефоне. Сканеры отпечатков пальцев. Классификация и способы реализации. Как работает сканер отпечатка пальцев в современном смартфоне

Не так давно технология считывания отпечатков пальцев была связана в основном с научно-фантастическими фильмами. Теперь, даже в бюджетном смартфоне Xiaomi есть сканер отпечатков пальцев. Мы объясним читателям принцип его работы.

Сканер отпечатков пальцев (Touch ID) позволяет идентифицировать пользователя на основе уникального рисунка кожи на кончике пальца. У каждого человека свой собственный отпечаток и «рисунок», который не повторяется даже в случае идентичных близнецов.

Отпечаток пальца (fingerprint) позволяет идентифицировать любого человека, например в случае поиска преступников. Как оказалось, функция Touch ID также полезна для пользователей смартфонов. С её помощью можно защитить смартфон от несанкционированного доступа.

В настоящее время на рынке существует несколько типов сканеров. Все они работают по одному и тому же принципу – сканер считывает отпечаток владельца смартфона и при попытке разблокировать его сравнивает «рисунок» с тем, который запрограммирован заранее в устройстве. Если отпечаток пальца совпадает, устройство будет разблокировано. В противном случае появится сообщение об ошибке.

Интересно, что сканеры не анализируют весь рисунок отпечатка пальца. Проверяются только некоторые из характерных черт или узоров. Это, например, ветвление, раздвоение или обрывание отпечатков пальцев.

Сканеры преобразуют картинку в темплит (шаблон), и по алгоритму сравнивают расстояние между кривыми и линиями. Это позволяет сделать процесс проверки намного короче, чем если бы вам нужно было проанализировать весь отпечаток пальца.

Алгоритмы подтверждают отпечаток, если примерно 40% минуций совпадает с сохранённым рисунком. На практике, этого достаточно для идентификации конкретного пользователя и обеспечения отказоустойчивости.

Минуции (или «точки Гальтона») – это уникальные для каждого пальца участки рисунка кожи (точки), которые показывают в каких местах папиллярные линии сливаются, раздваиваются или обрываются.

Типы сканеров отпечатков пальцев

1. Оптический сканер «снимает» всю панель пальцев и использует CCD-матрицу (как и большинство камер) для этого. В местах, где свет не приходит (гребни), матрица записывает «черные» пиксели, создавая точно отображаемое изображение пальца. Часто оптические сканеры имеют встроенный источник света (обычно светодиодный), чтобы сделать изображение максимально прозрачным.

2. Емкостный сканер – вместо матрицы, используются специальные миниатюрные схемы конденсаторов (ёмкостных датчиков). Когда мы прикладываем палец к этому считывателю, ёмкость отдельных конденсаторов мгновенно меняется. Емкостные сканеры гораздо точнее и эффективнее оптических сканеров, поскольку их сложнее обмануть.

3. Тепловой сканер – он работает аналогично емкостному считывателю, но вместо микроконденсаторов они используют микроскопические тепловые датчики, которые определяют разницу температур между гребнями и долями пальцевой подушки. Такой сканер невозможно обмануть имитацией пальца (т.е. фрагментом с кожным покровом).

4. Ультразвуковой сканер – использует явление дифракции, т. е. отражение и рассеяние звуковых волн. Когда мы прикладываем палец к считывателю он начинает генерировать неслышимые звуки для нас. Поведение звуковых волн в точках контакта «гребня» площадки отпечатка со сканером совершенно иное, чем во «впадинах» (где есть воздух). Это позволяет ультразвуковому сканеру создавать точный отпечаток вашего пальца.

Какой сканер отпечатка пальца лучше?

В настоящее время большинство смартфонов Xiaomi используют ёмкостные считыватели, например популярные Redmi Note 3 или Mi 5. Однако большие надежды связаны с ультразвуковыми сканерами, установленными непосредственно под дисплеем, и, вероятно, эта технология будет наиболее популярна в ближайшем будущем.

Функция Touch ID в смартфоне, хотя и очень безопасна, не гарантируют безопасность на 100%. С помощью правильных технологий и инструментов можно подделать отпечаток пальца, который сможет обмануть сканер.

Сегодня практически все современные модели смартфонов оснащаются сканером отпечатков пальцев. Наличие этого датчика позволяет пользоваться функциями, обеспечивающими высокую степень защиты персональных данных и другой информации в памяти телефона. В этой статье мы остановимся на возможностях и дополнительных функциях, которыми позволяют пользоваться смартфоны со сканером отпечатков пальцев. С каждым годом все больше моделей получают этот модуль, и теперь дактилоскоп можно встретить и на бюджетных аппаратах.

Итак, что же все-таки дает нам сканер отпечатков пальцев на смартфоне? Какие преимущества мы получаем, выбирая девайс с таким модулем? Остановимся на основных функциональных возможностях.

Защита персональных данных

Сегодня смартфон выполняет многочисленные функции - это не только телефон, но и фотоаппарат, органайзер, средство для хранения важных данных и даже устройство для проведения платежей и контроля банковских счетов. Благодаря наличию сканера отпечатков пальцев вся эта информация надежно защищена от посторонних глаз. Разблокировать устройство и получить доступ к информации, которая на нем хранится, можно только после того, как дактилоскопический модуль "распознает" владельца, либо после введения придуманного вами сложного пароля.

Доступ к приложениям

Иногда очень сложно сделать так, чтобы важные приложения не смог запустить посторонний человек. К примеру, ребенок, который взял поиграть девайс, может случайно совершить покупку в интернет магазине или перевести средства с банковского счета. Благодаря наличию сканера отпечатков пальцев в смартфоне таких неприятностей можно избежать. Достаточно установить запуск таких приложений и подтверждение финансовых операций через отпечаток пальца, и можно спокойно давать ребенку играть в игры на вашем смартфоне.

Удобная разблокировка

Чтобы разблокировать устройство, не оснащенное сканером отпечатков пальцев, нужно несколько секунд. Вначале требуется активировать смартфон кнопкой "питание", после чего либо провести пальцем по экрану, либо ввести защитный код. Но если в вашем гаджете имеется сканер отпечатков пальцев, то процесс разблокировки займет меньше секунды времени. Достаточно приложить палец к сканеру - и аппарат разблокирован. Просто, быстро и надежно.

Подтверждение оплаты

Используя сканер отпечатков пальцев также быстро можно подтвердить финансовую транзакцию по переводу денег или покупку в интернет магазине. Чтобы воспользоваться этой функцией, нужно ее включить в настройках соответствующего приложения.

Принцип работы дактилоскопического сканера

Чтобы понять, как работает сканер отпечатка пальца на смартфоне, коротко остановимся на принципах его работы и типах модулей. Дактилоскопический метод защиты смартфонов использует ряд программных и аппаратных средств, с помощью которых осуществляется распознавание отпечатка пальца владельца устройства. В результате, после распознавания, принимается решение - открыть или закрыть доступ к аппарату или определенному приложению, защищенному участку памяти и т.д. Можно встретить дактилоскопические модули таких типов:

Оптический сканер;

Емкостной сканер;

Ультразвуковой сканер.

Оптический сканер

Оптические сканеры самыми первыми появились на рынке. Такой метод захвата и сравнения отпечатков пальцев является одним из самых простых. Он основан на своеобразном снимке отпечатков, который после захвата сравнивается с использованием особых алгоритмов с имеющимся в памяти образцом. При обнаружении характерных особенностей принимается решение о совпадении или несовпадении отпечатка.

Хороший оптический датчик должен иметь модуль с высоким разрешением (как у камеры - чем выше, тем лучше). К недостаткам такого типа модулей можно отнести то, что их легко обмануть. Поскольку оптический сканер обрабатывает двухмерное изображение, можно воссоздать отпечаток пальца владельца при помощи обычного канцелярского клея ПВА. Такой тип сканеров отпечатков пальцев практически не встречается в современных смартфонах.

Емкостной сканер

Сегодня наиболее часто встречающийся в мобильных гаджетах тип дактилоскопического модуля - емкостной. В основе технологии лежит конденсатор, который, с помощью массивов цепей собирает данные об отпечатках пальцев. В памяти модуля хранится информация об электрическом заряде, и после того, как вы прикладываете палец к модулю, показатели сравниваются.

Данные, полученные при захвате отпечатков, преобразуются в цифровой формат. В таком виде и хранится информация обо всех отличительных особенностях и уникальном рисунке отпечатка пальца владельца устройства. Такая технология намного лучше и надежней оптического сканера. Емкостной сканер не отреагирует на слепок отпечатка, поскольку идентификация проводится не по рисунку, а по изменениям уровня заряда на конденсаторах.

Емкостные сканеры несколько дороже, но и намного надежней и эффективней оптических. Стоит только отметить, что такой сканер может "не узнавать" владельца, если пальцы будут влажными или жирными.

Ультразвуковой сканер

Ультразвуковые сканеры - самая новая технология по распознаванию отпечатков пальцев. Устанавливаются такие модули на дорогие смартфоны ТОП линейки. В основе технологии - ультразвуковые передатчик и приемник, передающие и получающие импульс на палец, помещенный на сканер. Часть ультразвука поглощается, а часть возвращается к приемнику, создавая определенный узор, в зависимости от индивидуальных особенностей отпечатка пальца.

Данная технология позволяет получать трехмерные изображения отпечатков, что позволяет обеспечить высокую степень защиты и безопасности. Минусом использования данной технологии на сегодняшний день является ее высокая цена и новизна. Пока ее не испытают на протяжении существенного отрезка времени, некоторые, даже ведущие производители смартфонов, не внедряют ультразвуковые сканеры в свои модели.

Оценить все преимущества сканера отпечатков пальцев могут владельцы мощного и недорогого Wileyfox Swift 2.

Почему Wileyfox

Эта компания заслуживает внимания, поскольку ее смартфоны отличаются стильным оригинальным дизайном, отличной аппаратной начинкой и доступной ценой. Британский производитель смартфонов появился на рынке в октябре 2016 года, и за короткий срок стал чрезвычайно популярным у пользователей. Каждая модель линейки Wileyfox получила тот функционал и возможности, которые сегодня наиболее востребованы. Все смартфоны бренда обладают такими преимуществами:

Возможность использовать две сим-карты;

Работа в сетях передачи данных 4-го поколения 4G LTE;

Отличные технические характеристики при доступной стоимости гаджета;

Стабильная производительная операционная система;

Высокое качество комплектующих и материалов корпуса.

Также стоит отметить наличие официальной 12-месячной гарантии и широкую сеть сервисных центров, включающую более 200 представительств по всей России. Благодаря таким достоинствам смартфоны бренда были положительно встречены экспертами рынка.

В декабре 2015 года коллектив журнала Forbes в номинации "Смартфон года" отдает победу модели Wileyfox Swift;

В феврале 2016 года компания Wileyfox становится победителем в номинации Manufacturer of the year престижной британской премии Mobile News Awards-2016;

В октябре 2016 года модель Wileyfox Spark+ становится победителем в номинации "Лучший смартфон до 10 тысяч рублей" по версии авторитетного ресурса Hi-Tech Mail.ru.

Смартфон Wileyfox Swift 2

Эта модель получила IPS 2.5D экран с диагональю 5 дюймов и поддержкой HD формата. Дисплей обеспечивает качественную передачу изображения даже при широких углах обзора (до 178°). Аппарат получил корпус из современного и высокотехнологичного сплава алюминия, который отличается высокой прочностью и легкостью. На борту Wileyfox Swift 2 установлен сканер отпечатков пальцев и модуль NFC, также установлены и навигационные модули Glonass, GPS и Assisted GPS.

Аппаратная база модели построена на производительном 8-ядерном процессоре Qualcomm Snapdragon 430 MSM8937 с частотой 1.4 ГГц. Телефон получил 2 Гб оперативной и 32 Гб встроенной памяти, поддерживается работа с картами microSDXC объемом до 64 Гб. Качественные снимки можно получить с помощью основной 16-мегапиксельной камеры. Для режима видеосвязи и селфи-снимков предусмотрен модуль фронтальной камеры с разрешением в 8 Мп.

Модель доступна для заказа на официальном сайте по цене в 9 990 рублей. Это один из самых доступных смартфонов, оснащенных сканером отпечатков пальцев.

Заключение

Сегодня модули сканеров отпечатков пальцев встречаются в большинстве современных Android смартфонов. Они становятся прекрасной альтернативой сложным паролям. Разблокировка устройства и получение доступа к его функциям при помощи отпечатка пальца - это быстро, удобно и безопасно.

В смартфонах уже стал чем-то привычным. Для владельца мобильного телефона наличие сканера – показатель того, что производитель заботится об удобстве и безопасности своих пользователей. Впрочем, современные дактилоскопы используют не только для повышения безопасности устройства – у этих модулей со временем появилось множество самых разных функций.

С начала года на белорусский рынок вышло несколько новинок компании Huawei. Мы остановимся на трех последних: флагманском смартфоне бизнес-класса Mate 8 и смартфонах серии G – GR5 и G8, которые, как и флагман, оснащаются сканерами отпечатков пальцев . Причем сканеры эти – адаптивные, то есть их точность повышается с каждым распознанным отпечатком.

О том, что же могут дактилоскопические датчики смартфонов Mate 8, GR5 и G8, мы и расскажем в нашем обзоре.

1) Доступ к личным файлам

Современный смартфон – это телефон, органайзер, камера, а также полноценный рабочий диск, на котором могут храниться важные файлы и личная информация. Надежно защитить свои документы и фото можно с помощью сканера отпечатка пальца . Для этого в настройках сканера надо зайти в «Доступ в личное» и включить соответствующие разрешения.

2) Разблокировка приложений

Уберечь смартфон от несанкционированного доступа со стороны детей бывает непросто. В новостях то и дело мелькают истории, в которых ребенок закупил в онлайн-магазине вещей или пару танков на круглую сумму. Чтобы избежать подобных неприятностей, но и не прятать свой телефон от детей, доступ к таким приложениям лучше настроить через подтверждение отпечатка пальца. Для этого в настройках сканера нужно включить «Доступ к заблокированным приложениям».

3) Мгновенная разблокировка смартфона

В смартфонах Mate 8, GR5 и G8 компания Huawei сократила время срабатывания датчика отпечатков пальцев до 0.5 с. Всего одно касание – и смартфон разблокирован. Очень быстро и удобно – не нужно каждый раз вспоминать комбинацию из букв и цифр.

Дактилоскопический датчик оказывается удобнее и графического ключа, ведь рисовать сложные рисунки на экране – долго, а простые не слишком надежны, да и повторить их не составляет большого труда.

4) Ответ на входящий вызов

Чтобы ответить на входящий вызов, мы чаще всего используем две руки: в одну берем смартфон, а пальцем второй проводим по экрану. Но иногда второпях или пытаясь ответить на вызов одной рукой, мы можем случайно сбросить важный звонок. Со сканером отпечатков пальцев на смартфонах Huawei Mate 8, GR5 и G8 ответить на входящий вызов можно, просто приложив палец к сенсору и удерживая его, пока не начнется разговор.

5) Использование сканера отпечатков для фотосъемки

В открытом приложении «Камера» дактилоскопический датчик можно использовать как кнопку спуска затвора.

Выбрав подходящий ракурс, надо приложить палец к сканеру и удерживать его. Для тех, кто часто пользуется фотоаппаратом, такой способ может оказаться удобнее, чем касание экрана большим пальцем.

При съемке селфи сканер и вовсе незаменим. В этом случае смартфон удобно лежит в руке, а кнопка сенсора находится аккурат под указательным пальцем.

6) Сканер или тачпад для смартфона?

Возможность использовать сканер отпечатков пальцев в качестве своеобразного тачпада – еще одна необычная функция смартфонов.

Mate 8, GR5 и G8 можно настроить на выполнение возврата на один шаг назад при касании датчика. Удержание пальца на сенсоре вернет пользователя на главный экран, а свайп по сканеру снизу вверх вызовет диспетчер приложений. Вызов шторки – это свайп сверху вниз. Чтобы закрыть ее, нужно совершить обратное движение пальца по датчику.

Такая вот своеобразная альтернатива наэкранным клавишам смартфона для тех, кто ищет разнообразие.

7) Выключение будильника

С помощью дактилоскопического датчика можно выключить будильник, даже не открывая глаза. Принцип действия такой же, как и при фотографировании или ответе на звонок: подушечка пальца прикладывается к сканеру и удерживается на нем, пока сигнал не прекратиться. Выключили? Тогда пора все же проснуться.

8) Подтверждение оплаты и аутентификация на сайтах

Со сканером отпечатков пальцев можно мгновенно войти на сайт, подтвердить покупки в интернет-магазине или онлайн-сервисе. Пожалуй, именно эта функция больше всего повлияла на быстрое распространение дактилоскопов в смартфонах.

В прошлом году поддержка подтверждения оплаты с помощью сканера отпечатка появилась и в Google Play.

Дактилоскопические датчики в смартфонах Huawei постепенно становятся такой же привычной частью, как модуль Wi-Fi . Точность и скорость распознавания этих сканеров обеспечивает максимум комфорта при работе со своими персональными устройствами.

Использовать ли сканер отпечатков пальцев для оплаты и аутентификации или применять для этого сложные пароли, каждый решает сам. Но всего за два года удобство и выгоды от работы с этими сенсорами оценили и пользователи, и производители.

У незнающего человека складывается впечатление, что покупка девайса с дактилоскопическим датчиком вызовет у него только положительные эмоции. Но практика показывает, что это не всегда так. В сегодняшней статье мы объясним, почему некоторые люди не используют сканер отпечатков пальцев - почему он им кажется бесполезным. Но нельзя не заметить, что у датчика есть и ряд преимуществ - о них мы тоже поговорим.

Под словами «дактилоскопический датчик» мы подразумеваем маленький сканер, который распознаёт узор на коже прикладываемого к нему пальца. Раньше подобный датчик был слишком дорогим, в связи с чем он применялся только в банках, а также в каких-нибудь правительственных и военных учреждениях. Да и размеры сканера были чересчур велики, из-за чего никто из производителей смартфонов даже не помышлял о его внедрении. Но технологии развиваются - примерно с 2015 года этим элементом начали оснащаться все флагманы. Более того, стоимость сканера отпечатков пальцев резко снизилась, из-за чего он стал появляться и в не самых дорогих устройствах.

Pantech GI100 – первый мобильный телефон со сканером отпечатков пальцев

В первую очередь дактилоскопический датчик призван защитить содержимое смартфона от посторонних глаз. Если другой человек возьмет ваше устройство в руки, то дальше экрана блокировки он зайти не сможет. Отпечаток любого из его пальцев будет другим, в связи с чем разблокировать аппарат он не сможет. В теории сканер можно обмануть. Но это настолько трудоёмкий процесс, что справиться с ним могут только спецслужбы, да и то не всегда.

Именно с iPhone 5S началось массовое внедрение дактилоскопических датчиков

Также такой датчик используется в обеспечении безопасности платежей. Если раньше для подтверждения оплаты вводился пароль, то теперь его запоминать не нужно - достаточно приложить палец к сканеру. Это очень удобно! В том же Play Market люди не включают подтверждение платежа паролем, так как они его попросту забывают. В результате потом они сталкиваются с тем, что их дети порой совершенно неосознанно совершают множество покупок платных приложений и игр. С помощью сканера отпечатков пальцев такая проблема решается в корне!

Основные преимущества

Давайте выясним, чем хороши смартфоны со сканером отпечатков пальцев.

Как уже сказано выше, ваш ребенок не сможет неосознанно что-то купить в Google Play , так как для этого ему понадобится приложить ваш палец к датчику. Конечно, умный ребенок обойдет проблему, воспользовавшись вашей рукой, когда вы спите. Но детям в таком возрасте лучше предоставить их собственный планшет или смартфон, к аккаунту которого не будет привязана банковская карта.
Время разблокировки при помощи отпечатка пальца значительно сокращается. Удивительно, но некоторые дактилоскопические датчики срабатывают очень быстро. Гораздо быстрее, чем если бы вы проводили пальцем по экрану.
Посторонний человек не сможет получить доступ к информации, содержащейся в памяти смартфона. А если вы задействуете функцию шифрования, то злоумышленнику будет недоступна и карта памяти, даже если он её вставит в кардридер своего компьютера.
В Android 6.0 поддержка дактилоскопического датчика внедрена на уровне операционной системы. Это значит, что вы можете использовать отпечаток пальца в самых разных приложениях . Например, это можно делать в браузере, авторизовываясь на сайтах без ввода логина и пароля. Опять же, это идеальный вариант для тех людей, которые не хотят держать в памяти множество различных паролей - отпечаток пальца заменяет собой их все.

Недостатки датчика

Конечно же, как и любая новая технология, сканер отпечатков пальцев обладает рядом недостатков.

В недорогие смартфоны встраиваются бюджетные датчики, принадлежащие к первым поколениям данной технологии. Они обрабатывают информацию достаточно долго - порой вплоть до одной или даже полутора секунд. Бывают случаи, когда отпечаток не распознаётся с первого раза . Если в распоряжении вашего девайса именно такой датчик, то вам быстро надоест использовать для разблокировки именно его. Уже через несколько дней вы предпочтёте другие способы, так как они позволяют тратить на процесс меньше времени.
Сканер отпечатков пальцев не нужен планшету, если им пользуется несколько членов семьи . Конечно, современные датчики позволяют внести в память отпечатки нескольких пальцев. Но даже с такой возможностью могут возникнуть проблемы, когда устройством захочет воспользоваться ребенок. Каждая разблокировка будет требовать прикладывание пальца к сканеру. И не факт, что маленькие мальчики малыша будут стабильно распознаваться. Если устройство предназначено для всей семьи, то в большинстве случаев сканер отпечатков пальцев будет отключаться, так как он привносит дополнительные сложности.
В том, что вашим смартфоном не сможет воспользоваться другой человек, кроются не только достоинства. Если с вами что-то случится, то оказавшиеся рядом люди, медицинская бригада или полицейские не смогут позвонить вашим родственникам , так как они попросту не смогут разблокировать ваш телефон. Впрочем, о всяческих неприятностях думать никому не хочется.
В смартфонах от Apple все отпечатки пальцев хранятся в зашифрованном виде. А вот на устройствах с Android до некоторых пор ситуация обстояла гораздо хуже. Все эти данных на них хранились в локальной памяти, в незащищенном виде . Некоторые хакеры при большом желании могут получить доступ к этой информации. К счастью, в новых смартфонах эта проблема решена.

Подведение итогов

Некоторым людям указанные выше недостатки могут показаться надуманными. Но на самом деле это не так. Хотя никто не будет спорить с тем, что достоинств у смартфонов со сканером отпечатков пальцев больше. Неспроста компания Google внедрила в свою операционную систему поддержку дактилоскопического датчика на самом глубоком уровне. Не исключено, что в будущем им будут оснащаться даже самые дешевые смартфоны.

Ну а пока обязательно читайте отзывы на тот аппарат, который вы желаете приобрести. Если он оснащен стареньким датчиком, то пользователи обязательно отметят факт долгой разблокировки при помощи отпечатка пальца. В таком случае лучше рассмотреть какую-нибудь другую модель, чуть более современную.

Количество vs качество

Сегодня Apple ставит датчики Touch ID практически во все устройства (за исключением линейки iPod Touch), в то время как производители смартфонов на Android получили возможность доступа к нужному API только с выходом Android 6.0, под управлением которой сейчас работает порядка 15% устройств. Попробуем разобраться, насколько безопасен дактилоскопический метод аутентификации и имеет ли практический смысл его использование.

Соблюдая исторический порядок, начнем мы, пожалуй, с Apple.

Touch ID и Secure Enclave: сладкая парочка

Три года назад проблемой Apple, уже в те времена начинавшей обращать внимание на безопасность данных, было то, что пользователи в массе своей не желали каким-либо образом защищать собственные устройства. Вводить PIN-код для разблокировки телефона? Это долго и неудобно. Посмотрев на ситуацию, в Apple решили не заставлять людей использовать коды блокировки, а попросту максимально упростить процесс разблокировки. Основная идея технологии Touch ID вовсе не в том, чтобы сделать безопаснее твой конкретный аппарат. Идея в том, чтобы сделать безопасность достаточно удобной и привлекательной для основной массы пользователей. И своей цели компания добилась.

Touch ID - это уникальный программно-аппаратный комплекс, и слово «уникальный» здесь не несет рекламного оттенка: каждый датчик в процессе производства проходит настройку для работы с конкретным устройством. Помнишь скандал с «ошибкой 53»? Именно эта особенность стала камнем преткновения, который блокировал работу устройств с замененным в кустарных условиях датчиком отпечатков пальцев.

Где хранятся отпечатки пальцев

Казалось бы, необходимость хранить данные отпечатков в виде односторонней хеш-функции очевидна, но тебе это только кажется: разработчики HTC One Max решили, что хранить отпечатки можно в виде картинок в самой обычной папке в памяти устройства. Чем бы ни думали разработчики HTC, инженеры Apple такой ошибки не совершили: сканированный отпечаток пропускается через хеш-функцию и сохраняется в Secure Enclave - защищенном от доступа извне микрокомпьютере. Отдельно отмечу, что эти данные не попадают в iCloud и не передаются на сервер компании.

Что интересно, даже односторонние хеш-функции отпечатков зашифрованы, причем ключи шифрования вычисляются во время загрузки устройства на основе уникального аппаратного ключа (который также хранится внутри Secure Enclave и не может быть оттуда извлечен) и кода блокировки, который вводит пользователь. Расшифрованные дактилоскопические данные хранятся только в оперативной памяти устройства и никогда не сохраняются на диск. При этом система время от времени удаляет данные отпечатков даже из оперативной памяти устройства, вынуждая пользователя авторизоваться с помощью кода блокировки (который, напомним, даст системе возможность расшифровать данные отпечатков и возобновить работу датчика Touch ID).

Когда и почему iOS удаляет данные отпечатков из оперативной памяти

Пожалуй, самое интересное в системе безопасности iOS - это именно вопрос о том, при каких обстоятельствах iOS удалит данные отпечатков из оперативной памяти устройства и заставит пользователя заново авторизоваться с помощью кода разблокировки. Но для начала подумаем, зачем Apple вообще понадобилось периодически удалять отпечатки?

В компании отлично понимают (и понимали три года назад), что любую биометрическую систему можно обмануть. Да, в Apple разработали прекрасные дактилоскопические сканеры, обойти которые далеко не так просто, как датчик, к примеру, Samsung Galaxy S5. Но при этом все-таки можно. В конце концов, владельца можно заставить приложить палец для разблокирования телефона - вот только в рамках американской правовой системы для этого требуется ордер, на получение которого уходит время… по истечении которого телефон удалит из памяти данные отпечатков и не позволит разблокировать устройство по отпечатку пальца.

Звучит как натяжка? Попахивает теорией заговора? Нет, просто Apple очень не понравилась попытка давления со стороны правоохранительных органов, в ответ на которое она и ввела эту меру: Apple adds another rule forcing iPhone and iPad users to employ a passcode to unlock their device .

Но не будем отвлекаться, а посмотрим внимательно на условия, при которых система блокирует работу Touch ID и вынуждает авторизоваться с помощью кода блокировки. Датчик Touch ID выключается, а данные отпечатков удаляются из памяти устройства при соблюдении любого из следующих условий:

телефон выключен или перезагружен;
пользователь добавляет данные еще одного пальца;
телефон получает команду удаленной блокировки через Find My iPhone;
было пять безуспешных попыток разблокирования с помощью отпечатка подряд;
устройство ни разу не разблокировалось в течение двух суток;
антиполицай: прошло более шести суток с момента последнего ввода кода блокировки, а само устройство не было разблокировано датчиком Touch ID в течение последних восьми часов.

Смысл последнего пункта нужно пояснить. По мнению сайта PhoneArena, он «может усложнить работу правоохранительных органов». Я выразился бы более уверенно, ведь последний пункт был введен сразу после нашумевшего процесса с террористом из Сан-Бернардино, когда на Apple оказывалось беспрецедентное давление.

Как обойти сканер отпечатков пальцев

Если речь идет о взломе Touch ID, то обмануть датчик сложно, но можно. Для обмана современных датчиков тебе придется создать трехмерную модель пальца, причем из правильного материала. На старых устройствах (iPhone 5s, iPad mini 3) обойти датчик заметно проще. К примеру, команда немецких хакеров смогла провести датчик iPhone 5s через два дня после выхода устройства на рынок, попросту распечатав оригинальный отпечаток пальца с разрешением 2400 dpi.

Но перед тем, как приступать к моделированию отпечатка, тебе необходимо позаботиться о сохранности данных на устройстве, а также о том, чтобы данные отпечатка не успели «протухнуть».

Действовать нужно четко и быстро: у тебя минимум времени.

Итак, к тебе в руки попал телефон в неизвестном состоянии. Не трогай кнопку Touch ID! Если телефон заблокирован (а он, скорее всего, заблокирован), ты напрасно потратишь одну попытку из пяти. Проверь состояние устройства коротким нажатием кнопки питания.
Если устройство заблокировано, изолируй его от внешних радиосетей, поместив его в клетку Фарадея (в домашних условиях ее роль выполнит обычная микроволновка. Выключенная микроволновка!). Не забудь поставить его на зарядку, даже если ее роль будет выполнять внешний аккумулятор. Все это делается для того, чтобы оградить устройство от команд по протоколу Find My iPhone, которые позволят как дистанционно заблокировать устройство, так и уничтожить его содержимое. (Думаешь, эти меры очевидны? Как бы не так! Науке известны как минимум два нашумевших случая, когда полицейские допускали удаленное уничтожение данных с уже конфискованных устройств.)
А вот если устройство разблокировано, в твоих силах не позволить ему заблокировать экран. Для этого просто отключи автоматическую блокировку (в отличие от процедуры снятия кода блокировки, для отключения автоматической блокировки никакой код тебе вводить не потребуется).
Если устройство было заблокировано, у тебя есть максимум 48 часов (на самом деле меньше) на попытки обмануть датчик отпечатков.
Обрати внимание: все манипуляции с устройством должны проводиться исключительно в среде, защищенной от радиоволн (сетей Wi-Fi и сотовых сетей). Для срабатывания Find My iPhone достаточно пары секунд.
Если датчик отпечатков удалось обмануть, отключи автоматическую блокировку экрана (см. пункт 3). Имей в виду: попытки добавить еще один отпечаток в настройках или сменить код блокировки не пройдут - для этих операций система всегда потребует ввести код.

Как это использовать?

Допустим, у тебя получилось обмануть датчик отпечатка пальцев. Что дальше? iOS - закрытая система, а вся память устройства будет зашифрована. Варианты?

Установка джейлбрейка: нет. Для взлома 64-битного iPhone или iPad тебе в любом случае потребуется ввести код блокировки (а в некоторых случаях еще и отключить код блокировки в настройках).
Физическое извлечение данных: можно попробовать. Если джейлбрейк уже установлен, ты сможешь извлечь большую часть данных, но не сможешь расшифровать keychain. А вот если джейлбрейка нет, то ничего поделать не получится - для его установки тебе потребуется код блокировки.
iCloud: возможно. Разблокировав устройство, ты сможешь заставить его сохранить свежую резервную копию в iCloud (Settings –> iCloud –> Backup –> Backup now). Помни, однако, что для извлечения этих данных из облака тебе понадобится пароль от Apple ID, а если в учетке активирована двухфакторная аутентификация - то и доступ ко второму фактору (в роли которого, впрочем, может выступить исследуемое устройство). Важный момент: тебе придется подключить устройство к Wi-Fi, в результате чего вместо резервной копии на устройство может прилететь команда блокировки или уничтожения данных.
Резервная копия iTunes: пожалуй, это единственное, что сделать можно и нужно. Разблокированное устройство легко подключается к iTunes, с помощью которого создается резервная копия данных на твоем компьютере. Дальнейшее - дело техники. Один момент: пароль на резервную копию. Если он установлен, тебе придется его взломать (например, с помощью Elcomsoft Phone Breaker). А вот если он не установлен - обязательно установи свой! Простейшего 123 будет вполне достаточно. Из резервной копии, зашифрованной паролем, ты сможешь извлечь все данные, а из незашифрованной - все, кроме keychain. Поскольку в keychain хранится все самое интересное, установить временный пароль перед снятием резервной копии будет весьма полезно.

Итог

В Apple смогли с первой же попытки создать завершенную и очень удачную схему защиты. Датчик отпечатков удачно вписался в общую концепцию. Программным способом обойти эту защиту невозможно, времени на любые попытки обмануть датчик у хакера совсем немного, а результат на новых устройствах не гарантирован. Однозначно - в компании добились своей цели.

Отпечатки пальцев и Android

Перейдем к исследованию дактилоскопической аутентификации в устройствах под управлением Android. Разобрав очень удачную реализацию от Apple, посмотрим внимательно на состояние дел в лагере конкурентов.

Google Android 4.x–5.1.1: все очень грустно

Первые устройства со встроенными дактилоскопическими датчиками стали появляться довольно давно, еще во времена Android 4.4. На сегодняшний день их уже очень много: это Samsung Galaxy S5, S6, S7, Motorola Moto Z, Sony Xperia Z5, LG G5, Huawei Ascend Mate 7 и последующие, Meizu Pro 5 - и это далеко не все. Вот только не в каждом устройстве датчик отпечатков используется правильным образом. Связано это в первую очередь с тем, что вплоть до версии Android 6.0 в системе не существовало универсального API для дактилоскопической аутентификации. Нет API - нет и формальных требований , и, соответственно, нет никакой сертификации со стороны Google.

При полном отсутствии внешнего контроля производители нагородили такое… в страшном сне не приснится. Например, разработчики HTC One Max экстерном сдали экзамен по курсу «Android за 21 день» и реализовали замечательную систему, которая хранит полноценные копии отпечатков пальцев в публично доступном каталоге в несжатом (не говоря уже о шифровании) формате. Пожалуй, в инструкциях по «взлому» этой системы нет никакой нужды. Уточню только, что данные хранятся в файле /data/dbgraw.bmp, причем для твоего удобства разрешение доступа выставлено 0666.

Пример не единичный. Samsung Galaxy S5 вышел с Android 4.4 на борту. В скором времени хакерам удалось получить доступ к сканеру отпечатков и успешно обойти защиту.

До выхода шестой версии Android производители успели выпустить массу устройств, к которым безграмотно прикрутили датчики отпечатков. Ломать их даже неинтересно, до того там все уныло. Понятно, что долго терпеть такую ситуацию в Google не могли. Они и не стали.

Android 6.0: Fingerprint API и Nexus Imprint

С выходом Android 6.0 в Google не только разработали собственный API для аутентификации по отпечаткам пальцев, но и обновили Compatibility Definition Document, которому обязаны следовать все производители, желающие сертифицировать свои устройства для установки сервисов Google (это очень важный момент, о нем чуть позже).

Было выпущено сразу два референсных устройства: Nexus 5X и Nexus 6P. В них - и неотключаемое шифрование раздела данных, и правильная реализация датчиков отпечатков, получившая название Nexus Imprint.

Итак, чего же требует Google от производителей для получения сертификата соответствия? В отличие от ситуации с обязательным шифрованием на Android 5.0, на сей раз список требований не допускает двойных толкований. Переведем выдержку из .

7.3.10. Датчик отпечатков пальцев

В устройствах, в которых возможно использование блокировки экрана, РЕКОМЕНДУЕТСЯ использование датчика отпечатков пальцев. Требования к устройствам, оборудованным таким датчиком и предоставляющим доступ к API сторонним разработчикам:

ОБЯЗАТЕЛЬНО декларировать поддержку android.hardware.fingerprint.
ОБЯЗАТЕЛЬНО полная реализация fingerprint API из документации к Android SDK .
ОБЯЗАТЕЛЬНО иметь уровень ложноположительных срабатываний менее 0,002%.
НАСТОЙЧИВО РЕКОМЕНДУЕТСЯ уровень ложноотрицательных срабатываний менее 10%, задержка срабатывания менее 1 секунды (для 1 сохраненного отпечатка).
ОБЯЗАТЕЛЬНО ограничивать скорость попыток 30-секундной задержкой после 5 неудачных попыток.
ОБЯЗАТЕЛЬНО иметь аппаратное безопасное хранилище, а верификацию отпечатков проводить исключительно в доверенной зоне Trusted Execution Environment (TEE) или на выделенном процессоре с безопасным каналом связи с TEE. (На этом погорел Samsung S5, в котором с безопасным каналом связи была проблема )
ОБЯЗАТЕЛЬНО шифровать данные отпечатков таким образом, чтобы доступ к ним невозможно было получить за пределами Trusted Execution Environment (TEE) согласно Android Open Source Project .
ОБЯЗАТЕЛЬНО не разрешать добавлять отпечатки без установления доверенной цепочки (пользователь должен добавить или верифицировать PIN/паттерн/пароль через TEE согласно Android Open Source).
НЕ ПОЗВОЛЯТЬ сторонним приложениям различать отдельные отпечатки.
ОБЯЗАТЕЛЬНО корректно обрабатывать флаг DevicePolicyManager.KEYGUARD_DISABLE_FINGERPRINT.
ВСЕ ОПИСАННЫЕ ВЫШЕ ТРЕБОВАНИЯ ОБЯЗАТЕЛЬНЫ при обновлении до Android 6.0, при этом данные отпечатков должны быть или мигрированы безопасным образом, или сброшены.
ЖЕЛАТЕЛЬНО использовать иконку Android Fingerprint из Android Open Source Project.

Как видим, документ не подразумевает двойных толкований. Производители, желающие сертифицировать устройства на базе Android 6.0 и выше, оборудованные датчиками отпечатков, должны полностью выполнить все требования. Более того: устройства, которые обновляются на Android 6.0, также обязаны соответствовать новым требованиям (и, соответственно, проходить сертификацию).

В другой части документа приведено требование обязательно включать шифрование при использовании безопасной блокировки экрана (в том числе датчика отпечатков пальцев). Как видим, в теории дела обстоят неплохо. А что на самом деле?

Android Smart Lock

А на самом деле в Android до сих пор есть ряд зияющих дыр в безопасности, позволяющих не просто обходить, а обходить на раз плюнуть все эти отпечатки и пароли. Одна из таких дыр - система Android Smart Lock, с помощью которой можно автоматически разблокировать телефон при совпадении некоторых внешних факторов. К примеру, многие пользователи разрешают автоматическую разблокировку дома, забывая о том, что точность позиционирования далеко не идеальна и понятие «дом» для телефона будет охватывать 80-метровый радиус. Многие активируют разблокировку доверенным устройством Bluetooth или включают псевдобиометрическую разблокировку по снимку лица (обходится довольно легко демонстрацией видеоролика или трехмерной модели).

Что интересно, никакой необходимости в Smart Lock при наличии работоспособного датчика отпечатков нет: экран в любом случае включается и разблокируется нажатием одной кнопки. Почему в Compatibility Definition нет требования отключать Smart Lock при активном датчике отпечатков? Загадка. Но ты можешь использовать эту систему для разблокирования устройства. Только имей в виду, что Smart Lock не будет активна сразу после перезагрузки устройства; для активации системы устройство нужно будет разблокировать паролем или паттерном хотя бы раз.

Наши китайские друзья

А как обстоят дела в многочисленных китайских телефонах, которые тоже идут с датчиками отпечатков? Там все очень по-разному.

Выше мы говорили о требованиях Google, изложенных в Android Compatibility Document. Если производитель хочет сертифицировать свои устройства для установки на них сервисов Google, его устройство под управлением конкретной версии прошивки должно пройти сертификацию в одной из лабораторий.

В Китае Google под запретом, и многие полуподвальные производители совершенно не собираются заморачиваться с ненужными сертификациями. Да ты и сам знаешь, с какими прошивками зачастую приходят устройства из Китая. В угоду производительности шифрование, как правило, не включается даже в прошивках на основе Android 6.0, а загрузчик не блокируется принципиально (в случае с процессорами MediaTek) или может быть легко разблокирован. Соответственно, есть там датчик отпечатков или нет - не играет ни малейшей роли.

Даже если шифрование будет включено пользователем (маловероятно в случае дешевых устройств, но все же), у пользователя нет никакой гарантии, что датчик отпечатков интегрирован правильным образом. Особенно это касается устройств, которые продавались с Android 5 и более ранними версиями на борту, а обновление до 6-й версии Android получили позднее.

Из этого правила бывают исключения. Все международные модели Huawei, Lenovo в обязательном порядке сертифицируются Google (а вот о специфически китайских моделях этого сказать нельзя). Интересна ситуация со смартфонами LeEco, которые продаются в Китае и пытаются завоевать внешние рынки. В случае с LeEco для одной и той же модели часто существуют как чисто китайские, так и международные прошивки. Отличаются они далеко не только предустановленным магазином Google Play, списком доступных языков и наличием/отсутствием «китайского мусора». В случае с международными прошивками (Индия, США, Россия) компания формально сертифицирует устройство для установки Google Play Services.

В частности, в международных прошивках LeEco на основе Android 6.0 (например, для Le2 Max) активируется (и не отключается) шифрование раздела данных - в полном соответствии с требованиями Android Compatibility Document. Многими пользователями это воспринимается как неудобство, и они пытаются перейти с таких прошивок на что-то другое, основанное на китайских сборках, что в свете разблокированного загрузчика полностью обесценивает всю модель безопасности.

Как взломать сканер отпечатков пальцев.

Взлом датчика отпечатков для Android подразумевает имитацию пальца, с помощью которого можно разблокировать смартфон. Насколько подробной и качественной должна быть имитация, из какого материала выполнена - зависит от технологии, на которой построен датчик конкретной модели смартфона.

Так, ультразвуковые датчики бесполезно пытаться обмануть с помощью отпечатка, распечатанного с высоким разрешением на специальной токопроводящей бумаге, - но стандартные емкостные сканеры таким образом перехитрить можно .

А вот ультразвуковой датчик обманывается с помощью пальца, отпечатанного на 3D-принтере, причем материал особого значения не имеет. Наконец, практически любой датчик примет за настоящий накладной отпечаток, выполненный из тонкого слоя токопроводящего материала и надетый поверх пальца.

Наверное, о том, что для разблокирования телефона, оборудованного дактилоскопическим датчиком, можно использовать палец спящего, бессознательного человека или даже трупа (полиция пользуется этим способом постоянно), упоминать нет необходимости.

А вот о том, что в некоторых странах правительства собирают базы данных отпечатков пальцев своих и не только своих граждан (когда-нибудь получал американскую визу?), упомянуть необходимо. И если сейчас законодательные ограничения не позволяют использовать эти базы для разблокирования телефонов просто по подозрению, то в будущем я такой гарантии не дам.

Сравнение с Touch ID

Напрямую сравнить безопасность Apple Touch ID с ситуацией в мире Android не получится: если у Apple устройств единицы, то смартфонов на Android, наоборот, слишком много. В них могут использоваться самые разные датчики, основанные на разнообразных технологиях (от емкостных и оптических до ультразвуковых). Для разных датчиков подбирают разные технологии обхода. К примеру, для Samsung Galaxy S6 вполне срабатывает финт с разблокированием телефона моделью пальца, напечатанной на 3D-принтере из самого обычного пластика (с Apple Touch ID такой простой трюк не пройдет; для печати нужно будет использовать материал, обладающий особыми свойствами). Некоторые другие устройства легко обманываются распечатанными с высоким разрешением картинками.

А вот сравнение с Nexus Imprint вполне имеет смысл. В Nexus 5X и 6P Google использовал образцово-показательный подход к безопасности. Это и неотключаемое шифрование раздела данных, и грамотная интеграция датчиков отпечатков, да и сами датчики выбраны не абы как.

В устройствах сторонних производителей могут использоваться недостаточно безопасные датчики, могут зиять откровенные дыры в безопасности (несмотря на формальное соответствие требованиям Android Compatibility Definition).

Как защититься от взлома сканера отпечатков пальцев

Прочитал статью и твердо решил отключить злосчастный датчик в своем устройстве, использовав вместо него сложный буквенно-цифровой пароль? Не спеши. На самом деле все не так плохо. В случае с относительно современными устройствами Apple (начиная с iPhone 6, iPad mini 4, iPad Air) взлом дактилоскопического датчика тебе не грозит: даже если твой отпечаток сумеют отсканировать в достаточно высоком разрешении, времени на то, чтобы его использовать, у злоумышленника будет совсем немного. Правоохранительные органы могут заставить тебя разблокировать телефон отпечатком (и в отличие от разблокировки паролем они имеют на это полное право), но для этого действия им потребуется получить специальный ордер, в котором будет оговорена вся процедура. На получение ордера нужно время, за которое данные отпечатка в твоем iPhone успеют «протухнуть».

А вот если у тебя смартфон на Android… Включи шифрование. Без него данные с твоего телефона сольют безо всяких датчиков. Отключи Smart Lock - это зияющая дыра в безопасности. Убедись, что твой аппарат сертифицирован Google и работает под управлением Android 6.0 или более новой системы. Если это не так - я бы датчик отключил от греха подальше. Наконец, не поленись поискать информацию о том, был ли взломан датчик отпечатков для твоего устройства и если был - просто или сложно это сделать. Принимай решение в зависимости от того, насколько лично тебя устраивает сложность взлома дактилоскопического датчика потенциальным злоумышленником именно на твоем устройстве.

Заключение

Дактилоскопическая аутентификация - не панацея. Ее основное предназначение не в том, чтобы сделать более безопасным конкретно твое устройство, а в том, чтобы снизить неудобства, связанные с безопасной блокировкой телефона, и таким образом убедить основную массу пользователей все-таки блокировать свои устройства. У Apple - получилось. В Android ситуация сложнее: референсная система Nexus Imprint работает идеально, практически полностью копируя методы Touch ID. У других производителей дела обстоят не так радужно. Качество и безопасность датчиков временами вызывают сомнения, а в устройствах под управлением Android 5.1 и более ранних версий дактилоскопические датчики и вовсе остаются открытой дырой в безопасности. В случае с китайскими устройствами с разблокированным загрузчиком наличие дактилоскопического датчика никак не ухудшит и без того отсутствующую безопасность (впрочем, может и ухудшить: если попавший в твои руки телефон включен, а раздел данных зашифрован, то обман такого датчика - отличный способ обойти шифрование).

Last updated by at Январь 27, 2017 .