حسگر اثر انگشت چیست و چگونه کار می کند؟

حسگر اثر انگشت (Fingerprint Scanner) یکی از تکنولوژی‌هایی بود که به سرعت راه خود را در میان گجت‌های همراه باز کرد. دلیل فراگیر شدن سریع این تکنولوژی نیز آسان‌تر بودن آن نسبت به دیگر روش‌های برقراری امنیت مانند پسوردهای طولانی و کدهای 4 رقمی است. با گجت نیوز همراه باشید تا با چگونگی عملکرد حسگر اثر انگشت آشنا شویم.

حسگر اثر انگشت یک دستگاه ورودی داده‌های دیجیتالی است که اثر انگشت انسان را خوانده و آن را به مجموعه تصاویر 2 بعدی و 3 بعدی قابل پردازش در نرم‌افزارهای اثر انگشت تبدیل می‌کند. با اینکه در ظاهر همه چیز به راحتی انجام شده است، اما ساخت یک دستگاه اسکنر اثر انگشت مطمئن، امن، کوچک، سریع و مقرون به صرفه، به همین راحتی‌ها نیست. در ادامه با انواع اسکنرهای اثر انگشت آشنا می‌شویم.

حسگر اثر انگشت خازنی

در بیشتر گوشی‌های هوشمند از این نوع اسکنر استفاده می‌شود. این نوع اسکنر بر اساس این اصل عمل می‌کند که هرچه فاصله انگشت با اسکنر کمتر باشد، امکان انتقال نیرو بین خازن و پوست دست بیشتر است.

در مقیاس خازن، اثر انگشت مانند تپه و دره است؛ بعضی قسمت‌ها به خازن نزدیک‌اند و بعضی قسمت‌ها از آن دور، و این باعث می‌شود خازن قسمت‌های برجسته و فرورفته پوست دست را مانند نقطه‌های روشن و تاریک پیکسل‌ها ببیند. بدین ترتیب، نتیجه یک تصویری دو بعدی از اثر انگشت است.

عمده ضعف حسگر اثر انگشت خازنی این است که اگر پوست دست کثیف یا خیس باشد، به خوبی عمل نمی‌کند. دلیل این امر نیز این است که در این حالت، رسانایی بین سطوح تغییر کرده است. یکی دیگر از نقاط ضعف این اسکنرها این است که اگر زیر شیشه یا هر چیز دیگری قرار بگیرند کارایی خود را از دست می‌دهند.

حسگر اثر انگشت التراسونیک (Ultrasonic)

این نوع از اسکنرها، نسل جدیدی از حسگرهای اثر انگشت هستند که اگر کارایی مورد نظر را داشته باشند، در آینده می‌توانند جایگزین اسکنرهای خازنی شوند. در این حسگرها از قابلیت 3D به جای قابلیت 2D استفاده می‌شود. این حسگر با استفاده از عملکرد التراساند (سونوگرافی) نقشه‌ای سه‌بعدی از فرورفتگی و برآمدگی‌های پوست دست ایجاد می‌کند.

از مزیت‌های این حسگر این است که نسبت به اسکنر اثر انگشت خازنی دارای دقت بالاتری است، فاصله دست و اسکنر می‌تواند بیشتر باشد، و بر روی فلز و شیشه نیز دارای عملکرد دقیقی است. این بدین معناست که می‌تواند زیر شاسی و شیشه گوشی‌های هوشمند تعبیه شود.

اولین گوشی که این تکنولوژی در آن به کار گرفته شد، گوشی LeEco/LETV Max Pro بود که در نمایشگاه CES 2016 به نمایش درآمد.

اسکنر اثر انگشت نوری (Optical)

این نوع از اسکنرها قدیمی‌تر بوده و تکنولوژی به کار رفته در آنها نیز ساده‌تر است. پستی و بلندی‌های پوست دست توسط نوری که دستگاه به بیرون ساطع می‌کند روشن می‌شود و بدین ترتیب، حسگر نوری عمل می‌کند. این روش، روشی قابل اعتماد و مقرون‌ به‌ صرفه بوده و برای اسکن سطوح وسیع (مثل اسکن چندین اثر انگشت با هم) کاربرد بهتری دارد.

یکی نقاط ضعف این دستگاه‌ها، نیاز آنها به منابع زیاد نوری است. همچنین امنیت آن چنگی به دل نمی‌زند؛ زیرا به‌ جای اثر انگشت واقعی می‌توان از یک تصویر یا یک انگشت ساخته شده توسط پروتز استفاده کرده و بدین ترتیب دستگاه را دور زد. در واقع عملکرد آن مانند عملکرد یک دستگاه فتوکپی است.

جالب است بدانید شرکت Vkansee در سال 2015 یک اسکنر اثر انگشت نوری با رزولوشن 2000DPI برای گوشی‌های همراه ارائه کرد که در نوع خود یکی از برترین تکنولوژی‌ها به حساب می‌آید.

 مقایسه اسکنرهای ایستایی (Static) در مقابل اسکنرهای حرکتی (Swipe)

بیشتر حسگرهای اثر انگشت امروزی، از نوع حسگرهای ایستایی هستند. بدین معنی که شما انگشت خود را بر روی سنسور قرار داده و دستگاه پستی و بلندی‌های پوست شما را به صورت دو بعدی اسکن می‌کند، بدون اینکه نیاز به حرکت دست روی حسگر باشد. از مزیت‎‌های این روش، دقت بالای آن است. عمده ضعف آن نیز گران‌تر بودن این نوع حسگر نسبت به حسگرهای حرکتی است.

حسگر حرکتی آرایه‌ای تک بعدی از حسگرهاست و مانند یک ردیف پیکسل عمل می‌کند. هزینه ساخت این حسگر پایین است اما نیاز است که کاربر حتما انگشت خود را با سرعت ثابتی روی آن حرکت دهد تا بتوان تصویری دو بعدی از اثر انگشت بوجود آورد و این باعث می‌شود دقت آن از دقت اسکنر اثر انگشت ایستایی کمتر باشد.

اما سؤال این است: حسگر اثر انگشت چگونه کار می کند؟

همانطور که گفته شد، خروجی حسگرهای اثر انگشت، تصویری دو بعدی از یک اثر انگشت آماده برای آنالیز است. این تصاویر به‌ صورت رمزنگاری‌ شده در محل امنی از گوشی ذخیره می‌شوند.

برخی شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات (OEMs) از تکنولوژی ARM Trustzone برای نگهداری از تصاویر اسکنرهای اثر انگشت و جلوگیری از دسترسی سایر نرم‌ افزارهای گوشی به آنها استفاده می‌کنند.

تصویر اثر انگشت هرگز نباید از منطقه امن گوشی خارج شده و یا به هیچ سروری منتقل شود. در عوض می‌بایست به صورت کامل و همراه با تمام جزئیات توسط الگوهای خاص برقراری امنیت سیستم جهت مطابقت آن با داده‌های موجود آنالیز گردند. در این صورت، حتی اگر این الگوها توسط هکرها به سرقت روند، امکان استخراج و مهندسی معکوس تصاویر اصلی از آنها وجود نخواهد داشت.

نگرانی‌هایی در خصوص امنیت اثر انگشت

استفاده از اثر انگشت هم می‌تواند امن باشد هم راحت. امروزه اغلب سیستم‌ها بدون استفاده از اسکنر اثر انگشت و به وسیله رمز عبور محافظت می‌شوند. در هر صورت نباید از این نکته غافل بود که امنیت اصلی سیستم شما به وسیله ایجاد رمز عبور قوی و ویژگی ورود دو مرحله‌ای تأمین خواهد شد. به این نکته نیز توجه کنید که حسگر اثر انگشت می‌تواند هک شود، همانگونه که در گذشته نیز بارها هک شده‌ است.