آشنایی با انواع مختلف اسکنر اثر انگشت و نحوه کارکرد آنها
این روزها استفاده از اسکنر اثر انگشت به یک استاندارد برای گوشی‌های هوشمند تبدیل شده است تا جایی که این ویژگی که در ابتدا به مدل‌های پرچمدار اختصاص داشت، به میان‌رده‌ها هم سرایت کرده و از آنجایی که در مقایسه با پترن، پسورد و پین‌کد امنیت بیشتری دارد به نظر می‌رسد در آینده اسمارتفون‌های میان‌رده بیشتری به این سخت‌افزار مجهز شوند.
اسکنر اثر انگشت یک دستگاه ورودی دیجیتال است که اثر انگشت انسان را به صورت تصاویر دو بعدی و سه‌بعدی می‌خواند و این تصاویر، توسط یک نرم‌افزار با یک نمونه اولیه ثبت شده، مطابقت داده می‌شوند. این دیوایس تکنولوژی ساده‌ای دارد، اما در عین حال امن، کوچک، سریع، مقرون به صرفه و کارامد است. اگر می‌خواهید با انواع اسکنر انگشت و عملکرد آنها آشنا شوید با ما در آی‌تی‌رسان همراه باشید:
اسکنر اثر انگشت خازنی:
مبنای کار اسکنر اثر انگشت خازنی بر انتقال جریان الکتریکی بین پوست و خازن قرار دارد و بیشتر از سایر انواع، در ساختار تلفن‌های هوشمند به کار می‌رود به دلیل این که فاصله بین انگشت و اسکنر به اندازه کافی کوتاه بوده و انتقال الکتریسیته بین خازن و پوست به آسانی امکان پذیر است.
در مقیاس خازن‌های اسکنر، برجستگی‌ها و فرورفتگی‌های اثر انگشت مانند تپه و دره به نظر می‌رسند؛ تپه به خازن نزدیک‌تر است و بین آنها جریان الکتریکی قوی‌تری برقرار می‌شود. اگر مجموعه‌ای از این خازن‌ها را داشته باشیم، از تماس آنها با انگشت و تغییرات جریان الکتریکی، پیکسل‌های تیره و روشن و در نتیجه تصویر دو بعدی شکل می‌گیرد و بدیهی است که تعداد خازن‌های اسکنر با رزولوشن تصویر حاصله رابطه مستقیم دارد.
اسکنر اثر انگشت خازنی از امنیت کافی برخوردار است؛ چون فقط با پوست انسان کار می‌کند و نمی‌توان آن را با یک تکه کاغذ پرینت شده گول زد و اگر هم از اثر انگشت قالب بگیریم، نیاز به ماده‌ای داریم که هدایت الکتریکی آن برابر با پوست باشد؛ این کار شاید غیر ممکن نباشد اما قطعا آسان نیست!
این سیستم نقاط ضعفی هم دارد: انگشت باید حتما تمیز و خشک باشد چون آب یا عرق هدایت الکتریکی پوست را تغییر می‌دهد؛ همچنین این نوع اسکنر باید در تماس مستقیم با انگشت قرار گیرد بنابراین از پشت روکش فلزی کار نمی‌کند؛ به همین دلیل است که اسکنرهای اثر انگشت اسمارتفون‌ها کاملا قابل مشاهده هستند.
اسکنر اثر انگشت اولتراسونیک:
تکنولوژی اسکنر اثر انگشت اولتراسونیک جدید است و به احتمال زیاد در آینده توسعه خواهد یافت. این نوع اسکنر بر اساس تولید عکس‌های سه‌بعدی با استفاده از شیارهای اثر انگشت کار می‌کند. با این تکنولوژی که توسط کمپانی کوالکام معرفی شده و تحت عنوان Quallcom Sense ID به ثبت رسیده است، علاوه بر شیارها از تمام حفره‌ها و برجستگی‌های پوست، تصویر سه‌بعدی تهیه می‌شود. این روش از جهاتی مشابه با سونوگرافی سه بعدی نوزاد، اما در مقیاس کوچک‌تر است. مزیت تکنولوژی اولتراسونیک این است که انگشت می‌تواند دور از سنسور قرار گیرد و قرار دادن سنسور پشت یک لایه فلزی یا شیشه‌ای امکان پذیر می‌شود؛ بنابراین سنسور می‌تواند پشت قاب گوشی یا صفحه نمایش پنهان شود. اولین تلفن هوشمند مجهز به اسکنر اثر انگشت از نوع اولتراسونیک، LETV Max Pro از برند LeEco بود که در نمایشگاه CES 2016 ارایه شد.
اسکنر اثر انگشت اپتیکال:
اسکنرهای اپتیکال قدیمی‌ترین نوع اسکنر اثر انگشت هستند و از تکنولوژی ساده‌ای بهره می‌برند: شیارهای انگشت توسط نور روشن شده و از یک سنسور اپتیکال برای خواندن تصویر بدست آمده استفاده می‌شود؛ این روش، ساده، قابل اعتماد و مقرون به صرفه برای اسکن سطوح بزرگ، مانند تمام انگشت‌ها یا کف دست است؛ اما از سوی دیگر به دلیل نیاز به منبع نوری، حجم زیادی را اشغال می‌کنند؛ همچنین امنیت بالایی ندارد و توسط عکس یا یک اثر انگشت قالب گیری شده قابل باز کردن است، چون اساسا تکنولوژی ساده‌ای شبیه به دستگاه‌های فتوکپی دارد. بد نیست بدانید که Vkansee در سال ۲۰۱۵ یک اسکنر اثر انگشت اپتیکال معرفی کرد که بنا بر ادعای این کمپانی رزولوشنی برابر با ۲۰۰۰ نقطه بر اینچ (DPI) داشت و از تکنولوژی‌های زمان خودش برتر بود.
اسکنرهای استاتیک در مقابل انواع سوایپ کردنی:
تمامی اسکنرهایی که توضیح دادیم از نوع استاتیک (ایستا) هستند” یعنی وقتی انگشت خود را روی سطح مدور یا چهارگوش اسکنر قرار می‌دهید به دلیل آرایه دو بعدی سنسور آن، که مجموعه‌ای از پیکسل‌ها را می‌سازد، نیازی به حرکت دادن انگشت نیست. این نوع سنسورها دقیق‌تر بوده و کار با آنها آسان‌تر است اما هزینه ساخت بالاتری دارند.
سنسورهای اثر انگشت سوایپ کردنی آرایه یک بعدی معادل یک خط از پیکسل‌ها را دارند. هزینه ساخت این نوع سنسور پایین است؛ اما برای ایجاد تصویر دو بعدی، کاربر باید انگشت خود را با سرعت ثابت روی آن بکشد و به دلیل تغییر در سرعت سوایپ کردن، احتمال خطا بیشتر می‌شود، بنابراین این نوع سنسورها از دقت کمتری برخوردارند.
سایر انواع سنسورها که در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند:
اسکنر اثر انگشت حرارتی: این نوع اسکنر مشابه انواع خازنی است اما به جای جریان الکتریکی از اختلاف دمای بین برجستگی‌ها و فرورفتگی‌های اثر انگشت برای ایجاد تصویر دو بعدی استفاده می‌کند. برای کارکرد این نوع اسکنر بدن باید به اندازه کافی گرم باشد.
اسکنر اثر انگشت فشاری: این سنسور تفاوت فشار وارد شده از طرف برجستگی‌ها و شیارهای اثر انگشت را ثبت می‌کند؛ این اختلاف بسیار ناچیز است، بنابراین سنسور باید بسیار حساس باشد. از سوی دیگر قرار دادن هر گونه پوشش ( شیشه، فلز و…) حساسیت آن را تحت تاثیر قرار داده و در صورت عدم انجام این کار هم سنسور بدون پوشش، در مقابل ضربه و خش بسیار آسیب پذیر می‌شود.
اسکنر اثر انگشت فرکانس رادیویی (RF): اسکنر RF برای هر کدام از پیکسل‌های تصویر دو بعدی نهایی، یک آنتن کوچک دارد و می‌تواند با نفوذ جزئی به داخل پوست، لایه زیر پوست را اسکن کند (تا حدودی مشابه با سونوگرافی)؛ در نتیجه برای پوستی که آسیب‌دیدگی مختصری دارد هم قابل استفاده است. گفته می‌شود اسکنرهای اثر انگشت محصولات اخیر اپل از این تکنولوژی به همراه تکنولوژی اسکنر خازنی بهره می‌برند.
بعد از اسکن اثر انگشت چه کاری انجام می‌شود؟
گفتیم که نتیجه کار اسکنر اثر انگشت، یک تصویر دو بعدی سیاه و سفید و آماده برای تجزیه و تحلیل است؛ این تصویر به صورت رمزگذاری شده در یک مکان امن داخل اسمارتفون ذخیره می‌شود. برخی از تولید کنندگان از تکنولوژی Trustzone کمپانی ARM استفاده می‌کنند که فایل اسکن اثر انگشت را حتی از دور از دسترس سیستم عامل نگاه می‌دارد تا توسط برنامه‌های توسعه‌دهندگان نرم‌افزاری (به جز اپلیکیش‌های کمپانی سازنده دستگاه) قابل خواندن نباشد.
از لحاظ تئوری، تصویر هیچ‌گاه از منطقه امن دستگاه خارج نمی‌شود و به هیچ سروری هم انتقال نمی‌یابد؛ در عوض تجزیه و تحلیل شده و به یک هیستوگرام خاص و منحصر بفرد برای هر انگشت تبدیل می‌شود و درنتیجه، یک سیستم امنیتی مطمئن برای انطباق اثر انگشت به دست می‌آید. حتی اگر الگوی اثر انگشت توسط هکرها محاسبه شود امکان مهندسی معکوس برای بدست آوردن اثر انگشت اصلی وجود نخواهد داشت.
نگرانی‌های امنیتی مرتبط با اسکنر اثر انگشت:
استفاده از اسکنر اثر انگشت، اغلب باعث افزایش ایمنی و راحتی می‌شود، اما اگر به هر دلیلی این سنسور کار نکند، باید از پسورد جایگزین استفاده نمایید؛ بنابراین از انتخاب پسورد قوی و تایید هویت دو مرحله‌ای غافل نباشید. به یاد داشته باشید که اثر انگشت، هک شدنی بوده و این موضوع قبلا بارها اتفاق افتاده است، حتی با استفاده از یک عکس با کیفیت منتشر شده در فضای مجازی! مشکل اصلی این است که شما می‌توانید پسورد خود را عوض کنید اما عوض کردن اثر انگشت به هیچ‌وجه امکان ندارد. به طور کلی هر یک از روش‌های تامین امنیت نقص‌هایی دارند و استفاده از اسکنر اثر انگشت، در واقع افزودن یک لایه امنیتی است، نه راه حل نهایی! در این خصوص نظرات خود را با ما در میان بگذارید.
نوشته آشنایی با انواع مختلف اسکنر اثر انگشت و نحوه کارکرد آنها اولین بار در - آی‌تی‌رسان پدیدار شد.
