Face ID — bu nədir, üz tanıma necə işləyir

Face ID nədir?

Face ID — istifadəçinin üzünün üçölçülü skan edilməsinə əsaslanan Apple biometrik autentifikasiya sistemidir. İlk dəfə 2017-ci ilin sentyabrında iPhone X-da peyda olub, Apple-ın flaqman cihazlarının biometrik qorunmasının əsas metodu kimi Touch ID-ni əvəz edib. Ön kameradan fotoşəkil üzrə 2D üz tanımadan fərqli olaraq, Face ID 30 000-dən çox görünməz infraqırmızı nöqtəni təhlil edərək dəqiq üz dərinlik xəritəsi qurur.

Sistem Apple A12 və daha yeni çiplərin tərkibində xüsusi neyroprosessor Neural Engine-dən istifadə edir. Neural Engine saniyədə 600 milyard əməliyyat yerinə yetirir, biometrik məlumatları birbaşa cihazda emal edərək buluda ötürmür. Üzün riyazi şablonları şifrələnir və yalnız Secure Enclave-də — iOS əməliyyat sistemindən təcrid olunmuş aparat təhlükəsizlik modulunda saxlanılır.

Face ID TrueDepth kamerası olan bütün Apple cihazlarında dəstəklənir: iPhone X və daha yeniləri (iPhone SE istisna olmaqla), iPad Pro 11" və 12.9" (3-cü nəsil və daha yeniləri), həmçinin müvafiq modulu olan iPad Air və iPad mini. Texnologiya təkcə cihazların blokdan çıxarılması üçün deyil, həm də Apple Pay-də ödənişlərin autorizasiyası, App Store-da alışlar və iCloud Keychain vasitəsilə parolların doldurulması üçün istifadə olunur.

Face ID necə işləyir?

Face ID üç ardıcıl mərhələdən keçir: üzün aşkarlanması, infraqırmızı dərinlik xəritəsinin proyeksiyası və diqqət yoxlaması (attention awareness). Hər mərhələ TrueDepth kamerasının aparat modulları tərəfindən mərkəzi prosessorun iştirakı olmadan yerinə yetirilir ki, bu da ƏS səviyyəsində məlumatların ələ keçirilməsini istisna edir.

Nöqtələrin aşkarlanması və proyeksiyası

TrueDepth IR kamerası modulun görüş sahəsində üzün varlığını aşkarlayır. Flood Illuminator — infraqırmızı işıqlandırma — üzü gözə görünməyən işıqla işıqlandırır, sistemin tam qaranlıqda işləməsini təmin edir. Dot Projector üzə müntəzəm şəbəkədə 30 000-dən çox infraqırmızı nöqtə proyeksiya edir. Kamera bu şəbəkənin üz cizgilərinə nisbətən deformasiyasını qeyd edir — peşəkar 3D skanerlərdə strukturlaşdırılmış işığın işləməsinə bənzər.

Dərinlik xəritəsi və şablonun yaradılması

Alınan nöqtələr əsasında Neural Engine üzün riyazi modelini — millimetrin onda biri dəqiqliyi ilə dərinlik çərçivəsini qurur. Bu modeldən unikal xüsusiyyətlər çıxarılır: əsas nöqtələr arasındakı məsafələr (gözlər, burun, dodaqlar), yanaq sümüklərinin və çənənin forması, həcm nisbətləri. Təxminən 20 KB ölçüsündə şablon Secure Enclave üçün unikal olan kriptoqrafik açar ilə şifrələnir və modulun qeyri-uçucu yaddaşında saxlanılır.

Attention Awareness və adaptasiya

Sistem istifadəçinin şüurlu şəkildə ekrana baxdığını yoxlayır — Attention Awareness funksiyası. Əlavə IR emitentləri baxış istiqamətini və göz bəbəklərinin fiksasiyasını yoxlayır. Bu yoxlama olmadan Face ID susmaya görə bloklanır və autentifikasiya üçün parol daxil edilməsi tələb olunur. Sistem həmçinin görünüşdəki təbii dəyişikliklərə uyğunlaşır: saqqal, eynək, baş geyimləri, makiyaj. Hər uğurlu tanımada şablon yenilənir, üzün yeni görüntüsünü ələ keçirir və zamanla dəqiqliyi artırır.

TrueDepth kamerası: quruluş və komponentlər

TrueDepth modulu sinxron işləyən bir neçə aparat komponentindən ibarətdir. Hər komponent ciddi şəkildə müəyyən edilmiş funksiyanı yerinə yetirir: qaranlıqda üzün işıqlandırılmasından Neural Engine-də sonrakı analiz üçün dərinlik xəritəsinin proyeksiyasına qədər.

Modulun vacib xüsusiyyəti — video axınının aparat izolyasiyasıdır. İnfraqırmızı kamera məlumatları birbaşa Secure Enclave-ə ayrılmış qorunan kanal vasitəsilə ötürür. Nə iOS əməliyyat sistemi, nə də üçüncü tərəf tətbiqləri üzün xam təsvirlərinə giriş əldə edə bilməz. Bu, tətbiq yaddaşından biometrik məlumatların ələ keçirilməsi ilə bağlı hücumlar sinfini aradan qaldırır.

Face ID vs Touch ID: dəqiqlik və sürət müqayisəsi

Hər iki Apple biometrik autentifikasiya texnologiyası müxtəlif istifadə ssenarilərində onların arasında seçimə təsir edən fərqli xüsusiyyətlərə malikdir. Müqayisə əsas göstəricilər üzrə aparılır: tanıma dəqiqliyi, işləmə sürəti və hücumlara qarşı davamlılıq.

• FAR (False Acceptance Rate) — Face ID-də 0.0001% (milyonda 1), Touch ID-də 0.001% (50 000-də 1). Face ID 3D skan sayəsində 10 dəfə dəqiqdir
• Sürət — Touch ID 200–300 ms-də işləyir, Face ID baxış yoxlaması ilə 600–1000 ms-də. Touch ID statik ssenaridə daha sürətlidir
• Saxtalara qarşı davamlılıq — Face ID fotoşəkillərdən, maskalardan və silikon qəliblərdən canlı baxış tələbi və IR proyeksiyası sayəsində qorunur. Touch ID keyfiyyətli barmaq izi surəti ilə aldadıla bilər
• Ətraf mühit şəraiti — Touch ID yaş və ya çirkli barmaqlarla işləmir. Face ID Flood Illuminator sayəsində tam qaranlıqda işləyir, lakin birbaşa günəş işığı IR kamera obyektivinə düşdükdə səhv edə bilər
• Çoxsaylı istifadəçilər — Touch ID 5-ə qədər barmaq izi saxlamağa imkan verir (müxtəlif barmaqlar və ya digər istifadəçilər). Face ID susmaya görə yalnız bir üz tanıyır, lakin alternativ görünüşü (Alternative Appearance) dəstəkləyir

Mobil tətbiqlər üçün hər iki texnologiya vahid LocalAuthentication API vasitəsilə istifadə olunur. Tərtibatçı Face ID və Touch ID arasında seçim etmir — sistem avtomatik olaraq istifadəçinin cihazında mövcud biometrik sensordan istifadə edir. Bu o deməkdir ki, LAContext vasitəsilə biometrik autentifikasiyanı tətbiq edən proqram bütün Apple cihazlarında düzgün işləyir.

Face ID-nin LocalAuthentication vasitəsilə tətbiqi

iOS-da tərtibatçılar Face ID və Touch ID-ni tətbiqlərə inteqrasiya etmək üçün LocalAuthentication freymvorkundan istifadə edirlər. API konkret biometrik sensorun detallarını abstraksiya edir — kod üz tanıma və barmaq izi üçün eyni görünür. Bütün biometrik hesablamalar Secure Enclave daxilində tərtibatçıya məlumat ötürülmədən yerinə yetirilir.

import LocalAuthentication

func authenticateUser() {
    let context = LAContext()
    context.localizedReason = "Giriş üçün şəxsiyyəti təsdiqləyin"

    var error: NSError?
    guard context.canEvaluatePolicy(
        .deviceOwnerAuthenticationWithBiometrics,
        error: &error
    ) else {
        // Biometriya mövcud deyil — parol daxiletmə ekranını göstər
        showPasscodeFallback()
        return
    }

    context.evaluatePolicy(
        .deviceOwnerAuthenticationWithBiometrics,
        localizedReason: "Autentifikasiya tələb olunur"
    ) { success, error in
        if success {
            DispatchQueue.main.async {
                // İstifadəçi Face ID vasitəsilə təsdiqləndi
                self.showProtectedContent()
            }
        }
    }
}

LAContext freymvorku mövcud biometrik sensoru avtomatik seçən .deviceOwnerAuthenticationWithBiometrics siyasətini təqdim edir: TrueDepth olan cihazlarda Face ID, Home düyməsi olan cihazlarda Touch ID. Əgər biometrik sensor mövcud deyilsə və ya ardıcıl 3 uğursuz cəhd olubsa, sistem tərtibatçı tərəfindən əlavə kod olmadan cihaz parolunun daxil edilməsini təklif edir.

iOS 16+-da ASAuthorizationController vasitəsilə asinxron biometrik autentifikasiya üçün genişləndirilmiş AuthenticationServices API-si meydana çıxdı. Bu yanaşma yeni layihələr üçün Apple tərəfindən tövsiyə olunur, çünki o, iCloud Keychain ilə inteqrasiya olunur və FIDO2 standartı üzrə parolsuz autentifikasiya olan Passkeys-i dəstəkləyir.

Face ID təhlükəsizliyi və məlumatların qorunması

Face ID təhlükəsizlik arxitekturası üç səviyyədə qurulub: Secure Enclave-in aparat izolyasiyası, şablonun cihazla kriptoqrafik bağlanması və spufinq hücumlarından alqoritmik qorunma. Bu səviyyələrdən heç biri iOS-un proqram təminatı mühafizəsinə etibar etmir ki, bu da ƏS səviyyəsində zəiflikləri aradan qaldırır.

Secure Enclave — ARM TrustZone arxitekturasına əsaslanan, öz mikro-ƏS-si (SEPOS) altında işləyən xüsusi köməkçi prosessordur. Onun TrueDepth infraqırmızı kamerasına birbaşa aparat kanalı var, əsas prosessorun məlumat magistralını keçərək. Üz şablonu Secure Enclave daxilində istehsal mərhələsində çipə quraşdırılmış və hətta Apple üçün də oxunmayan unikal cihaz identifikatoruna (UID) bağlı açardan istifadə edərək şifrələnir.

Spufinqdən qorunmaq üçün Face ID iki mexanizmdən istifadə edir: liveness detection və attention awareness. Liveness detection IR təsviri üzrə dəri toxumasını təhlil edir: fotoşəkil, silikon maska və ya 3D çap edilmiş surətin materialı infraqırmızı spektrdə canlı dəridən fərqli əks etdirmə əmsalına malikdir. FIDO2 standartı və ETSI EN 319 411 tənzimləyici orqanlarının tələbləri Face ID-ni maliyyə əməliyyatlarının autorizasiyası üçün yararlı yüksək təminat səviyyəli (High Assurance) biometrik sistemlər kateqoriyasına aid edir.