Скенер за отпечатъци в мобилни устройства — какво е, видове сензори и принцип на работа

Екранни (поддисплейни) скенери за отпечатъци

Поддисплейните скенери (In-Display Fingerprint Scanner) се вграждат директно под матрицата на екрана. Първото комерсиално устройство с такъв скенер беше vivo X20 Plus UD през 2018 г. Днес технологията се използва в повечето Android флагмани и модели от среден клас.

Съществуват два типа екранни скенери: оптични (работят само с OLED екрани, през които преминава светлина) и ултразвукови (работят с всякакъв тип дисплеи). Оптичните подекранни скенери осветяват пръста през празнината между пикселите на OLED, а сензорът под панела отчита отражението. Зоната за сканиране обикновено се осветява със зелен пръстен на екрана.

Недостатъците на екранните скенери са по-малката зона за сканиране (12×8 mm при оптичните срещу 20×10 mm при бутонните) и необходимостта от точно попадане на пръста в областта на сензора. Ултразвуковите подекранни скенери (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) имат площ от 64 mm² и поддържат два едновременни отпечатъка за повишаване на точността.

Производителите непрекъснато работят за подобряване на подекранните скенери. През 2024 г. Qualcomm представи 3D Sonic Gen 3 с увеличена зона за сканиране до 100 mm² — това позволява отключване на телефона с докосване на почти всяка област от долната половина на екрана. Goodix, вторият най-голям доставчик на оптични подекранни сензори, постигна време за реакция от 0,12 секунди — по-бързо от всеки бутонен скенер.

Сигурност и защита от подправяне

Сигурността на скенера за отпечатъци се определя от два фактора: хардуерна защита на сензора от имитации и криптографска защита на запазените шаблони. Liveness detection (детекция на живост) е ключова технология, която различава живата тъкан от имитация. Капацитивните сензори проверяват електропроводимостта, ултразвуковите — акустичното съпротивление на кожата, оптичните (в съвременните версии) — пулсацията на кръвта в капилярите.

Според изследване на Kaspersky Lab, 72% от тестваните оптични сензори в бюджетни телефони се заблуждават от силиконов отпечатък. Капацитивните сензори на Apple Touch ID са устойчиви на тази атака, но през 2017 г. изследователи от Tencent демонстрираха атака с използване на ултратънка 3D отпечатана накладка. Ултразвуковите сензори на Qualcomm не са били заблудени от нито един известен метод.

На програмно ниво съвременните реализации на Android съхраняват шаблоните на отпечатъците в Trusted Execution Environment (TEE) или хардуерен модул за сигурност (StrongBox KeyStore на чип Titan или Qualcomm SPU). iOS използва Secure Enclave. Шаблонът е криптиран и не е достъпен за приложения — това е задължително изискване на Android CDD и Apple App Review Guidelines.

Всеки производител реализира защитата по свой начин. Samsung Knox използва собствена TrustZone с изолирано хранилище за отпечатъци. Google Pixel с чип Titan M2 осигурява изолация на ниво bootloader. Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) е отделно ядро в процесора Snapdragon, което обработва биометрията без участието на главния CPU. Независими одити на NCC Group и Kryptowire потвърждават, че и трите реализации осигуряват хардуерна изолация на шаблоните на ниво, достатъчно за сертификация Android Strong.

Потребителите трябва да помнят, че скенерът за отпечатъци е преди всичко средство за удобство, а не абсолютна защита. За финансови операции и достъп до критично важни данни се препоръчва използването на двуфакторно удостоверяване: отпечатък или лице плюс парола или хардуерен токен. Биометрията е удобна като първи фактор, но не трябва да бъде единствената бариера между нападателя и поверителните данни.

Примерен код: BiometricManager на Android

Android BiometricManager позволява да проверите наличието и типа на скенера за отпечатъци на устройството преди извикване на удостоверяване. Това е важно за правилно обработване на сценарии, когато биометричният сензор липсва или е повреден. По-долу е даден пример за проверка на достъпността на скенера.

class FingerprintChecker {

    fun checkSensor(context: Context) {
        val biometricManager =
            context.getSystemService(BiometricManager::class.java)

        val authenticators =
            BiometricManager.Authenticators.BIOMETRIC_STRONG

        when (biometricManager.canAuthenticate(authenticators)) {
            BiometricManager.BIOMETRIC_SUCCESS -> {
                println("Скенерът е достъпен")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Скенерът за отпечатъци липсва")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Скенерът е временно недостъпен")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Няма регистрирани отпечатъци")
            }
        }
    }
}

Методът canAuthenticate с флага BIOMETRIC_STRONG проверява дали устройството разполага със сензор Class 3 (най-сигурният). За подекранни и ултразвукови скенери Android връща BIOMETRIC_SUCCESS само ако сензорът е сертифициран като Strong. Ако скенерът за отпечатъци липсва, на потребителя трябва да се предложат алтернативни методи за удостоверяване: PIN код, парола или разпознаване на лице.