Snímač otisků prstů v mobilních zařízeních — co to je, typy senzorů a princip fungování

Displejové (poddisplejové) snímače otisků prstů

Poddisplejové senzory (In-Display Fingerprint Scanner) se zabudovávají přímo pod matrici displeje. Prvním komerčním zařízením s takovým senzorem byl vivo X20 Plus UD v roce 2018. Dnes se tato technologie používá ve většině Android vlajkových lodí a středně drahých modelů.

Existují dva typy displejových senzorů: optické (fungují pouze s OLED displeji, přes které prosvítá světlo) a ultrazvukové (fungují s jakýmkoli typem displeje). Optické poddisplejové senzory osvětlují prst skrz mezeru mezi pixely OLED a senzor pod panelem snímá odraz. Snímací oblast je obvykle na displeji zvýrazněna zeleným kroužkem.

Nevýhody displejových senzorů — menší snímací plocha (12×8 mm u optických oproti 20×10 mm u tlačítkových) a nutnost přesného zasažení prstem do oblasti senzoru. Ultrazvukové poddisplejové senzory (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) mají plochu 64 mm² a podporují dva současné otisky pro zvýšení přesnosti.

Výrobci neustále pracují na vylepšení poddisplejových senzorů. V roce 2024 Qualcomm představil 3D Sonic Gen 3 se zvětšenou snímací plochou až 100 mm² — to umožňuje odemknout telefon dotykem téměř jakékoli oblasti spodní poloviny displeje. Goodix, druhý největší dodavatel optických poddisplejových senzorů, dosáhl doby odezvy 0,12 sekundy — rychleji než jakýkoli tlačítkový senzor.

Bezpečnost a ochrana proti padělání

Bezpečnost snímače otisků je určena dvěma faktory: hardwarovou ochranou senzoru proti atrapám a kryptografickou ochranou uložených šablon. Liveness detection (detekce živosti) je klíčová technologie, která odlišuje živou tkáň od padělku. Kapacitní senzory kontrolují elektrickou vodivost, ultrazvukové akustický odpor kůže, optické (v moderních verzích) pulsaci krve v kapilárách.

Podle studie Kaspersky Lab bylo 72 % testovaných optických senzorů v levných telefonech oklamáno silikonovým otiskem. Kapacitní senzory Apple Touch ID jsou vůči této metodě odolné, ale v roce 2017 výzkumníci z Tencent ukázali útok pomocí ultratenké 3D tištěné nášivky. Ultrazvukové senzory Qualcomm nebyly oklamány žádnou ze známých metod.

Na softwarové úrovni moderní implementace na Androidu ukládají šablony otisků v Trusted Execution Environment (TEE) nebo hardwarovém bezpečnostním modulu (StrongBox KeyStore na čipu Titan nebo Qualcomm SPU). iOS používá Secure Enclave. Šablona je šifrována a není přístupná aplikacím — to je povinný požadavek Android CDD a Apple App Review Guidelines.

Každý výrobce implementuje ochranu po svém. Samsung Knox používá vlastní TrustZone s izolovaným úložištěm pro otisky. Google Pixel s čipem Titan M2 zajišťuje izolaci na úrovni zavaděče (bootloader). Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) je vyhrazené jádro v procesoru Snapdragon, které zpracovává biometrii bez účasti hlavního CPU. Nezávislé audity NCC Group a Kryptowire potvrzují, že všechny tři implementace poskytují hardwarovou izolaci šablon na úrovni dostatečné pro certifikaci Android Strong.

Uživatelé by si měli pamatovat, že snímač otisků je především prostředek pohodlí, nikoli absolutní ochrana. Pro finanční operace a přístup ke kriticky důležitým datům se doporučuje používat dvoufaktorovou autentizaci: otisk nebo obličej plus heslo nebo hardwarový token. Biometrie je vhodná jako první faktor, ale neměla by být jedinou bariérou mezi útočníkem a důvěrnými daty.

Ukázka kódu: BiometricManager na Androidu

Android BiometricManager umožňuje zkontrolovat přítomnost a typ snímače otisků na zařízení před voláním autentizace. To je důležité pro správné zpracování scénářů, kdy biometrický senzor chybí nebo je poškozen. Níže je uveden příklad kontroly dostupnosti snímače.

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("Snímač je k dispozici")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Snímač otisků prstů není přítomen")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Snímač je dočasně nedostupný")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Nejsou zaregistrovány žádné otisky prstů")
            }
        }
    }
}

Metoda canAuthenticate s příznakem BIOMETRIC_STRONG kontroluje, zda je na zařízení k dispozici senzor Class 3 (nejbezpečnější). U poddisplejových a ultrazvukových senzorů Android vrací BIOMETRIC_SUCCESS pouze tehdy, pokud je senzor certifikován jako Strong. Pokud snímač otisků chybí, je třeba uživateli nabídnout alternativní metody autentizace: PIN kód, heslo nebo přihlášení obličejem.