Σαρωτής δακτυλικών αποτυπωμάτων σε κινητές συσκευές — τι είναι, τύποι αισθητήρων και αρχή λειτουργίας

Ενσωματωμένοι στην οθόνη σαρωτές δακτυλικών αποτυπωμάτων

Οι υποοθονικοί σαρωτές (In-Display Fingerprint Scanner) ενσωματώνονται απευθείας κάτω από τη μήτρα οθόνης. Η πρώτη εμπορική συσκευή με τέτοιο σαρωτή ήταν το vivo X20 Plus UD το 2018. Σήμερα, η τεχνολογία χρησιμοποιείται στις περισσότερες Android ναυαρχίδες και μεσαίας κατηγορίας μοντέλα.

Υπάρχουν δύο τύποι υποοθονικών σαρωτών: οπτικοί (λειτουργούν μόνο με OLED οθόνες, από τις οποίες περνά το φως) και υπερηχητικοί (λειτουργούν με οποιονδήποτε τύπο οθόνης). Οι οπτικοί υποοθονικοί σαρωτές φωτίζουν το δάκτυλο μέσω του κενού μεταξύ των pixel OLED, και ο αισθητήρας κάτω από το πάνελ διαβάζει την ανάκλαση. Η περιοχή σάρωσης συνήθως φωτίζεται με πράσινο δακτύλιο στην οθόνη.

Τα μειονεκτήματα των υποοθονικών σαρωτών είναι η μικρότερη περιοχή σάρωσης (12×8 mm στους οπτικούς έναντι 20×10 mm στους μηχανικούς) και η ανάγκη ακριβούς τοποθέτησης του δακτύλου στην περιοχή του αισθητήρα. Οι υπερηχητικοί υποοθονικοί σαρωτές (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) έχουν επιφάνεια 64 mm² και υποστηρίζουν δύο ταυτόχρονα αποτυπώματα για αυξημένη ακρίβεια.

Οι κατασκευαστές εργάζονται συνεχώς για τη βελτίωση των υποοθονικών σαρωτών. Το 2024, η Qualcomm παρουσίασε το 3D Sonic Gen 3 με αυξημένη περιοχή σάρωσης έως 100 mm² — επιτρέποντας το ξεκλείδωμα του τηλεφώνου με άγγιγμα σχεδόν οποιασδήποτε περιοχής στο κάτω μισό της οθόνης. Η Goodix, ο δεύτερος μεγαλύτερος προμηθευτής οπτικών υποοθονικών αισθητήρων, πέτυχε χρόνο απόκρισης 0,12 δευτερολέπτων — ταχύτερο από κάθε μηχανικό σαρωτή.

Ασφάλεια και προστασία από παραποίηση

Η ασφάλεια του σαρωτή αποτυπωμάτων καθορίζεται από δύο παράγοντες: την υλική προστασία του αισθητήρα από απομιμήσεις και την κρυπτογραφική προστασία των αποθηκευμένων προτύπων. Το Liveness detection (ανίχνευση ζωντανότητας) είναι η βασική τεχνολογία που διακρίνει τον ζωντανό ιστό από την απομίμηση. Οι χωρητικοί αισθητήρες ελέγχουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα, οι υπερηχητικοί την ακουστική αντίσταση του δέρματος, οι οπτικοί (σε σύγχρονες εκδόσεις) τον παλμό αίματος στα τριχοειδή αγγεία.

Σύμφωνα με έρευνα της Kaspersky Lab, το 72% των δοκιμασμένων οπτικών αισθητήρων σε φθηνά τηλέφωνα εξαπατώνται από αποτύπωμα σιλικόνης. Οι χωρητικοί αισθητήρες Apple Touch ID είναι ανθεκτικοί σε αυτήν την επίθεση, αλλά το 2017 ερευνητές από την Tencent παρουσίασαν επίθεση με χρήση εξαιρετικά λεπτού τρισδιάστατου εκτυπωμένου επιθέματος. Οι υπερηχητικοί αισθητήρες Qualcomm δεν έχουν εξαπατηθεί από καμία γνωστή μέθοδο.

Σε επίπεδο λογισμικού, οι σύγχρονες υλοποιήσεις σε Android αποθηκεύουν τα πρότυπα αποτυπωμάτων στο Trusted Execution Environment (TEE) ή σε υλική μονάδα ασφαλείας (StrongBox KeyStore στο chip Titan ή Qualcomm SPU). Το iOS χρησιμοποιεί Secure Enclave. Το πρότυπο είναι κρυπτογραφημένο και μη προσβάσιμο σε εφαρμογές — αυτή είναι υποχρεωτική απαίτηση του Android CDD και του Apple App Review Guidelines.

Κάθε κατασκευαστής υλοποιεί την προστασία με τον δικό του τρόπο. Το Samsung Knox χρησιμοποιεί δική του TrustZone με απομονωμένο χώρο αποθήκευσης για αποτυπώματα. Το Google Pixel με το chip Titan M2 εξασφαλίζει απομόνωση σε επίπεδο bootloader. Το Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) είναι ένας αποκλειστικός πυρήνας στον επεξεργαστή Snapdragon που επεξεργάζεται βιομετρικά δεδομένα χωρίς τη συμμετοχή του κύριου CPU. Ανεξάρτητοι έλεγχοι από NCC Group και Kryptowire επιβεβαιώνουν ότι και οι τρεις υλοποιήσεις παρέχουν υλική απομόνωση προτύπων σε επίπεδο επαρκές για πιστοποίηση Android Strong.

Οι χρήστες θα πρέπει να θυμούνται ότι ο σαρωτής αποτυπωμάτων είναι κυρίως ένα μέσο ευκολίας, όχι απόλυτη προστασία. Για οικονομικές συναλλαγές και πρόσβαση σε κρίσιμα δεδομένα, συνιστάται η χρήση ταυτόχρονης ταυτοποίησης δύο παραγόντων: αποτύπωμα ή πρόσωπο συν κωδικός ή υλικό token. Τα βιομετρικά στοιχεία είναι κατάλληλα ως πρώτος παράγοντας, αλλά δεν πρέπει να αποτελούν το μοναδικό φράγμα μεταξύ του εισβολέα και των εμπιστευτικών δεδομένων.

Παράδειγμα κώδικα: BiometricManager σε Android

Το Android BiometricManager επιτρέπει τον έλεγχο ύπαρξης και τύπου σαρωτή αποτυπωμάτων στη συσκευή πριν από την κλήση ταυτοποίησης. Αυτό είναι σημαντικό για τον σωστό χειρισμό σεναρίων όπου ο βιομετρικός αισθητήρας απουσιάζει ή είναι κατεστραμμένος. Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα ελέγχου διαθεσιμότητας του σαρωτή.

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("Ο σαρωτής είναι διαθέσιμος")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Ο σαρωτής αποτυπωμάτων απουσιάζει")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Ο σαρωτής είναι προσωρινά μη διαθέσιμος")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Δεν υπάρχουν καταχωρημένα αποτυπώματα")
            }
        }
    }
}

Η μέθοδος canAuthenticate με τη σημαία BIOMETRIC_STRONG ελέγχει εάν η συσκευή διαθέτει αισθητήρα Class 3 (τον ασφαλέστερο). Για υποοθονικούς και υπερηχητικούς σαρωτές, το Android επιστρέφει BIOMETRIC_SUCCESS μόνο εάν ο αισθητήρας είναι πιστοποιημένος ως Strong. Εάν ο σαρωτής αποτυπωμάτων απουσιάζει, θα πρέπει να προσφερθούν στον χρήστη εναλλακτικές μέθοδοι ταυτοποίησης: PIN, κωδικός ή σάρωση προσώπου.