Fingerprint scanner sa mga mobile device — ano ito, mga uri ng sensor at prinsipyo ng paggana

In-display fingerprint scanners

In-display scanners (In-Display Fingerprint Scanner) ay direktang naka-embed sa ilalim ng matrix ng screen. Ang unang komersyal na aparato na may ganitong scanner ay ang vivo X20 Plus UD noong 2018. Ngayon, ang teknolohiya ay ginagamit sa karamihan ng Android flagship at mid-range models.

May dalawang uri ng in-display scanners: optical (gumagana lamang sa OLED screens kung saan maaaring tumagos ang liwanag) at ultrasonic (gumagana sa anumang uri ng display). Optical under-screen scanners ay nag-iilaw ng daliri sa pamamagitan ng puwang sa pagitan ng OLED pixels, at ang sensor sa ilalim ng panel ay bumabasa ng reflection. Ang scanning area ay karaniwang iniilaw ng berdeng singsing sa screen.

Mga disadvantage ng in-display scanners — mas maliit na scanning area (12×8 mm sa optical kumpara sa 20×10 mm sa button-based) at pangangailangan ng tumpak na paglalagay ng daliri sa sensor area. Ultrasonic under-screen scanners (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) ay may sukat na 64 mm² at sumusuporta ng dalawang sabay na fingerprint para sa mas mataas na katumpakan.

Ang mga tagagawa ay patuloy na gumagawa sa pagpapabuti ng under-screen scanners. Noong 2024, ipinakilala ng Qualcomm ang 3D Sonic Gen 3 na may pinalawak na scanning area hanggang 100 mm² — ito ay nagbibigay-daan sa pag-unlock ng telepono sa pamamagitan ng pagpindot sa halos anumang bahagi ng ibabang kalahati ng screen. Ang Goodix, pangalawang pinakamalaking supplier ng optical under-screen sensors, ay umabot sa oras ng pagtugon na 0.12 segundo — mas mabilis kaysa sa anumang button scanner.

Seguridad at proteksyon laban sa pekeng

Ang seguridad ng fingerprint scanner ay tinutukoy ng dalawang salik: hardware protection ng sensor laban sa pekeng at cryptographic protection ng nakaimbak na templates. Liveness detection (detection ng buhay) — ang pangunahing teknolohiya na nagkakaiba ng buhay na tissue mula sa pekeng. Capacitive sensors ay sumusuri ng electrical conductivity, ultrasonic sensors — acoustic resistance ng balat, optical sensors (sa modernong bersyon) — blood pulsation sa capillaries.

Ayon sa pananaliksik ng Kaspersky Lab, 72% ng nasubok na optical scanners sa budget phones ay maaaring malinlang ng silicone mold. Capacitive scanners ng Apple Touch ID ay lumalaban sa atakeng ito, ngunit noong 2017, ipinakita ng mga mananaliksik mula sa Tencent ang isang atake gamit ang ultra-manipis na 3D-printed overlay. Ang ultrasonic scanners ng Qualcomm ay hindi malinlang ng anumang kilalang pamamaraan.

Sa antas ng software, ang mga modernong implementasyon sa Android ay nag-iimbak ng fingerprint templates sa Trusted Execution Environment (TEE) o hardware security module (StrongBox KeyStore sa Titan chip o Qualcomm SPU). iOS ay gumagamit ng Secure Enclave. Ang template ay naka-encrypt at hindi ma-access ng mga app — ito ay isang mandatory requirement ng Android CDD at Apple App Review Guidelines.

Bawat tagagawa ay nagpapatupad ng proteksyon sa sarili nitong paraan. Samsung Knox ay gumagamit ng sariling TrustZone na may isolated storage para sa fingerprints. Google Pixel na may Titan M2 chip ay nagbibigay ng isolation sa antas ng bootloader. Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) — dedicated core sa Snapdragon processor na nagpoproseso ng biometrics nang walang partisipasyon ng main CPU. Independent audits ng NCC Group at Kryptowire ay nagpapatunay na lahat ng tatlong implementasyon ay nagbibigay ng hardware isolation ng templates sa antas na sapat para sa Android Strong certification.

Dapat tandaan ng mga gumagamit na ang fingerprint scanner ay una sa lahat ay isang kasangkapan ng kaginhawahan, hindi ganap na proteksyon. Para sa mga financial transactions at access sa kritikal na data, inirerekomenda ang paggamit ng two-factor authentication: fingerprint o mukha kasama ang password o hardware token. Biometrics ay maginhawa bilang unang factor, ngunit hindi dapat maging nag-iisang hadlang sa pagitan ng attacker at confidential data.

Halimbawa ng code: BiometricManager sa Android

Android BiometricManager ay nagbibigay-daan sa pagsuri ng presensya at uri ng fingerprint scanner sa device bago tumawag ng authentication. Ito ay mahalaga upang maayos na mahawakan ang mga sitwasyon kung saan ang biometric sensor ay wala o sira. Nasa ibaba ang isang halimbawa ng pagsuri ng availability ng scanner.

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("Available ang scanner")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Walang fingerprint scanner")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Pansamantalang hindi available ang scanner")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Walang rehistradong fingerprint")
            }
        }
    }
}

Ang pamamaraang canAuthenticate na may BIOMETRIC_STRONG flag ay sumusuri kung ang device ay may Class 3 sensor (pinakaligtas). Para sa under-screen scanners at ultrasonic sensors, ang Android ay nagbabalik ng BIOMETRIC_SUCCESS lamang kung ang sensor ay certified bilang Strong. Kung ang fingerprint scanner ay wala, dapat ihandog sa gumagamit ang alternatibong pamamaraan ng authentication: PIN code, password o face unlock.