Touch ID: ano ito, fingerprint sensor at prinsipyo ng paggana

Ano ang Touch ID?

Touch ID — ay isang biometric sensor na naka-embed sa Home button (iPhone 5S–iPhone 8/SE) o side button (iPad Air 4+, iPad mini 6+). Binubuo ito ng sapphire glass (proteksyon laban sa gasgas), capacitive sensor matrix at finger detection ring na nag-a-activate ng scanner kapag hinawakan.

Sa unang pag-on, irehistro ng gumagamit ang kanyang fingerprint — ang sensor ay kumukuha ng ilang larawan ng daliri mula sa iba't ibang anggulo at gumagawa ng mathematical template. Ayon sa Apple, binabasa ng scanner ang papillary pattern sa subdermal level — sa ilalim ng itaas na layer ng balat, na nagpoprotekta laban sa pagkuha ng fingerprint mula sa ibabaw.

Ang Touch ID ay sumusuporta ng hanggang limang fingerprint — maaaring magdagdag ng mga daliri ng parehong kamay o fingerprint ng mga miyembro ng pamilya. Gumagana ang sensor sa anumang posisyon ng daliri salamat sa 360-degree recognition. Mula nang ilunsad noong 2013, ginamit ang Touch ID para sa pag-unlock ng iPhone, pagkumpirma ng mga pagbili sa App Store, pagbabayad sa pamamagitan ng Apple Pay at pag-authorize sa mga third-party apps.

Teknolohiya ng capacitive sensor

Capacitive fingerprint scanner Touch ID ay binubuo ng isang array ng 500 dots per inch (ppi) microscopic capacitors na nakalagay sa ibabaw ng isang silicon chip. Ang bawat capacitor ay sumusukat ng electrical capacitance sa pagitan ng daliri at sensor. Ang mga tagaytay ng papillary pattern (mga umbok) ay mas malapit sa sensor at lumilikha ng mas malaking capacitance, habang ang mga lambak ay lumilikha ng mas maliit.

Ang pagkakaiba sa capacitance sa pagitan ng 50,000 magkatabing capacitors ay bumubuo ng isang fingerprint image na may resolution na 500 ppi. Ang sapphire glass na 0.1 mm ang kapal ay nagpoprotekta sa sensor mula sa mga gasgas at nagbibigay ng electrical insulation. Ayon sa Apple, ang sapphire ay mas mababa lamang sa tigas kumpara sa brilyante — pinipigilan nito ang pagkasira ng sensor kahit pagkatapos ng milyun-milyong paghawak.

Ang Touch ID scanner ng ikalawang henerasyon (mula sa iPhone 8) ay gumagamit ng pinahusay na capacitor array na may mas mataas na density — 800 ppi sa halip na 500. Ito ay nagbigay-daan sa pagtaas ng bilis ng pag-scan ng 30% at pagpapabuti ng accuracy para sa basa o tuyong mga daliri. Ang oras ng pagrehistro ng bagong fingerprint ay nabawasan mula 12 hanggang 8 paghawak.

Mga henerasyon ng Touch ID: mula iPhone 5S hanggang iPhone SE

Ang unang henerasyon ng Touch ID ay nag-debut sa iPhone 5S at ginamit hanggang sa iPhone 7. Ang sensor ay naka-embed sa mechanical Home button at may resolution na 500 ppi. Sa paglipas ng panahon, pinabuti ng Apple ang mga algorithm sa pagproseso: nagdagdag ang iOS 10 ng adaptive learning — ang template ng fingerprint ay unti-unting naa-update sa bawat pag-scan, na kumukuha ng mga bagong bahagi ng pattern.

Ang ikalawang henerasyon ng Touch ID ay lumitaw kasama ng iPhone 8 at iPad Pro 2018. Mga pangunahing pagbabago: mas siksik na capacitor array (800 ppi), mas mahusay na paggana sa basang mga daliri at bagong integrasyon sa Secure Enclave — ang ikapitong henerasyon ng SEP ay nagbigay-daan sa pagpapabilis ng cryptographic operations ng 40%. Ang iPhone SE (ika-2 at ika-3 henerasyon) ay nagpanatili ng Touch ID ng ikalawang henerasyon bilang alternatibo sa Face ID para sa mga gumagamit na mas gusto ang Home button.

Sa MacBook Pro, ang Touch ID ay ipinatupad bilang isang hiwalay na sensor sa kanan ng Touch Bar key (o sa Touch ID button sa mga modelong walang Touch Bar). Sa Mac, ang parehong Secure Enclave T2 o M-chip ay ginagamit. Ayon sa Apple Platform Security, sa Mac, ang Touch ID ay nag-iimbak ng hiwalay na mga template para sa bawat gumagamit at awtomatikong nag-o-off kapag naka-on ang guest mode.

Adaptive learning ng Touch ID

Mula sa iOS 10, sinusuportahan ng Touch ID ang adaptive learning — unti-unting pinalalawak ng algorithm ang template ng fingerprint pagkatapos ng bawat matagumpay na authentication. Kung hinawakan ng gumagamit ang sensor sa iba't ibang bahagi ng daliri, ang template ay pinayayaman ng mga bagong minutiae (mga punto ng pagsasanga at dulo ng mga tagaytay). Ang adaptive learning ay nagpapataas ng accuracy ng recognition ng 15–20% sa unang dalawang linggo pagkatapos ng pagrehistro ng fingerprint.

Seguridad: Secure Enclave at proteksyon ng fingerprint

Secure Enclave — isang dedicated coprocessor sa Apple A7–A18 at M1–M4 chip na naghihiwalay ng biometric data mula sa pangunahing operating system. Sa pagrehistro ng fingerprint, ipinapadala ng sensor ang larawan nang direkta sa Secure Enclave sa pamamagitan ng isang secure peripheral channel. Ang iOS ay tumatanggap lamang ng notipikasyon na “template na-save” o resulta ng paghahambing na “tugma / hindi tugma”.

Ang mathematical template ng fingerprint ay naka-imbak na naka-encrypt sa loob ng Secure Enclave. Ang encryption key ay nilikha batay sa isang natatanging chip identifier (UID), na naka-program sa yugto ng produksyon at hindi nababasa. Ayon sa Apple Security White Paper, walang app, kabilang ang iOS, ang may access sa template ng fingerprint — ang API ay nagbabalik lamang ng boolean value ng tagumpay ng authentication.

Ang Touch ID ay protektado rin laban sa mga pag-atake gamit ang pekeng fingerprint. Ang capacitive sensor ay sumusukat sa electrical conductivity ng buhay na tissue, kaya ang pinatuyo o silicone fingerprint replicas ay hindi gumagana. Karagdagang proteksyon: pagkatapos ng 5 nabigong pagtatangka, ang Touch ID ay nagla-lock at nangangailangan ng pagpasok ng password, at pagkatapos ng 48 oras na hindi aktibo, ang device ay humihingi rin ng password bago ang biometric.

Mga limitasyon ng Touch ID

Sa kabila ng mataas na reliability, ang Touch ID ay may mga limitasyon. Ang scanner ay maaaring hindi gumana sa matinding pagdumi ng daliri (pintura, langis, dumi), sa mga sakit sa balat (eksema, psoriasis) o sa sobrang tuyong balat. Ang basang daliri ay ang pinakakaraniwang dahilan ng pagkabigo ng sensor, dahil ang tubig ay nag-shunt sa capacitance ng capacitors. Inirerekomenda ng Apple na magrehistro ng ilang fingerprint ng parehong daliri sa iba't ibang anggulo upang mapataas ang posibilidad ng matagumpay na pagbabasa.

Touch ID sa Apple Pay

Para sa pagbabayad sa pamamagitan ng Apple Pay gamit ang Touch ID, inilalagay ng gumagamit ang kanyang daliri sa sensor habang hawak ang iPhone malapit sa terminal. Ang transaksyon ay kinukumpirma ng cryptographic signature na nilikha ng Secure Enclave. Ang numero ng card at fingerprint ay hindi ipinapadala sa nagbebenta — tokenization ang ginagamit. Ang bawat transaksyon ay binibigyan ng natatanging code (token) na hindi maaaring magamit muli. Ang Touch ID para sa Apple Pay ay available sa iPhone 5S at mas bago, pati na rin sa iPad at Mac na may sensor.

Touch ID versus Face ID: alin ang pipiliin

Sa paglabas ng iPhone X noong 2017, sinimulan ng Apple ang paglipat mula sa Touch ID patungo sa Face ID, ngunit parehong nananatiling may-katuturan ang dalawang teknolohiya. Touch ID ay maginhawa sa mga sitwasyon kung saan ang mukha ay natatakpan ng maskara, ang telepono ay nasa mesa o ang gumagamit ay hindi maaaring tumingin sa screen. Face ID ay mas mabilis sa normal na paggamit — sapat na ang pagtingin sa screen nang hindi hinahawakan ang button.

Ang Touch ID ay nananalo sa suporta ng maraming gumagamit — hanggang 5 fingerprint kumpara sa isang mukha sa Face ID. Ito ay maginhawa para sa pampamilyang iPad o corporate device. Gayunpaman, ang Touch ID ay natalo sa pangunahing antas ng seguridad (FAR 1:50,000 kumpara sa 1:1,000,000 sa Face ID).

Halimbawa ng code: pagsuri ng Touch ID sa iOS

Ang LocalAuthentication framework ay parehong gumagana para sa Face ID at Touch ID — hindi kailangang sumulat ng developer ng ibang code para sa iba't ibang uri ng biometric. Awtomatikong tinutukoy ng system ang available na sensor at nagpapakita ng kaukulang dialog. Nasa ibaba ang isang halimbawa na may pagsuri ng pagkakaroon ng biometric sa device.

import LocalAuthentication

class BiometricHelper {

    static func checkBiometryStatus() {
        let context = LAContext()
        var error: NSError?

        switch context.canEvaluatePolicy(
            .deviceOwnerAuthenticationWithBiometrics,
            error: &error
        ) {
        case true:
            let type = context.biometryType
            switch type {
            case .touchID:
                print("Available ang Touch ID")
            case .faceID:
                print("Available ang Face ID")
            case .none:
                print("Hindi naka-set up ang biometric")
            @unknown default:
                print("Hindi kilalang uri")
            }

        case false:
            print("Hindi available ang biometric: \(error)")
        }
    }
}

Ang property na biometryType ay nagbabalik ng uri ng available na biometric sensor: .touchID, .faceID o .none. Ito ang tanging paraan upang matukoy ng program kung anong sensor ang naka-install sa device. Para sa Touch ID, awtomatikong nagpapakita ang iOS ng standard dialog na may icon ng fingerprint at hindi nangangailangan ng karagdagang configuration ng interface.