Ujjlenyomat-olvasó mobil eszközökben — mi ez, érzékelő típusok és működési elv

Kijelzőbe épített (kijelző alatti) ujjlenyomat-olvasók

Kijelző alatti olvasók (In-Display Fingerprint Scanner) közvetlenül a kijelző mátrixa alá vannak beépítve. Az első kereskedelmi forgalomba kerülő ilyen olvasóval rendelkező készülék a vivo X20 Plus UD volt 2018-ban. Ma már a technológiát a legtöbb Android csúcs- és középkategóriás modellben használják.

Kétféle kijelzőbe épített olvasó létezik: optikai (csak OLED kijelzőkkel működik, amelyeken átjut a fény) és ultrahangos (bármilyen típusú kijelzővel működik). Az optikai kijelző alatti olvasók megvilágítják az ujjat az OLED pixelek közötti résen keresztül, és a panel alatti érzékelő leolvassa a visszaverődést. A szkennelési területet általában egy zöld gyűrű világítja meg a kijelzőn.

A kijelzőbe épített olvasók hátrányai — kisebb szkennelési terület (12×8 mm az optikaiaknál szemben a gombosok 20×10 mm-ével) és az ujj pontos elhelyezésének szükségessége az érzékelő területén. Az ultrahangos kijelző alatti olvasók (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) 64 mm² területűek és két egyidejű ujjlenyomatot támogatnak a pontosság növelése érdekében.

A gyártók folyamatosan dolgoznak a kijelző alatti olvasók fejlesztésén. 2024-ben a Qualcomm bemutatta a 3D Sonic Gen 3-at, amelynek szkennelési területe 100 mm²-re nőtt — ez lehetővé teszi a telefon feloldását a kijelző alsó felének szinte bármely területének megérintésével. A Goodix, a második legnagyobb optikai kijelző alatti érzékelő beszállító, 0,12 másodperces válaszidőt ért el — gyorsabbat, mint bármely gombos olvasó.

Biztonság és védelem a hamisítás ellen

Az ujjlenyomat-olvasó biztonságát két tényező határozza meg: az érzékelő hardveres védelme a másolatokkal szemben és a tárolt sablonok kriptográfiai védelme. Liveness detection (élőség érzékelés) — a kulcsfontosságú technológia, amely megkülönbözteti az élő szövetet a hamisítványtól. A kapacitív érzékelők az elektromos vezetőképességet, az ultrahangosak a bőr akusztikus ellenállását, az optikaiak (modern változatokban) a vér kapillárisokban történő pulzálását ellenőrzik.

A Kaspersky Lab kutatása szerint a tesztelt olcsó telefonok optikai olvasóinak 72%-a becsapható szilikon lenyomattal. Az Apple Touch ID kapacitív olvasói ellenállóak ezzel a támadással szemben, de 2017-ben a Tencent kutatói egy ultravékony 3D nyomtatott rátéttel mutattak be támadást. A Qualcomm ultrahangos olvasóit egyetlen ismert módszerrel sem sikerült becsapni.

Szoftveres szinten a modern Android megvalósítások az ujjlenyomat-sablonokat Trusted Execution Environment (TEE)-ben vagy hardveres biztonsági modulban (StrongBox KeyStore a Titan chipen vagy Qualcomm SPU) tárolják. Az iOS a Secure Enclave-t használja. A sablon titkosítva van és nem érhető el az alkalmazások számára — ez az Android CDD és az Apple App Review Guidelines kötelező követelménye.

Minden gyártó másképpen valósítja meg a védelmet. A Samsung Knox saját TrustZone-t használ elkülönített tárolással az ujjlenyomatok számára. A Google Pixel Titan M2 chipjével rendelkező változata bootloader szintű elkülönítést biztosít. A Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) — egy külön mag a Snapdragon processzorban, amely a biometrikus adatokat a fő CPU részvétele nélkül dolgozza fel. Az NCC Group és a Kryptowire független auditjai megerősítik, hogy mindhárom megvalósítás a sablonok hardveres elkülönítését biztosítja az Android Strong tanúsítványhoz szükséges szinten.

A felhasználóknak észben kell tartaniuk, hogy az ujjlenyomat-olvasó elsősorban kenyelmi eszköz, nem abszolút védelem. Pénzügyi műveletekhez és kritikus adatokhoz való hozzáféréshez kétfaktoros hitelesítés használata ajánlott: ujjlenyomat vagy arc plusz jelszó vagy hardvertoken. A biometria kenyelmes első faktorként, de nem lehet az egyetlen akadály a támadó és a bizalmas adatok között.

Kódpélda: BiometricManager Androidon

Az Android BiometricManager lehetővé teszi az ujjlenyomat-olvasó meglétének és típusának ellenőrzését a készüléken a hitelesítés meghívása előtt. Ez fontos azoknak a forgatókönyveknek a helyes kezeléséhez, amikor a biometrikus érzékelő hiányzik vagy sérült. Alább egy példa az olvasó elérhetőségének ellenőrzésére.

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("Olvasó elérhető")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Ujjlenyomat-olvasó nem található")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Olvasó ideiglenesen nem elérhető")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Nincs regisztrált ujjlenyomat")
            }
        }
    }
}

A canAuthenticate metódus a BIOMETRIC_STRONG zászlóval ellenőrzi, hogy a készülék rendelkezik-e Class 3 érzékelővel (a legbiztonságosabb). A kijelző alatti olvasók és ultrahangos érzékelők esetében az Android csak akkor ad vissza BIOMETRIC_SUCCESS értéket, ha az érzékelő Strong minősítéssel rendelkezik. Ha az ujjlenyomat-olvasó hiányzik, alternatív hitelesítési módszereket kell felajánlani a felhasználónak: PIN-kódot, jelszót vagy arcfelismerést.