Touch ID: wat is het, vingerafdruksensor en werkingsprincipe

Wat is Touch ID?

Touch ID — is een biometrische sensor ingebouwd in de Home-knop (iPhone 5S–iPhone 8/SE) of de zijknop (iPad Air 4+, iPad mini 6+). Het bestaat uit saffierglas (bescherming tegen krassen), een capacitieve sensormatrix en een vingerdetectiering die de scanner activeert bij aanraking.

Bij de eerste inschakeling registreert de gebruiker zijn vingerafdruk — de sensor maakt meerdere opnamen van de vinger vanuit verschillende hoeken en creëert een wiskundig sjabloon. Volgens Apple leest de scanner het papillairpatroon op subdermaal niveau — onder de bovenste huidlaag, wat beschermt tegen het van het oppervlak nemen van de afdruk.

Touch ID ondersteunt tot vijf vingerafdrukken — vingers van beide handen of afdrukken van familieleden kunnen worden toegevoegd. De sensor werkt bij elke vingerpositie dankzij 360-graden herkenning. Sinds de lancering in 2013 wordt Touch ID gebruikt voor het ontgrendelen van de iPhone, het bevestigen van aankopen in de App Store, betaling via Apple Pay en authenticatie in apps van derden.

Technologie van de capacitieve sensor

Capacitieve vingerafdrukscanner Touch ID bestaat uit een reeks van 500 dots per inch (ppi) microscopische condensatoren op het oppervlak van een siliciumchip. Elke condensator meet de elektrische capaciteit tussen de vinger en de sensor. De richels van het papillairpatroon (verhogingen) bevinden zich dichter bij de sensor en creëren een grotere capaciteit, terwijl de dalen een kleinere capaciteit creëren.

Het verschil in capaciteit tussen 50 000 naburige condensatoren vormt een vingerafdrukafbeelding met een resolutie van 500 ppi. Saffierglas van 0,1 mm dik beschermt de sensor tegen krassen en zorgt voor elektrische isolatie. Volgens Apple is saffier alleen qua hardheid inferieur aan diamant — dit voorkomt slijtage van de sensor, zelfs na miljoenen aanrakingen.

De Touch ID-scanner van de tweede generatie (vanaf iPhone 8) gebruikt een verbeterde condensatormatrix met een hogere dichtheid — 800 ppi in plaats van 500. Dit maakte het mogelijk de scansnelheid met 30% te verhogen en de nauwkeurigheid voor natte of droge vingers te verbeteren. De registratietijd van een nieuwe vingerafdruk daalde van 12 naar 8 aanrakingen.

Generaties Touch ID: van iPhone 5S tot iPhone SE

De eerste generatie Touch ID debuteerde in de iPhone 5S en werd gebruikt tot de iPhone 7. De sensor was ingebouwd in de mechanische Home-knop en had een resolutie van 500 ppi. Apple verbeterde in de loop van de tijd de verwerkingsalgoritmen: iOS 10 voegde adaptief leren toe — het vingerafdruksjabloon wordt geleidelijk bijgewerkt bij elke scan, waarbij nieuwe delen van het patroon worden vastgelegd.

De tweede generatie Touch ID verscheen met de iPhone 8 en iPad Pro 2018. Belangrijke veranderingen: dichtere condensatormatrix (800 ppi), betere werking met natte vingers en nieuwe integratie met Secure Enclave — de zevende generatie SEP maakte het mogelijk cryptografische bewerkingen met 40% te versnellen. De iPhone SE (2e en 3e generatie) behield Touch ID van de tweede generatie als alternatief voor Face ID voor gebruikers die de Home-knop verkiezen.

Op de MacBook Pro is Touch ID geïmplementeerd als een aparte sensor rechts van de Touch Bar-toets (of in de Touch ID-knop op modellen zonder Touch Bar). Op de Mac wordt dezelfde Secure Enclave T2 of M-chip gebruikt. Volgens Apple Platform Security bewaart Touch ID op de Mac aparte sjablonen voor elke gebruiker en schakelt het automatisch uit wanneer de gastmodus wordt ingeschakeld.

Adaptief leren van Touch ID

Vanaf iOS 10 ondersteunt Touch ID adaptief leren — het algoritme breidt het vingerafdruksjabloon geleidelijk uit na elke succesvolle authenticatie. Als de gebruiker de sensor met verschillende delen van de vinger aanraakt, wordt het sjabloon verrijkt met nieuwe minutiae (vertakkings- en eindpunten van richels). Adaptief leren verhoogt de nauwkeurigheid van de herkenning met 15–20% in de eerste twee weken na registratie van de vingerafdruk.

Beveiliging: Secure Enclave en bescherming van vingerafdrukken

Secure Enclave — een speciale coprocessor in de Apple A7–A18 en M1–M4-chip die biometrische gegevens isoleert van het besturingssysteem. Bij registratie van de vingerafdruk stuurt de sensor het beeld rechtstreeks naar de Secure Enclave via een beveiligd perifeer kanaal. iOS ontvangt alleen de melding „sjabloon opgeslagen“ of het vergelijkingsresultaat „komt overeen / komt niet overeen“.

Het wiskundige sjabloon van de vingerafdruk wordt versleuteld opgeslagen in de Secure Enclave. De versleutelingssleutel wordt gegenereerd op basis van een unieke chip-identificatie (UID), die in de productiefase wordt geprogrammeerd en niet leesbaar is. Volgens Apple Security White Paper heeft geen enkele app, inclusief iOS, toegang tot het vingerafdruksjabloon — de API retourneert alleen een booleaanse waarde van het succes van de authenticatie.

Touch ID is ook beschermd tegen aanvallen met namaakafdrukken. De capacitieve sensor meet de elektrische geleidbaarheid van levend weefsel, waardoor gedroogde of siliconen vingerafdrukken niet werken. Extra bescherming: na 5 mislukte pogingen wordt Touch ID geblokkeerd en moet het wachtwoord worden ingevoerd, en na 48 uur inactiviteit vraagt het apparaat ook om het wachtwoord vóór biometrie.

Beperkingen van Touch ID

Ondanks de hoge betrouwbaarheid heeft Touch ID beperkingen. De scanner werkt mogelijk niet bij sterke vervuiling van de vinger (verf, olie, vuil), bij dermatologische aandoeningen (eczeem, psoriasis) of bij een te droge huid. Een natte vinger is de meest voorkomende oorzaak van sensorfalen, omdat water de capaciteit van de condensatoren kortsluit. Apple adviseert om meerdere afdrukken van dezelfde vinger onder verschillende hoeken te registreren om de kans op succesvolle uitlezing te vergroten.

Touch ID in Apple Pay

Voor betaling via Apple Pay met Touch ID plaatst de gebruiker zijn vinger op de sensor terwijl hij de iPhone bij de terminal houdt. De transactie wordt bevestigd met een cryptografische handtekening die door Secure Enclave is gemaakt. Het kaartnummer en de vingerafdruk worden niet aan de verkoper doorgegeven — er wordt tokenisatie gebruikt. Elke transactie krijgt een unieke code (token) die niet opnieuw kan worden gebruikt. Touch ID voor Apple Pay is beschikbaar op iPhone 5S en nieuwer, evenals op iPad en Mac met sensor.

Touch ID versus Face ID: wat te kiezen

Met de lancering van de iPhone X in 2017 begon Apple de overgang van Touch ID naar Face ID, maar beide technologieën blijven relevant. Touch ID is handig in situaties waarin het gezicht bedekt is met een masker, de telefoon op tafel ligt of de gebruiker niet naar het scherm kan kijken. Face ID is sneller bij normaal gebruik — een blik op het scherm is voldoende zonder de knop aan te raken.

Touch ID wint qua ondersteuning voor meerdere gebruikers — tot 5 vingerafdrukken tegenover één gezicht bij Face ID. Dit is handig voor familiale iPads of zakelijke apparaten. Touch ID verliest echter op het gebied van basisbeveiligingsniveau (FAR 1:50 000 tegenover 1:1 000 000 bij Face ID).

Codevoorbeeld: Touch ID controleren op iOS

Het LocalAuthentication-framework werkt hetzelfde voor Face ID en Touch ID — de ontwikkelaar hoeft geen verschillende code te schrijven voor verschillende soorten biometrie. Het systeem detecteert automatisch de beschikbare sensor en toont het bijbehorende dialoogvenster. Hieronder staat een voorbeeld met controle van de beschikbaarheid van biometrie op het apparaat.

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("Touch ID beschikbaar")
            case .faceID:
                print("Face ID beschikbaar")
            case .none:
                print("Biometrie niet ingesteld")
            @unknown default:
                print("Onbekend type")
            }

        case false:
            print("Biometrie niet beschikbaar: \(error)")
        }
    }
}

De eigenschap biometryType retourneert het type beschikbare biometrische sensor: .touchID, .faceID of .none. Dit is de enige manier om programmatisch te bepalen welke sensor op het apparaat is geïnstalleerd. Voor Touch ID toont iOS automatisch het standaard dialoogvenster met het vingerafdrukpictogram en is geen extra interfaceconfiguratie vereist.