Сканер отпечатков в мобильных устройствах — что это, типы сенсоров и принцип работы

Экранные (поддисплейные) сканеры отпечатков

Поддисплейные сканеры (In-Display Fingerprint Scanner) встраиваются непосредственно под матрицу экрана. Первым коммерческим устройством с таким сканером стал vivo X20 Plus UD в 2018 году. Сегодня технология используется в большинстве Android-флагманов и среднебюджетных моделей.

Существует два типа экранных сканеров: оптические (работают только с OLED-экранами, через которые просвечивает свет) и ультразвуковые (работают с любыми типами дисплеев). Оптические подэкранные сканеры освещают палец через зазор между пикселями OLED, а сенсор под панелью считывает отражение. Зона сканирования обычно подсвечивается зелёным кольцом на экране.

Недостатки экранных сканеров — меньшая зона сканирования (12×8 мм у оптических против 20×10 мм у кнопочных) и необходимость точного попадания пальцем в область сенсора. Ультразвуковые подэкранные сканеры (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) имеют площадь 64 мм² и поддерживают два одновременных отпечатка для повышения точности.

Производители постоянно работают над улучшением подэкранных сканеров. В 2024 году Qualcomm представила 3D Sonic Gen 3 с увеличенной зоной сканирования до 100 мм² — это позволяет разблокировать телефон касанием почти любой области нижней половины экрана. Goodix, второй крупнейший поставщик оптических подэкранных сенсоров, достиг времени срабатывания 0,12 секунды — быстрее любого кнопочного сканера.

Безопасность и защита от подделки

Безопасность сканера отпечатков определяется двумя факторами: аппаратной защитой сенсора от муляжей и криптографической защитой сохранённых шаблонов. Liveness detection (детекция живости) — ключевая технология, отличающая живую ткань от подделки. Ёмкостные сенсоры проверяют электропроводность, ультразвуковые — акустическое сопротивление кожи, оптические (в современных версиях) — пульсацию крови в капиллярах.

По данным исследования Kaspersky Lab, 72% протестированных оптических сканеров в бюджетных телефонах обманываются силиконовым слепком. Ёмкостные сканеры Apple Touch ID устойчивы к этой атаке, но в 2017 году исследователи из Tencent показали атаку с использованием ультратонкой 3D-печатной накладки. Ультразвуковые сканеры Qualcomm не были обмануты ни одним из известных методов.

На программном уровне современные реализации на Android хранят шаблоны отпечатков в Trusted Execution Environment (TEE) или аппаратном модуле безопасности (StrongBox KeyStore на чипе Titan или Qualcomm SPU). iOS использует Secure Enclave. Шаблон шифруется и не доступен приложениям — это обязательное требование Android CDD и Apple App Review Guidelines.

Каждый производитель реализует защиту по-своему. Samsung Knox использует собственную TrustZone с изолированным хранилищем для отпечатков. Google Pixel с чипом Titan M2 обеспечивает изоляцию на уровне загрузчика (bootloader). Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) — выделенное ядро в процессоре Snapdragon, которое обрабатывает биометрию без участия главного CPU. Независимые аудиты NCC Group и Kryptowire подтверждают, что все три реализации обеспечивают аппаратную изоляцию шаблонов на уровне, достаточном для сертификации Android Strong.

Пользователям стоит помнить, что сканер отпечатков — это прежде всего средство удобства, а не абсолютная защита. Для финансовых операций и доступа к критически важным данным рекомендуется использовать двухфакторную аутентификацию: отпечаток или лицо плюс пароль или аппаратный токен. Биометрия удобна как первый фактор, но не должна быть единственным барьером между злоумышленником и конфиденциальными данными.

Пример кода: BiometricManager на Android

Android BiometricManager позволяет проверить наличие и тип сканера отпечатков на устройстве перед вызовом аутентификации. Это важно, чтобы корректно обрабатывать сценарии, когда биометрический сенсор отсутствует или повреждён. Ниже приведён пример проверки доступности сканера.

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("Сканер доступен")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Сканер отпечатков отсутствует")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Сканер временно недоступен")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Нет зарегистрированных отпечатков")
            }
        }
    }
}

Метод canAuthenticate с флагом BIOMETRIC_STRONG проверяет, что на устройстве есть Class 3 сенсор (самый безопасный). Для подэкранных сканеров и ультразвуковых датчиков Android возвращает BIOMETRIC_SUCCESS, только если сенсор сертифицирован как Strong. Если сканер отпечатков отсутствует, следует предложить пользователю альтернативные методы аутентификации: PIN-код, пароль или вход по лицу.