Fingeravtrycksläsare i mobila enheter — vad är det, typer av sensorer och funktionsprincip

Skärmbaserade (underskärm) fingeravtrycksläsare

Under-skärm sensorer (In-Display Fingerprint Scanner) monteras direkt under skärmmatrisen. Den första kommersiella enheten med en sådan läsare var vivo X20 Plus UD 2018. Idag används tekniken i de flesta Android-flaggskepp och mellanklassmodeller.

Det finns två typer av skärmbaserade läsare: optiska (fungerar endast med OLED-skärmar, genom vilka ljuset tränger igenom) och ultraljudsbaserade (fungerar med alla typer av skärmar). Optiska under-skärm läsare lyser upp fingret genom gapet mellan OLED-pixlar, och sensorn under panelen läser av reflektionen. Skanningsområdet markeras vanligtvis med en grön ring på skärmen.

Nackdelarna med skärmbaserade läsare är mindre skanningsyta (12×8 mm för optiska jämfört med 20×10 mm för knappbaserade) och behovet av att träffa sensorn exakt med fingret. Ultraljudsbaserade under-skärm sensorer (Qualcomm 3D Sonic Gen 2) har en yta på 64 mm² och stödjer två samtidiga avtryck för ökad noggrannhet.

Tillverkarna arbetar ständigt med att förbättra under-skärm sensorer. 2024 presenterade Qualcomm 3D Sonic Gen 3 med ett förstorat skanningsområde på upp till 100 mm² — detta gör det möjligt att låsa upp telefonen genom att trycka på nästan vilket område som helst på skärmens nedre halva. Goodix, den näst största leverantören av optiska under-skärm sensorer, uppnådde en svarstid på 0,12 sekunder — snabbare än någon knappbaserad läsare.

Säkerhet och skydd mot förfalskning

Fingeravtrycksläsarens säkerhet bestäms av två faktorer: hårdvaruskydd av sensorn mot attrapper och kryptografiskt skydd av lagrade mallar. Liveness detection (livsdetektering) är nyckelteknologin som skiljer levande vävnad från förfalskning. Kapacitiva sensorer kontrollerar elektrisk ledningsförmåga, ultraljudssensorer kontrollerar hudens akustiska impedans, optiska (i moderna versioner) kontrollerar blodpuls i kapillärerna.

Enligt en studie från Kaspersky Lab luras 72 % av testade optiska sensorer i billiga telefoner av en silikonavbildning. Kapacitiva sensorer i Apple Touch ID är motståndskraftiga mot denna attack, men 2017 visade forskare från Tencent en attack med ett ultratunt 3D-printat överlägg. Qualcomms ultraljudssensorer har inte luraTS av någon känd metod.

På mjukvarunivå lagrar moderna Android-implementationer fingeravtrycksmallar i Trusted Execution Environment (TEE) eller en hårdvarusäkerhetsmodul (StrongBox KeyStore på Titan-chip eller Qualcomm SPU). iOS använder Secure Enclave. Mallen är krypterad och inte tillgänglig för appar — detta är ett obligatoriskt krav i Android CDD och Apple App Review Guidelines.

Varje tillverkare implementerar skyddet på sitt eget sätt. Samsung Knox använder sin egen TrustZone med isolerad lagring för fingeravtryck. Google Pixel med Titan M2-chippet säkerställer isolering på bootloadernivå. Qualcomm Secure Processing Unit (SPU) är en dedikerad kärna i Snapdragon-processorn som hanterar biometri utan att belasta huvud-CPU:n. Oberoende granskningar av NCC Group och Kryptowire bekräftar att alla tre implementationerna ger hårdvaruisolering av mallar på en nivå som är tillräcklig för Android Strong-certifiering.

Användare bör komma ihåg att fingeravtrycksläsaren främst är ett bekvämlighetsverktyg, inte absolut skydd. För finansiella transaktioner och åtkomst till kritiska data rekommenderas tvåfaktorsautentisering: fingeravtryck eller ansikte plus lösenord eller hårdvarutoken. Biometri är lämplig som första faktor men bör inte vara den enda barriären mellan en angripare och känslig data.

Kodexempel: BiometricManager på Android

Android BiometricManager gör det möjligt att kontrollera om det finns en fingeravtrycksläsare och vilken typ den är på enheten innan autentisering anropas. Detta är viktigt för att korrekt hantera scenarier där den biometriska sensorn saknas eller är skadad. Nedan finns ett exempel på hur man kontrollerar om en läsare är tillgänglig.

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("Läsaren är tillgänglig")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NO_HARDWARE -> {
                println("Fingeravtrycksläsare saknas")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_HW_UNAVAILABLE -> {
                println("Läsaren är tillfälligt otillgänglig")
            }
            BiometricManager.BIOMETRIC_ERROR_NONE_ENROLLED -> {
                println("Inga fingeravtryck är registrerade")
            }
        }
    }
}

Metoden canAuthenticate med flaggan BIOMETRIC_STRONG kontrollerar om enheten har en Class 3-sensor (den säkraste). För under-skärm och ultraljudsläsare returnerar Android BIOMETRIC_SUCCESS endast om sensorn är certifierad som Strong. Om fingeravtrycksläsaren saknas bör användaren erbjudas alternativa autentiseringsmetoder: PIN-kod, lösenord eller ansiktsigenkänning.