ВНЕДРЕНИЕ  И  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  СЕНСОРА  ОТПЕЧАТКА  ПАЛЬЦЕВ  В  ПОВСЕДНЕВНОЙ  ЖИЗНИ

Карпенко  Олег  Вячеславович

Бурганова  Наталья  Сергеевна

студенты  3  курса,  кафедра  ИВС,  Карагандинский  Государственный  Технический  университет, 
Республика  Казахстан,  г.  Караганда

E-mail:  20_ok_13@mail.ru

Олейникова  Алла  Васильевна

научный  руководитель,  старший  преподаватель  КарГТУ, 
Республика  Казахстан,  г.  Караганда

Жизнь  в  современном  быстроизменяющемся  мире  предоставляет  все  больше  и  больше  требований  к  системам  безопасности.  Главным  направлением  в  этой  сфере  —  это  создание  эффективных  устройств  идентификации  личности.  Необходимость  в  этом  появляется  в  самых  разных  случаях:  при  проведении  электронных  транзакций,  включая  выполнение  платежей  кредитными  картами  и  оплату  товаров  и  услуг  через  Интернет,  защита  автомобилей  и  других  разнообразных  дорогостоящих  вещей  от  несанкционированного  использования,  программного  обеспечения,  защита  компьютерных  систем,  мобильных  телефонов,  предотвращение  краж  и  мошенничества  при  совершении  финансовых  сделок,  разрешение  доступа  к  складам  и  секретным  зонам  только  для  авторизованного  персонала,  указанным  в  паспорте,  водительском  удостоверении  и  пр.  Одни  из  видов  идентификации  личности  является  сенсор  отпечатков  пальцев  [4].

Сканеры  отпечатков  давно  используются  по  всему  миру  в  нашей  жизни.  Отпечатки  пальцев  были  юридически  приняты  для  идентификации  личности  более  столетия  назад,  а  опознание  по  отпечатку  все  больше  используется  в  криминологии  уже  с  двадцатых  годов  прошлого  века.  Еще  штаб-квартира  полиции  Большого  Лондона  Скотленд-Ярд  использовала  отпечатки  пальцев  в  1901  году.  Если  говорить  о  нашем  времени,  то  впервые  для  общего  пользования  сканер  отпечатков  стал  доступен  в  вышедшем  в  2011  году  телефоне  Motorola  Atrix  4G.  Смартфон  работал  на  Android  2.2,  имел  двухядерный  процессор  Cortex-A9  с  тактовой  частотой  1  ГГц  и  экран  с  разрешением  960  х  540.  И  там  был  сканер  отпечатков  пальцев.  Это  была  сканирующая  поверхность  от  AuthenTec  на  задней  стороне  устройства.  Отзывы  пользователей  оставляли  желать  лучшего.  Система  работала  совершенно  неправильно  и  в  итоге  труды  разработчиков  упали  на  них  большим  количеством  проблем  и  уже  вскоре  эксперименты  с  внедрением  сканера  в  телефоны  прекратились.  И  осенью  2013  года  на  публике  появился  iPhone  5s  с  сенсором  отпечатков  пальцев  Touch  ID.  Забавно,  что  Apple  купили  AuthenTec  за  356  млн  долларов  в  начале  2012  года,  что  и  привело  к  созданию  сканера  [3].

Внедрение  биометрических  датчиков  в  телефоны  и  различную  компьютерную  технику  избавляет  пользователей  от  необходимости  придумывать  и  запоминать  пароли:  ведь  куда  надежнее  проверить  человека  по  отпечаткам  пальцев,  а  не  по  набору  символов,  которые  можно  подгадать  или  украсть.  Производители  понимают  это,  и  стараются  усовершенствовать  технологию,  но  каждый  делает  это  по-разному.  Компания  Apple  первой  внедрила  эту  технологию  в  свои  устройства,  и  она  позволяет  пользователю  не  только  мгновенно  разблокировать  телефон,  но  и  совершать  покупки.  А  Blackberry  решили  пойти  дальше:  с  помощью  отпечатков  пальцев  можно  будет  получить  доступ  к  собственному  смартфону,  а  смартфон  станет  «пропуском»  к  другим  вашим  компьютерным  устройствам,  с  помощью  которого  вы  будете,  например,  автоматически  входить  на  определенные  сайты,  не  вводя  никаких  паролей  [4].  К  слову,  такая  функция  (как  и  сканер  отпечатков  пальцев)  уже  имеется  в  некоторых  моделях  флешек.  Многие  согласятся  с  тем,  что  смартфон  —  это  один  из  самых  личных  устройств,  которые  есть  у  человека.  И  одним  из  тех  девайсов,  где  компромисс  в  отношении  вопросов  безопасности  отнюдь  не  приветствуется.  Чем  лучше  построена  защита,  тем  труднее  похитить  ваши  данные.  Для  улучшения  безопасности  своих  устройств  компания  Samsung  создала  сканер  отпечатка  пальца  на  своём  флагмане  начала  2014  года  Galaxy  S5.  Однако  решение  корейцев  стало  самым  лучшим,  более  оптимизированным  для  ПО.  С  помощью  такого  сканера  можно  сделать  больше,  чем  просто  разблокировать  устройство.  В  2015  году  на  MWC  2015  был  представлен  флагманский  смартфон  Samsung  Galaxy  S6,  который  получил  сканер  отпечатков  пальцев  нового  поколения,  реагирующий  на  прикосновение  пальца.[3]

Датчик  отпечатков  пальцев  привлек  и  других  производителей.  Например,  HTC.  Последняя  попытка  компании  обеспечить  биометрическую  безопасность  была  реализована  в  One  M9  Plus.  Но,  несмотря  на  внешний  вид  сканера,  это  не  кнопка.  Это  лишь  площадь  для  сканирования,  похожая  на  центральную  клавишу  Samsung.  Как  и  в  Touch  ID,  нужно  лишь  прикоснуться,  чтобы  начать  механизм  считывания  отпечатка.  И  эта  технология  работает  хорошо.  Что  работает  плохо,  так  это  задний  сенсор  на  HTC  One  Max.  Он  и  должен  был  конкурировать  с  Touch  ID,  но  совершенно  провалился  [5].

Компания  Synaptics,  которая  специализируется  на  производстве  сенсоров  объявила,  что  адаптировала  свою  технологию  распознавания  отпечатков  пальцев  Natural  ID  для  применения  её  в  компьютерных  мышах.  Производитель  сенсоров  Synaptics  так  же  сообщил,  что  датчики  отпечатков  пальцев  могут  появиться  и  на  переносных  устройствах.  В  конце  2015  года  ожидается  выход  смартчасов  с  таким  датчиком.

Сканер  отпечатков  пальцев  успешно  применяется  компанией  Hewlett  Packard  (HP)  в  ноутбуках.  Правда  функционал  применения  не  такой  обширный  как  хотелось  бы.  С  его  помощью  пользователь  может  войти  в  систему,  назначить  на  свой  отпечаток  пароль  от  почты  и  вместо  постоянного  и  нудного  ввода  знаков  с  клавиатуры  просто  провести  пальцем  по  горизонтальной  панели.

В  наше  время  интернета  и  технологий  существуют  электронные  замки,  которые  пользуются  неплохим  спросом  и  умеют  считывать  отпечатки  пальцев.  В  компании  Samsung  SDS  существует  подразделение,  которое  занимается  продуктами  направления  Smart  Home,  в  том  числе  и  электронными  дверными  замками.  Ассортимент  замков  относительно  невелик  и  насчитывает  чуть  более  десятка  моделей,  которые  постоянно  обновляются  и  совершенствуются.  Главная  отличительная  особенность  замков  Samsung  —  дизайн.  Различные  модели  регулярно  получают  дизайнерские  награды  iF  и  RedDot.  Экземпляр  выглядит  строго  и  солидно  [5].

С  2011  года  школы  округа  Вашингтон,  Флорида,  США,  стали  использовать  сканеры  отпечатков  пальцев.  Они  были  введены  в  работу  с  самого  начала  учебного  года.  А  теперь  руководство  учебных  заведений  в  указанном  округе  планирует  еще  и  в  школьных  автобусах  такие  сканеры  установить.  Новая  программа  по  технологизации  учета  учащихся  очень  высоко  оценивается  местными  экспертами,  которые  многого  ожидают  от  такой  системы.  Вероятно,  большинство  учащихся  как  раз  не  очень  довольны  подобными  ухищрениями  чиновников  [4].

Сенсор  отпечатков  пальцев  дожлен  работать  быстро,  надежно  и  иметь  малую  стоимость.  Обычные  методы  основаны  на  использовании  документов  (паспорт,  значок  и  пр.),  паролей,  подписей  и  других  подобных  способов.  Физиологически  отпечаток  пальца  представляет  собой  конфигурацию  выступов  (гребней),  содержащих  индивидуальные  поры,  разделенные  впадинами.  Под  кожей  пальца  расположена  сеть  кровеносных  сосудов.  Морфология  отпечатка  пальца  связана  с  определенными  электрическими  и  тепловыми  характеристиками  кожи.  Это  означает,  что  для  получения  изображения  отпечатка  пальца  могут  использоваться  такие  параметры,  как  свет,  тепло  или  электрическая  емкость  (а  также  их  комбинация).  Отпечаток  пальца  формируется  во  время  развития  плода  и  не  изменяется  на  протяжении  всей  жизни  человека.  Электронная  технология  отображения  и  алгоритмы  распознавания  структур  сейчас  достаточно  продвинуты  для  автоматического  извлечения  шаблона  отпечатка  пальца.  Некоторые  алгоритмы  получения  шаблона  стандартизованы  институтом  стандартов  NIST  в  США  [2].

В  настоящее  время  развивается  множество  технологий  электронного  распознавания  отпечатка  пальца.  Наиболее  широко  известны  оптическая,  емкостная,  радио,  микроэлектромеханическая  (MEMS),  тепловая  технологии,  а  также  технология  анализа  давления.

Большинство  описанных  технологий  для  получения  изображения  отпечатка  пальцев  могут  использовать  два  различных  пути.  Первый  заключается  в  использовании  окна  статического  захвата  изображения  такого  же  размера,  как  у  требуемого  изображения  отпечатка  пальца.  Преимущество  этого  способа  состоит  в  получении  полного  изображения  одним  действием.  Серьезные  недостатки  заключаются  в  необходимости  использования  матрицы  захвата  большого  размера,  что  повышает  стоимость  системы,  а  также  в  загрязнении  поверхности  датчика  из-за  остающихся  на  ней  отпечатков.

Второй  подход  основан  на  использовании  прямоугольного  окна  с  шириной  требуемого  изображения  и  высотой  несколько  пикселей.  При  идентификации  человек  быстро  проводит  пальцем  поперек  окна  датчика.  Изображение  сканируется  секциями  и  восстанавливается  программным  обеспечением.  В  результате  значительно  уменьшается  стоимость  датчика  (из-за  малых  размеров  чувствительного  элемента),  и  он  становится  самоочищающимся.  Датчики  такого  типа  называются  sweep-сенсорами  (датчик,  воздействие  на  который  производится  быстрым  проведением  анализируемой  поверхности  пальца  по  активной  области  датчика).  Этот  метод  обязателен  при  тепловом  захвате  изображения  [2].

Упоминая  Samsung  Galaxy  S6,  хотелось  бы  сказать,  что  даже  ему  пока  далеко  до  возможностей  биометрического  сенсора  от  американского  чипмейкера  Qualcomm.  Новая  разработка  позволяет  распознавать  отпечатки  через  стекло,  металл,  пластик  и  другие  материалы.  Qualcomm  Snapdragon  Sense  ID  построен  на  базе  передовой  ультразвуковой  технологии,  которая  создавалась  для  систем  управления  доступом  в  правительственных  организациях.  Дактилоскопический  сенсор  не  только  фиксирует  индивидуальный  узор  на  подушечках  пальцев,  но  и  создает  детальную  3D-модель  верхних  слоев  кожи,  что  существенно  снижает  риск  подделки  результатов  сканирования.  Кроме  всего  прочего,  датчик  работает  с  мокрыми  и  жирными  пальцами.  А  благодаря  совместимости  со  стандартом  биометрической  аутентификации  от  альянса  FIDO  он  может  использоваться  для  входа  на  сайты  в  Интернете.  Технология  Qualcomm  Snapdragon  Sense  ID  будет  поддерживаться  во  всех  процессорах  Snapdragon  серий  400,  600  и  800.  Первые  устройства  с  ультразвуковым  сканером  отпечатков  пальцев  уже  начали  появляться  на  рынке  во  второй  половине  2015  года  [1].

Хотя  сканер  отпечатков  может  предложить  более  эффективный  способ  защитить  наши  мобильные  устройства,  но  и  у  этого  способа  случаются  провалы.  Компании,  которые  используют  проверку  отпечатков  пальцев  для  безопасности,  вынуждены  беспокоиться  о  возможности  технических  сбоев,  когда  система  не  опознает  пользователя  и  блокирует  его.  Это  абсолютно  точно  худший  сценарий.  Все  прекратят  использовать  эту  систему  в  течение  нескольких  недель.  Сморщенная  кожа  на  пальцах,  холодная  погода  или  даже  порез  бумагой  могут  помешать  сенсору  «узнать»  правильного  человека.  Apple  надеется  избежать  этого,  очень  подробно  сканируя  «уровни  кожи  под  эпидермисом»  —  иными  словами,  не  только  поверхность  пальца.  Но  и  эта  технология  может  столкнуться  с  проблемами.  Сканеры  отпечатков  пальцев,  без  сомнения,  не  слишком  защищены.  Криптографам  ранее  удавалось  успешно  скопировать  отпечатки  пальцев  при  помощи  желатина,  содержащегося,  например,  в  жевательных  конфетах.  Мы  оставляем  отпечатки  пальцев  везде,  куда  бы  ни  пошли,  что  делает  их  легкой  добычей  для  мошенников.  Есть  также  беспокойство  о  праве  на  частную  жизнь.  Данные  шифруются  и  хранятся  на  внутреннем  процессоре  устройства,  но  этот  метод  весьма  не  надежен,  особенно  если  эта  информация  используется  для  денежных  переводов  в  интернете.  Многие  будут  опасаться  хранить  данные  о  своем  теле  в  цифровом  виде,  после  того  как  бывший  сотрудник  американских  спецслужб  Эдвард  Сноуден  раскрыл  информацию  о  том,  как  Агентство  национальной  безопасности  США  и  британский  Центр  правительственной  связи  следят  за  нашей  интернет-активностью.  Несмотря  на  недостатки,  технологические  компании  по  всему  миру  объединяются,  чтобы  сделать  проверку  отпечатков  пальцев  стандартной  схемой  онлайн-шоппинга  [6].

Вместе  с  тем,  вспомнив  все  тот  же  Samsung  Galaxy  S5  отметим,  что  производитель  установил  сканер,  работающий  по  принципу  свайп-жеста,  что  нельзя  назвать  идеальным  моментом,  просто  потому,  что  дизайн  этого  сканера  получился  немного  убогим.  Производитель  встроил  такой  сканер  в  кнопку  «Домой»,  площадь  которой  не  даёт  достаточного  пространства  для  полноценного  скольжения  пальца.  В  результате  это  приводило  к  ошибкам,  которые  больше  всего  раздражали  пользователей.  И  в  итоге  приходилось  сильно  подстраиваться  под  кнопку  “Home”  [5].

Немецкое  общество  хакеров  со  свободным  членством  Chaos  Computer  Club  утверждают,  что  смогли  обмануть  сканер  нового  iPhone  с  помощью  фотографии  отпечатка  пальца.  По  словам  выявивших  уязвимость,  это  было  не  очень  сложно:  поскольку  сенсору  iPhone  5S  имеет  разрешение  в  500  dpi,  все,  что  им  надо  было  сделать  —  это  получить  фотографию  в  еще  более  высоком  разрешении  и  приложить  ее  к  датчику.  Для  своего  эксперимента  хакеры  использовали  снимок  с  разрешением  2400  dpi.  Пользователям  не  советуем  защищать  важную  информацию  с  помощью  сенсоров  отпечатков  пальцев,  поскольку  эта  система  не  совсем  надежна  [5].

На  первый  взгляд  выводы  вполне  однозначны:  по  простоте  и  удобству  отпечаток  пальца  превосходит  обычный  ввод.  Одна  только  «однорукость»  даёт  разработке  ощутимое  преимущество.  А  общая  мягкость  требований  к  процедуре  считывания  становится  окончательным  аргументом,  определяющим  победителя  в  состязании.  Но  как  было  описано  ранее  и  у  сканера  случаются  провалы.  Идентификация  по  отпечатку  пальца  скоро  станет  частью  нашей  повседневной  жизни.  Будем  надеяться  на  увеличение  безопасности  и  удобства,  которые  она  принесет.

Список  литературы:

1. Александр  Морозов.  Samsung  Galaxy  S6  против  iPhone  5s:  сканер  отпечатков  пальцев.  //  Мобильные  новости.:  статья.  04.07.2015.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.macdigger.ru/iphone-ipod/samsung-galaxy-s5-protiv-iphone-5s-skaner-otpechatkov-palcev-video.html  (дата  обращения:  18.10.15) 
2. Артур  Лучкин.  Samsung  Galaxy  A8  со  сканером  отпечатка  пальца  приедет  в  Европу.  //  Обзор  мобильных  новостей:  статья.  21.05.2015.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://mobiltelefon.ru/post_1432196887.html  (дата  обращения:  18.10.15).
3. Как  работает  сканер  отпечатка  пальца  на  iPhone  6S?  //  Безопасность,  Железо,  Изобретения,  Инновации,  Обзоры.:  статья.  07.10.2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://inodroid.ru/kak-rabotaet-skaner-otpechatka-palca-na-iphone-5s/  (дата  обращения:  17.10.15).
4. Сергей  Пахомов.  Отпечаток  пальца  вместо  пароля//  Образование:  науч.  статья.  28.08.2015.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://compress.ru/article.aspx?id=10423  (дата  обращения:  15.10.15).
5. Эрик  Хачатрян.  Отпечаток  пальца  не  защитит  смартфон  //  Технологии:  науч.  статья.  13.08.2015.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gazeta.ru/tech/2015/08/13/7684906/sticky_fingers.shtml  (дата  обращения:  10.10.15).
6. Юнна  Коцар,  Эрик  Хачатрян.  Взлом  пальца  //  Технологии:  науч.  статья.  31.12.2014.  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.gazeta.ru/tech/2014/12/31_a_6365509.shtml  (дата  обращения:  01.10.15).