Вспомнить мир без сканеров отпечатков пальцев и других средств биометрической аутентификации в смартфонах достаточно сложно. До их массового распространения большинство из нас просто не использовало защиту для разблокировки своих гаджетов, а все остальные по-настоящему издевались над собой регулярным вводом паролей или рисованием графических ключей. Более того, это же повторялось во время использования банковских и других приложений, конфиденциальность данных внутри которых всегда была на первом месте. Когда думаешь обо всем этом, начинает портиться настроение и дергаться левый или правый глаз (на выбор).
Самым популярным средством биометрической аутентификации сегодня остаются именно сканеры отпечатков пальцев, нормальные варианты которых в мир современной пользовательской электроники привнесла именно компания Apple. Многие уверены, что до настоящего момента она уже успела отказаться от подобных сенсоров, но это не так. Компания до сих пор использует их в iPad без приставки Pro и даже, судя по слухам, хочет выпустить новенький iPhone 9 как раз со считывателем конечностей. Собственно, вот и повод, чтобы вспомнить прошлое сканеров отпечатков пальцев, посмотреть на их настоящее и заглянуть в будущее.
Короткая история сканеров отпечатков пальцев в наших гаджетах
Главным толчком для сканеров отпечатков пальцев в смартфонах стал выход iPhone 5s, который представили в сентябре 2013 года, — почти семь лет назад. До этого данный метод биометрической аутентификации в гаджетах практически не использовался. Тем не менее, многие ждали его в смартфонах Apple куда раньше. Компания закрепила за собой соответствующий сенсор с помощью патента еще в 2008-м, но потратила целых пять лет, чтобы довести технологию до ума. В итоге сканер отпечатков пальцев назвали достаточно просто — Touch ID. Именно слово «просто» здесь очень уместно, ведь до этого все было слишком сложно.
Вообще, сканеры отпечатков пальцев первоначально начали появляться отнюдь не в смартфонах. Одним из первых устройств с данным методом аутентификации стал ноутбук Acer TravelMate 739TLV. Просто представьте, чтобы распознать палец, ему требовалось больше десяти секунд. Конечно, за это время более-менее опытный пользователь мог несколько раз ввести пароль от компьютера даже с закрытыми глазами. В 2002-м компания Hewlett Packard выпустила карманный компьютер HP iPAQ H5400 с аналогичным неуклюжим сенсором, который также не вызвал бурю восторженных отзывов. Долго, дорого — претензий хватало.
В более-менее современных смартфонах сканер отпечатков пальцев одним из первых появился в Motorola Atrix 4G. Сенсор был совмещен с кнопкой питания и располагался на верхней грани устройства. Его можно было настроить под указательный палец правой или левой руки — да, тогда гаджеты были достаточно маленькими, чтобы дотянуться до подобного элемента управления таким образом. Чтобы сканер распознал палец, его к нему мало было просто приложить. После прикосновения к площадке, экран загорался, а после этого нужно было еще и провести по ней подушечкой. После этого гаджету нужно было еще полсекунды на считывание и анализ.
Назвать подобную реализацию удобной нельзя даже с большой натяжкой — слишком медленно. Куда быстрее было просто нажать на кнопку питания, а потом ввести четырехзначный пароль. Более того, такой сканер мог не срабатывать при «неправильной» скорости вождения по нему пальцем. Да и расположение было не самым удачным — попробовать его можно было только при стандартном хвате гаджета, который, как показывает практика, не всегда возможен. В общем, до iPhone 5s с его быстрым и точным Touch ID в кнопке «Домой» ничего толкового не было. Он стал небольшой революцией именно из-за скорости и удобства.
После iPhone 5s Apple обновляла Touch ID, делая его еще более быстрым — ее сканер считался эталонным, даже когда конкуренты заполнили рынок аналогичными решениями. Но с выходом iPhone X в 2017 году компания дала ясно понять, что приостанавливает его развитие. Главной фишкой этого устройства стал Face ID — сканер лица, который разместился в вырезе экрана. До сих пор он остается одним из самых надежных, точных и удобных решений для биометрической аутентификации. Тем не менее, другие производители не стали отказываться от сканера отпечатков вслед за Apple и продолжили его активное развитие.
Где могут располагаться сканеры отпечатков пальцев в смартфонах
Первоначально по примеру пресловутого iPhone 5s сканеры отпечатков пальцев располагались на передней панели. В этом нет ничего удивительного, ведь в то время борьба за максимальную площадь экрана еще не велась, и места хватало с головой. Тем не менее, потом в Google решили отказаться от физических кнопок под дисплеем и добавили в Android возможность использования виртуальных аналогов — подтянулись и технологии. В итоге экраны вытеснили с передних панелей смартфонов любые дополнительные элементы — многим компаниям даже логотипы свои пришлось убрать, что уж говорить про сканеры. Их перенесли.
На передней панели. Как ни странно, сканеры отпечатков пальцев на передней панели до сих пор можно считать актуальными. Большинство компаний нашло для них другое место, но многие остаются верными своим традициям. Яркий пример — все та же Apple. Начнем с того, что она до сих пор выпускает iPhone 8 и iPhone 8 Plus с Touch ID в кнопке «Домой» под экраном. А закончить можно тем, что это же расположение для сенсора компания, скорее всего, сохранит и в iPhone 9. Речь про пресловутое продолжение для iPhone SE, которое станет недорогим идейным наследником именно «восьмерок».
На задней панели. Куда перенести сканер отпечатков пальцев, если вся (ну, почти) передняя панель уже занята экраном? Очевидным решением оказалось использование задней, на которой кроме набора из камер дополнительное пространство ни для чего и не нужно. Сегодня сканер на «заднике» — удел недорогих смартфонов вроде HONOR 10i и ему подобных. У данного подхода один главный недостаток — такой сенсор становится бесполезным, если гаджет лежит на столе или стоит на держалке в автомобиле. Собственно, именно поэтому в более дорогом сегменте на заднюю панель сканер отпечатков пальцев не ставят.
На боковых гранях. Компромиссом между неудобной задней и полностью занятой передней панелью для многих производителей оказались боковые грани. Это решение не стало массовым, но некоторые компании начали встраивать сканеры отпечатков пальцев в кнопки питания. Роль примера снова выполнит детище суббренда Huawei — смартфон HONOR 20. Сенсор, который умеет распознавать рисунок на коже, в нем как раз расположился в клавише включения. Это оказалось немного более удобно, чем сзади, но весь ворох вопросов по юзабилити не закрыло. На передней панели было бы куда удобнее, но там нет места.
Прямо в экране. Одним из первых смартфонов с сенсором отпечатков пальцев, который удалось спрятать прямо в экран (на самом деле, он находится под матрицей), оказался Vivo NEX. Этот гаджет-прототип вышел летом 2018 года и удивил. Тем не менее, тогда быстро стало понятно, что технология новая, не до конца обкатанная и требует доработки. Скорость срабатывания таких сенсоров уже достигла комфортного уровня, но к их безопасности до сих пор есть вопросы. В сети то и дело всплывают новости про взлом подобных решений с помощью трехмерных копий пальцев и даже защитной пленки (привет, Samsung Galaxy S10).
Чем отличаются емкостные, оптические и ультразвуковые сканеры
Оптический, емкостный, тепловой, ультразвуковой, радиочастотный и так далее — технологий сканеров отпечатков пальцев на рынке более чем достаточно. В большей степени, именно от их выбора зависит точность срабатывания сенсора и распознавания пальца. Тем не менее, нельзя упускать из вида и производительность гаджета, которая также играет не самую последнюю роль. От процессора не в последнюю очередь зависит то, насколько быстро устройство узнает своего владельца по пальцу. А вот тройка из основных технологий отпечатков пальцев — однозначно сказать, какой дактилоскопический сканер лучше, нельзя.
Емкостные. Такие сканеры отпечатков пальцев работают на базе массивов конденсаторов, которые хранят электрический заряд. Во время прикосновения пальца к сенсору, заряд каждого конкретного конденсатора меняется, и после анализа всей их сети появляется возможность создать рисунок отпечатка. Выпуклые места на коже явно меняют состояние заряда, а впадины оставляются его практически без изменений — вот и вся «математика». Именно эту технологию компания Apple использует в своих смартфонах, которые оборудованы Touch ID. Она до сих пор считается самой распространенной.
В числе очевидных преимуществ данной технологии — высокая точность, до которой практически не дотягиваются другие решения. Но есть у нее и недостатки. Главный — сегодня ее невозможно встроить в экран, и это делает ее неактуальной для большинства современных гаджетов.
Оптические. Судя по названию, не так сложно догадаться, что данный метод биометрической аутентификации основан на захвате оптического изображения отпечатка пальца. Если утрировать, то сенсор, использующий данную технологию, фотографирует рисунок на коже во время прикосновения и сравнивает его с тем, который был сохранен во время настройки. Для работы такого сканера необходима подсветка — именно поэтому во время его использования экран загорается ярким (обычно зеленым) цветом. Явный пример смартфона, который использует данную технологию, — Xiaomi Mi 9 со сканером отпечатков пальцев в экране.
В числе достоинств данной технологии — небольшая себестоимость, и именно поэтому ее используют в относительно недорогих смартфонах. Среди недостатков нашлось место для не самой высокой безопасности. Так как технология работает с 2D-изображением, обмануть ее проще, чем конкурентов.
Ультразвуковые. Эта относительно новая технология считывания отпечатков пальцев, которая только начинает набирать популярность. Для определения рисунка на коже пальцев во время прикосновения она отправляет в их стороны ультразвук и считывает сигналы, которые вернулись обратно. При длительном сканировании с помощью данного метода вообще можно создать точную трехмерную модель пальца. Тем не менее, и быстрого вполне достаточно для безопасной аутентификации. Яркий представитель «жанра» — Samsung Galaxy Note10, который отличается и другими топовыми технологиями.
В числе преимуществ данного решения — высокая точность. А вот недостатков пара: технология достаточно новая, поэтому иногда «радует» не самой стабильной работой, а еще она все еще очень дорогая, поэтому используется только в топовых решениях компаний из негласной группы AAA.
Какие алгоритмы используют сканеры отпечатков в смартфонах
На одном только сканировании отпечатков пальцев работа технологии не заканчивается. После того, как сенсор создал изображение кожи на пальцах, его еще нужно сравнить с эталонным. Здесь есть два нюанса, которые используют практически все производители смартфонов.
Во-первых, обычно алгоритм подтверждения отпечатка пальца не берет в учет весь его целиком. Зачастую ему достаточно найти мелкую уникальную деталь, которая не повторяется. Именно ее по примеру эталона он ищет во всех складках кожи, которая оказывается на сенсоре. Это экономит как время, так и энергию.
Во-вторых, для хранения эталонного изображения нужно специальное место в памяти смартфона, к которому не будет доступа у приложений и недоброжелателей. У Apple это Secure Enclave, а у Qualcomm — Secure MCM. Это отдельные части головного чипа со всеми такими данными.
Почему производители не отходят от сканеров отпечатков пальцев
Как уже говорилось выше, не так давно Apple частично отказалась от сенсоров отпечатков пальцев в пользу сканеров лица. Возникает вопрос, почему конкуренты не торопятся следовать ее примеру. Дело в компании Google, которая не спешила добавлять определение лица в доверенные методы аутентификации.
Яркий пример — Xiaomi Mi 8, в котором появился продвинутый сканер лица уровня Face ID из iPhone X. Тем не менее, кроме разблокировки устройства ничего интересного с помощью него делать нельзя было. Поэтому уже в Xiaomi Mi 9 компания перешла на более примитивные методы распознавания по лицу.
Сейчас с помощью Face ID можно не просто разблокировать iPhone, но и зайти в любые банковские и другие защищенные приложения. До недавнего времени Google разрешала делать все это же только с помощью отпечатка пальца. Только в Pixel 4 с его продвинутым сканером лица открылся доступ разблокировке всего и вся с его помощью. Есть вероятность, что в дальнейшем будут появляться смартфоны на Android, которые также будут использовать эту фишку. Вот только, сейчас уже очевидно, что сенсоры пальцев сегодня у производителей стоят на первом месте — их будто делают в противовес главному конкуренту.
Подводя итоги: перспективы развития всех методов аутентификации
Сегодня нет хоть сколько-то значимых слухов по поводу возникновения новых методов биометрической аутентификации. Именно поэтому, скорее всего, производители сконцентрируются на двух актуальных: лицо и пальцы. У Samsung еще были находки в сканировании сетчатки глаза, но пока она работает слишком медленно и не всегда уверенно. Есть вероятность, что
подэкранный вариант Touch ID возьмут на вооружение и в Apple. Тем не менее, от Face ID в пользу него в ближайшее время компания вряд ли полностью откажется — вероятно, будет использовать сразу две системы, как конкуренты.
