آناتومي گجت: حسگر اثرانگشت چيست و چگونه كار مي‌كند؟ قسمت سوم و پاياني

مزاياي كلي

امنيت

دقت

دقت جديدترين انواع حسگر اثرانگشت تقريبا ۱۰۰ درصد است. طبق مطالعه‌ها، دقت جديدترين سيستم تشخيص و تأييد هويت مجهز به اسكنر اثرانگشت هنگام اسكن يك انگشت ۹۸.۶ و هنگام اسكن دو انگشت ۹۹.۶ و هنگام چهار انگشت يا بيشتر ۹۹.۹ درصد است. البته، عواملي همچون نحوه‌ي ‌قرارگرفتن انگشت روي اسكنر و نوع حسگر اسكنر و فناوري به‌كاررفته در ساخت و الگوريتم‌هاي امنيتي آن نيز در افزايش يا كاهش دقت اسكنر اثرانگشت تأثير مي‌گذارند. بنابراين، براي افزايش دقت اسكنرها به بيشترين حد ممكن، بايد مواردي مثل يادگيري نحوه‌ي صحيح قرار‌دادن انگشت روي سطح اسكنر به افراد، استفاده‌نكردن از اسكنرهاي اپتيكال قديمي و استفاده از اسكنرهاي داراي الگوريتم‌هاي امنيتي سه‌مرحله‌اي را رعايت كنيم.

مراحل الگوريتم‌هاي امنيتي سه‌مرحله‌اي عبارت‌اند از: ۱. تحليل داده‌هاي اثرانگشت و استخراج ويژگي‌هاي داده‌ها و قراردادن آن‌ها در الگوي زيست‌سنجشي ديجيتالي؛ ۲. مقايسه‌ي الگوي ايجاد‌شده از اطلاعات اثرانگشت و تطبيق آن با الگوي از قبل ذخيره شده؛ ۳. تشخيص نهايي.

روش‌هاي افزايش دقت حسگر اثرانگشت موبايل

چنانچه حسگر اثرانگشت موبايل اندرويدي يا آيفون شما از دقت كافي برخوردار نيست، مي‌توانيد با چند روش آن را تا حدودي افزايش دهيد. براي انجام اين تنظيمات در موبايل‌هاي آيفون مسير Settings > Touch ID & Passcode > Fingerprints و براي موبايل‌هاي اندرويدي مسير Settings > Security > Device/Phone Security را بايد دنبال كنيد. البته، ممكن است تنظيمات موبايل‌هاي اندرويدي بسته به برند موبايل كمي متفاوت باشد؛ مثلا در موبايل‌هاي پيكسل گوگل تنظيمات اثرانگشت با عنوان Pixel Imprint و در موبايل‌هاي گلكسي سامسونگ با عنوان Fingerprint Scanner مشخص شده است.

چندبار ثبت‌كردن اثرانگشت يك انگشت

اين روش ساده‌ترين راه براي افزايش دقت اثرانگشت است. چنانچه اسكنر پس از نخستين اسكن قفل موبايل را بازنمي‌كند و مطمئن هستيد از همان انگشتي كه قبلا آن را ثبت كرده‌ايد براي بازكردن قفل موبايل استفاده مي‌كنيد، بهترين راه اين است كه آن انگشت را يكي‌دو بار ديگر ثبت كنيد. موبايل‌هاي اندرويد و iOS هر دو قابليت ثبت اثرانگشت چند انگشت را دارند و براي ثبت مجدد يك انگشت هيچ مانعي وجود ندارد؛ زيرا موبايل براي هربار ثبت، انگشت شما را به‌عنوان اثرانگشت جديد مي‌شناسد.

ثبت انگشت‌هاي هر دو دست

گاهي اوقات با يكي از دست‌هاي خود درگير كاري هستيد و نمي‌توانيد با انگشت‌هاي آن قفل موبايل را باز كنيد. اگر اثرانگشت انگشت‌هاي هر دو دست را در موبايل ثبت كنيد، در چنين وضعيتي به‌راحتي مي‌توانيد از دست ديگر خود براي بازكردن قفل موبايل استفاده كنيد.

ثبت اثرانگشت درست پس از دوش‌گرفتن

معمولا وقتي اثرانگشت‌ها خيس مي‌شوند، حسگر نمي‌تواند اثرانگشت را شناسايي كند. براي رفع اين اشكال بايد يك بار بعد از اينكه دوش گرفتيد، اثرانگشت خود را ثبت كنيد. پس از انجام اين كار، هربار انگشتتان خيس شود يا عرق كند، به‌راحتي مي‌توانيد با آن قفل موبايل خود را باز كنيد.

مشخص‌كردن نام براي هر انگشت

موبايل‌هاي اندرويدي و آيفون هر دو اين قابليت را دارند. اين كار تأثيري بر افزايش دقت اثرانگشت نمي‌گذارد؛ اما چنانچه فراموش كرديد اثرانگشت كدام‌يك از انگشت‌هاي خود را ثبت كرده‌ايد، با مراجعه به تنظيمات به‌راحتي مي‌توانيد بفهميد اثرانگشت كدام انگشتتان ثبت شده است؛ مثلا با انتخاب نام «انگشت سبابه‌ي دست راست». درضمن، زماني‌كه اثرانگشت چند فرد را ثبت مي‌كنيد، اين كار مي‌تواند شما را از سردرگمي نجات دهد.

سرعت زياد

قطعا اسكن اثرانگشت و باز‌شدن قفل موبايل بسيار سريع‌تر از واردكردن رمزعبور معمولا تمام حسگرهاي اثرانگشت در كمتر از يك ثانيه قفل موبايل را باز مي‌كنند. حسگرهاي اثرانگشت زير نمايشگر عملكرد بسيار خوبي در اين زمينه دارند و حتي مي‌توانند اين كار را در يك‌دهم ثانيه انجام دهند. 

سهولت استفاده

قطعا وجود اشكالاتي همچون پيچيده‌بودن رمزعبور يا نياز به واردكردن رمزعبور براي هربار بازكردن قفل موبايل يا فراموش‌كردن رمزعبور، استفاده از آن را عذاب‌آور مي‌كند و تمام اين اشكالات باعث مي‌شوند متخصصان دستگاه‌هاي مجهز به حسگر اثرانگشت براي بازكردن قفل آن تمايلي به استفاده از رمزعبور يا شيوه‌هاي مشابه آن نداشته باشند؛ زيرا با استفاده از اثرانگشت مي‌توانند اين كار را در كسري از ثانيه انجام دهند. قطعا در آينده تعداد دستگاه‌هاي خودپرداز و كارت‌هاي بانكي مجهز به حسگر اثرانگشت نيز افزايش خواهد يافت و عمليات‌هاي پرداخت هم به‌لطف حسگرهاي اثرانگشت آسان‌تر خواهند شد. 

كمك به حفظ محيط‌زيست

با استفاده از حسگرهاي اثرانگشت ديگر به استفاده از حجم زيادي از كاغذ و پلاستيك براي گرفتن اثرانگشت به‌شيوه‌ي سنتي و توليد كارت‌هاي شناسايي قديمي نيازي نيست؛ بنابراين، استفاده از حسگر اثرانگشت مي‌تواند تأثير بسياري بر كاهش قطع درختان و آلودگي محيط‌زيست بگذارد. درضمن، جوهري هم كه به روش قديمي براي انگشت‌نگاري استفاده مي‌شود، ممكن است به محيط‌زيست آسيب زيادي بزند.

مقرون‌به‌صرفه‌بودن

شناسايي هويت با اسكنرهاي اثرانگشت در مقايسه با ساير روش‌هاي تشخيص هويت زيست‌سنجشي هزينه‌ي كمتري دارد و كاهش هزينه‌ي توليد آن‌ها باعث شده است اين حسگرها حتي در موبايل‌هاي هوشمند ارزان‌ارزش نيز استفاده شوند. البته، نبايد از حسگرهاي اثرانگشت ارزان‌ارزش انتظار امنيت و دقت زيادي داشته باشيم.

مزايا در حوزه‌ي مديريت نيروي انساني و زمان

يكي از معايب بزرگ دستگاه‌هاي كارت‌خوان قديمي اين بود كه گاهي اوقات متخصصان به‌جاي ديگران كارت مي‌زدند؛ اما به‌دليل اينكه اثرانگشت هر فرد مختص او است و دستگاه‌هاي حضور و غياب و كنترل تردد مجهز به حسگر اثرانگشت، اثرانگشت اسكن‌شده را با نمونه‌ي ثبت‌شده در پايگاه داده‌ي خود مطابقت مي‌دهند، انجام چنين كاري با اين دستگاه‌ها عملا امكان‌پذير نيست. درضمن، نسل جديد دستگاه‌هاي كنترل تردد و حضور و غياب علاوه‌بر اسكن اثرانگشت از قابليت‌هاي ديگري نظير تشخيص صدا، چهره، عنبيه و شكل دست نيز برخوردار هستند؛ به‌ همين دليل، فريب‌دادن آن‌ها بسيار دشوار است. از ديگر مزاياي اين دستگاه‌ها مي‌توان به ثبت زمان كاملا دقيق ورودوخروج متخصصان و مشخص‌‌شدن تخلف متخصصاني كه ديرتر از زمان تعيين‌شده در محل كار حاضر مي‌شوند يا زودتر از اين زمان از سر كار برمي‌گردند و تسهيل كنترل و مديريت نيروي انساني و زمان اشاره كرد.

معايب

امكان هك‌شدن (برخي از حسگرها)

در بخش قبلي، امنيت را به‌عنوان يكي از مزايا و قوت‌ها ذكر كرديم؛ اما همين ويژگي در برخي از موارد مي‌تواند به پاشنه‌ي آشيل اسكنرهاي اثرانگشت تبديل شود و زمينه‌‌ي فريب‌خوردن حسگر را فراهم كند. البته، حسگرهاي جديد ازجمله حسگرهاي فراصوت تقريبا ضدتقلب هستند؛ البته نه كاملا. درادامه، شما را با برخي از روش‌هاي متداول هك‌كردن حسگر اثرانگشت و شيوه‌هاي مقابله با آن‌ها آشنا مي‌‌كنيم.

روش‌هاي هك‌كردن حسگر اثرانگشت

اثرانگشت اصلي

در قسمت بالاي تصوير، نمونه‌‌هاي واقعي اثرانگشت (مستطيل سمت چپ) و نمونه‌هاي ساختگي (مستطيل سمت راست) ذخيره‌شده در مجموعه‌داده‌ي مؤسسه‌ي ملي فناوري و استانداردها و در قسمت پايين تصوير، نمونه‌‌هاي واقعي اثرانگشت (مستطيل سمت چپ) و نمونه‌هاي ساختگي (مستطيل سمت راست) ذخيره‌شده در مجموعه‌داده‌ي حسگر اثر خازني فينگرپس را مشاهده مي‌كنيد. 

همان‌طوركه شاه‌كليدها مي‌توانند تقريبا هر قفلي را باز كنند، نمونه‌اي از اثرانگشت ايجاد‌شده به‌دست انسان نيز وجود دارد كه دربردارنده‌ي تمام ويژگي‌هاي استاندارد اثرانگشت افراد است. اين نمونه اثرانگشت كه به آن Masterprints گفته مي‌شود، به‌نوعي شاه‌كليد حسگرهاي اثرانگشت محسوب مي‌شود و مي‌توان از آن براي فريب‌ اثرانگشت‌ها استفاده كرد. ممكن است حسگرهاي اثرانگشت پيشرفته با اين نمونه هك نشوند؛ اما احتمال فريب‌خوردن حسگرهاي اثرانگشت موبايل با آن بسيار زياد است. براي جلوگيري از فريب حسگرها با اين نمونه‌ي اثرانگشت، بايد اسكنرهايي انتخاب كنيد كه هنگام اسكن دقت فراواني داشته باشند.

تصوير گرفته‌شده از اثرانگشت

با استفاده از روش‌هاي امنيتي محافظت از دستگاه دربرابر هكرها و استفاده از اسكنري كه عكس ذخيره‌شده را رمزگذاري كند، مي‌توانيد با اين روش مقابله كنيد. درضمن، در‌صورتي‌كه متوجه شديد تصوير ذخيره‌شده در اسكنر به‌صورت امن نگه‌داري نمي‌شود، استفاده از آن را بلافاصله متوقف و تصوير ذخيره‌شده را نيز پاك كنيد تا هكرها آن را كپي نكنند.

جعل اثرانگشت

ساخت اثرانگشت جعلي با استفاده از چوب، موم، خمير يا قالب‌هاي سيليكوني يا چاپ آن روي ساخت با جوهررساني حاوي نانوذرات نقره و قراردادن روي سطح اسكنر، يكي ديگر از روش‌هاي فريب‌دادن آن است. متأسفانه راه‌حل خاصي براي جلوگيري از اين روش سوءاستفاده وجود ندارد و تنها كاري كه مي‌توانيد انجام دهيد، اين است كه اجازه ندهيد افراد شياد از جزئيات اثرانگشت شما مطلع شوند. درضمن، از حسگري استفاده كنيد كه امنيت بسيار زيادي داشته باشد.

سوءاستفاده از آسيب‌پذيري نرم‌افزاري

همان‌طوركه قبلا گفتيم، مي‌توان دسترسي به برخي از نرم‌افزارهاي مديريت‌كننده‌ي رمزعبور را تنها با شناسايي اثرانگشت امكان‌‌پذير كرد؛ اما درصورتي‌كه اين نرم‌افزارها حفره‌ي امنيتي داشته باشند و هكرها موفق شوند اين آسيب‌‌پذيري را كشف كنند، به‌راحتي مي‌توانند به آن‌ها نفوذ كنند و روش امنيتي به‌ظاهر قوي ما عملا بي‌تأثير خواهد شد.

اين روش درست مانند اين است كه تمام ورودي‌هاي مكاني محرمانه و امنيتي به‌شدت كنترل شوند و زيرانديشه متخصصين باشد؛ اما مأموران امنيتي از يك ورودي غافل شده‌ باشد و همان يك ورودي مي‌تواند راه را براي ورود مجرمان باز كند و خطر بزرگي براي امنيت آن مكان باشد. با استفاده‌ از دستگاه‌هاي بسيار ايمن و به‌روزرساني اپليكيشن‌هاي امنيتي براي برطرف‌كردن آسيب‌پذيري‌ آن‌ها، مي‌توان از نفوذ هكرها به آن‌ها جلوگيري كرد.

سوء‌استفاده از جاي اثرانگشت به‌جامانده روي اسكنر

براي مقابله با اين اشكال، تنها بايد پس از هربار استفاده از اسكنر اثرانگشت، اثرانگشت خود را با دستمال پاك كنيد. درضمن، جنس بدنه‌ي برخي از موبايل‌ها به‌گونه‌اي است كه لكه‌هاي اثرانگشت به‌راحتي روي آن باقي مي‌ماند؛ بنابراين، در‌صورتي‌كه بدنه‌ي موبايل شما هم اين گونه است، بايد جاي اثرانگشت باقي‌مانده روي ساير نقاط موبايل را نيز پاك كنيد.

يادآوري مي‌كنيم برخي از ويژگي‌هاي خود حسگر مانند اسكن بخشي از اثرانگشت به‌جاي كل آن يا گرفتن تصوير دوبعدي از اثرانگشت نيز مي‌تواند به امنيت آن‌ها آسيب بزند.

دشواربودن استفاده از اسكنر اثرانگشت براي برخي از افراد

اثرانگشت در طول زمان تغيير نمي‌كند؛ اما با افزايش سن، حالت ارتجاعي و برجستگي آن كمتر و خطوط منحني آن ضخيم‌تر مي‌شود و اين تغييرات مي‌تواند كمي اسكن اثرانگشت را دشوارتر كند.

اسكن اثرانگشت افراد معلولي كه دست آن‌ها اشكال دارد، نيز دشوار است؛ زيرا معمولا نمي‌توانند انگشت خود را به‌صورت صحيح روي سطح اسكنر قرار دهند و فرد ديگري بايد به آن‌ها براي انجام اين كار كمك كند يا اصلا اين كار امكان‌پذير نيست.

درضمن، جراحت يا خراشيده‌شدن يا تماس نوك انگشت با مواد اسيدي باعث آسيب‌ديدن اثرانگشت مي‌شود. البته، بعد از يك ماه دوباره ترميم مي‌شود؛ اما در طول اين مدت، شناسايي هويت با اثرانگشت امكان‌‌پذير نيست. همچنين، درصورتي‌كه جراحت باعث آسيب‌ديدن لايه‌ي درميس (لايه‌ي پوست حقيقي) شود، ترميم اثرانگشت امكان‌پذير نيست.

جزئيات اثرانگشت افرادي كه زياد با دست ظرف مي‌شويند، بناها و افرادي كه با مواد شيميايي مثل اكسيدكلسيم سروكار دارند، در حين كاركردن، از بين مي‌رود؛ اما اگر اين كارها را كنار بگذارند، جزئيات پس از گذشت مدتي ترميم خواهند شد.

مختل‌شدن عملكرد

گاهي اوقات ممكن است عملكرد اسكنرهاي اثرانگشت ارزان‌ارزش مختل شود و آن‌ها نتوانند افرادي را شناسايي كنند كه اثرانگشت آن‌ها قبلا در سيستم ثبت شده است؛ درنتيجه مانع ورود يا دسترسي آن‌ها به سيستم مي‌شوند. اين اشكال مي‌تواند در زمان‌هاي حساس و اضطراري يا برخي از مكان‌ها مثل بيمارستان‌ها اشكالات فاجعه‌باري به‌بار آورد.

امكان آسيب‌ديدن اسكنرها

اسكنرهاي بسيار ايمن و دقيق گران‌ارزش هستند و ممكن است در محيط‌هاي خشن آسيب ببينند يا متخصصان و بچه‌هاي خردسال به آن آسيب بزنند. البته، مي‌توان با استفاده از اسكنرهاي مقاوم اين اشكال را به‌راحتي برطرف كرد.

حافظه‌‌ي زياد براي ذخيره‌سازي تصاوير

اسكنرهايي كه تصوير اثرانگشت را در حافظه‌ي خود ذخيره مي‌كنند، براي نگه‌داري تصاوير نيازمند فضاي زيادي هستند؛ مثلا تصويري با تراكم ۵۰۰ dpi با ۸ بيت در هر پيكسل حجمي درحدود ۲۴۰ كيلوبايت دارد.

ثبت اثرانگشت در پايگاه داده‌ها

ثبت اثرانگشت تعداد زيادي از افراد در حافظه‌ي اسكنرها يا پايگاه‌هاي داده‌اي كه اسكنرها به آن متصل هستند، فرايند زمان‌بري است و در برخي از موارد اصلا امكان‌پذير نيست. درضمن، چنانچه هكري موفق شود اسكنر را هك كند، به‌سادگي مي‌تواند به اين اطلاعات دست پيدا كند و سوءاستفاده از اين اطلاعات ممكن است عواقب بدي براي افراد به‌دنبال داشته باشد. 

وضعيت بازار حسگرهاي اثرانگشت

بازار حسگرهاي اثرانگشت با روندي كم‌نظير در‌ حال رشد است.  پيش‌بيني مي‌شود ارزش بازار اين حسگرها با افزايش ۱۸.۳۳ درصدي نرخ رشد مركب سالانه‌‌ از ۱۳.۱۹ ميليارد دلار در سال ۲۰۱۸ به ۲۳.۷۵ ميليارد دلار در سال ۲۰۲۳ برسد. ارزش بازار حسگرهاي اثرانگشت زير نمايشگر نيز در سال ۲۰۱۸، ۶۲۷ ميليون دلار بود و انتظار مي‌رود اين رقم تا سال ۲۰۲۷، ۲۰.۴ درصد رشد كند.

درحال‌حاضر، آمريكاي‌شمالي بزرگ‌ترين بازار حسگرهاي اثرانگشت به‌شمار مي‌رود و بيشترين ميزان رشد نيز مربوط به بازار منطقه‌ي آسيا‌واقيانوسيه است و بازار آمريكاي‌شمالي رتبه‌ي بعدي را به‌خود اختصاص داده است. انتظار مي‌رود شركت‌هاي مطرح فعال درزمينه‌ي توليد حسگر اثرانگشت، با افزايش توليد و مشاركت با شركت‌هاي مرتبط، آينده‌ي درخشاني براي حسگرهاي اثرانگشت بسازند.

شركت‌هاي انويز آسيا پسيفيك (Anviz Asia Pacific)، اِوِير (Aware Inc)، بيوكي اينترنشنال (Bio-Key International)، كراس‌مچ تكنولوژيس (Crossmatch Technologies) و فينگرپرينتز كارت اي بي (Fingerprint Card AB) پنج شركت مطرح در زمينه‌ي توليد انواع مختلف حسگرها و اسكنرهاي اثرانگشت محسوب مي‌شوند.

دلايل مهم تبديل منطقه‌‌ي آسيا اقيانوسه به پررونق‌ترين بازار حسگرهاي اثرانگشت

نمودارهاي مهم بازار حسگرهاي اثرانگشت

ميزان استفاده از حسگرهاي اثرانگشت از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۸

نرخ رشد بازار حسگرهاي اثرانگشت براساس منطقه

جديدترين پژوهش‌ها در‌باره‌ي حسگرهاي اثرانگشت

اين حسگر اپتيكال كه قادر است جزئيات فرورفتگي‌ها و نقاط برجسته‌ي اثرانگشت را تشخيص دهد، دربرابر رطوبت كاملا مقاوم است و مي‌تواند عملكرد حسگرها در تشخيص اثرانگشت جعلي را تا حدود زيادي بهبود دهد.

آينده‌ي حسگرهاي اثرانگشت

درمجموع، مي‌توان گفت در آينده حسگرهاي اثرانگشت براي تشخيص هويت و اجازه‌ي دسترسي در خانه‌ها و شهرهاي هوشمند و وسايل مورداستفاده در آن‌ها، سرويس‌هاي ذخيره‌سازي ابري (ادغام اين حسگرها با سرويس‌ها موجب افزايش سرعت پردازش و مطابقت داده‌ها، تسهيل ذخيره‌سازي اطلاعات اثرانگشت تعداد زيادي از افراد و تسهيل ارائه‌‌ي گزارش مرتبط با اطلاعات هويتي افراد مي‌شود)، اينترنت اشياء و وسايل متصل به شبكه، متخصصد گسترده‌اي خواهد شد و مي‌تواند در ارتقاي هوشمندسازي سيستم حمل‌ونقل عمومي و خودروهاي خودران و حذف كامل روش‌هاي امنيتي قديمي مانند استفاده از رمزعبور كمك زيادي كند. درضمن، قطعا در آينده سرويس‌هاي بيشتري براي تشخيص هويت افراد از حسگرهاي اثرانگشت استفاده خواهند كرد.

مقايسه‌ي تشخيص هويت با ساير روش‌هاي زيستسنجي تشخيص هويت

در جدول زير، اثرانگشت با ساير روش‌هاي زيست‌سنجي مقايسه شده است.