حسگر اثرانگشت چيست و چگونه كار مي‌كند؟

حسگر اثرانگشت يكي از فناوري‌هايي است كه در سال‌هاي اخير نقش بسياري مهمي در افزايش امنيت دستگاه‌هاي مختلف داشته است و بيشتر شركت‌هاي سازنده‌ي موبايل نيز انواع مختلفي از اين حسگرها را از چند سال گذشته تاكنون از محصولات خود تعبيه كرده‌اند؛ البته اين حسگرها به غير از استفاده در موبايل‌ها متخصصدهاي متنوع ديگري نيز دارد.

اين حسگرها كه از زمان پيدايش خود تاكنون پيشرفت‌هاي زيادي داشته‌اند، زماني تنها در موبايل‌ها و ساير دستگاه‌هاي رده‌بالا استفاده مي‌شدند؛ اما امروزه در موبايل‌هاي ميان‌رده و حتي ارزان‌ارزش هم وجود دارند؛ علاوه‌بر اين، استفاده از اين حسگرها در دستگاه‌هاي مورداستفاده براي تشخيص هويت نيز در سال‌هاي اخير افزايش يافته كه باعث شده است بهره‌مندي از در حوزه‌هاي مختلف افزايش يابد. به همين دليل برآن شده‌ايم تا آن‌ها را از جنبه‌هاي مختلف مطالعه كنيم.

حسگر اثرانگشت يكي از فناوري‌هاي امنيتي زيست‌سنجشي يا بيومتريك به‌شمار مي‌رود كه براي شناسايي اثرانگشت و تشخيص هويت متخصص جهت ورود يا جلوگيري از ورود او به يك سيستم استفاده مي‌شود و ساختار آن تركيبي از ويژگي‌هاي سخت‌افزاري و نرم‌افزاري است.

در اين بخش ابتدا مهم‌ترين رويدادها در تاريخ آشنايي بشر با اثرانگشت، بهره‌گيري از آن براي شناسايي افراد، ساخت حسگر اثرانگشت و آغاز استفاده از آن در وسايل مختلف از جمله لپ‌تاپ‌ها و موبايل‌هاي هوشمند را از قرن ۱۴ ميلادي تا سال ۲۰۱۴ بيان مي‌كنيم

• در سال ۱۴۰۰ شيخ فضل‌الله همداني در جزوه رايگان خود يعني جوامع‌التاريخ براي نخستين بار هم انديشي هاي در مورد شناسايي افراد با اثرانگشت بيان كرد.
• در سال ۱۶۸۵ گواررد بيدلو، پزشك هلندي، در جزوه رايگان خود تحت‌عنوان «آناتومي بدن انسان (Anatomy of the Human Body)»، جزئيات برجستگي‌هاي كف دست و سر انگشت يا همان الگوي پاپيلاري (الگوهاي اختصاصي خطوط، برجستگي‌ها و تورفتگي‌هاي اثرانگشت هر فرد) را شرح داد.

• در سال ۱۷۸۸ دانشمندي آلماني به نام يوهان كريستف آندره ماير در سال ۱۷۸۸ براي نخستين بار اعلام كرد كه اثرانگشت هر فرد مختص به او است و نمي‌توان دو اثرانگشت را پيدا كرد كه كاملا با يكديگر يكسان باشند.
• در سال ۱۸۲۳ يان اوانگليستا پوركين، داشنشمند اهل جمهوري چك، ۹ الگوي اثرانگشت را معرفي كرد.
• در سال ۱۸۵۸ هرمان وكلر، دانشمند آلماني، براي نخستين بار پايداري اثرانگشت را مطالعه و در سال ۱۸۹۸ مطالعه‌اي با همين موضوع منتشر كرد.
• در سال ۱۸۵۹ ويليام جيم هرشل، دانشمندان انگليسي، نخستين فردي بود اثرانگشت خود را با جوهر پاي يك قرارداد داخلي زد.

• درسال ۱۸۶۳ دانشمندي فرانسوي به‌نام پال ژون كولي، نخستين فردي بود كه دريافت مي‌توان اثرانگشت را روي كاغذ چاپ  و از ذره‌بين براي شناسايي اثرانگشت افراد مظنون و مجرم و دستگيري آن‌ها با اين روش استفاده كرد.
• در سال ۱۸۷۷ آقاي توماس تيلور، فردي آمريكايي كه ميكروسكوپ‌ها را مورد مطالعه قرار داد، براي نخستين بار اين موضوع را مطرح كرد كه مي‌توان با مطابقت‌دادن اثرانگشت به‌جا‌مانده روي اجسام و اثرانگشت افراد مظنون، مجرمان و قاتلان را شناسايي كرد.
• در دهه‌هاي ۱۸۷۰ و ۱۸۸۰ جراحي انگليسي به نام هنري فولدز به اهميت شناسايي ازطريق اثرانگشت پي برد. وي همچنين روشي براي دسته‌بندي اثرانگشت‌ها ابداع و روش ديگري براي ثبت اثرانگشت با جوهر طراحي كرد
• درسال ۱۸۸۸ فرانسيس گالتون پژوهش‌هاي مرتبط‌با شناسايي با اثرانگشت را آغاز كرد.
• در سال ۱۸۹۲ بازرسي به نام ادواردو آلوارز موفق شد براي نخستين بار قاتلي به نام فرانسيسكا رجاس را كه اثرانگشت خوني او روي در به جا مانده بود، شناسايي كند.

• در سال ۱۸۹۷ اولين اداره‌ي تشخيص هويت با اثرانگشت جهان در كلكته‌ در هند ايجاد شد.
• در سال ۱۹۷۴ نخستين سيستم كامپيوتري ثبت اثرانگشت با فناوري تصويربرداري ديجيتالي و ذخيره و تحليل آن (موسوم به فناوري (AFIS) ايجاد شد و FBI استفاده از آن را آغاز كرد.

• يك سال بعد فرايند FBI فرايند ايجاد و توسعه‌ي فناوري ايجاد حسگرها و فناوري استخراج اطلاعت مربوط‌به خطوط منحني دوگانه و نقطه‌ي پاياني خطوط منحني را آغاز كرد كه منجر به ساخت نمونه‌‌ي اوليه‌ي يك اثرانگشت شد. نمونه‌هاي اوليه‌ي حسگرها از تكنيك‌هاي خازني براي جمع‌آوري اطلاعات مربوط‌به ويژگي‌هاي اثرانگشت استفاده مي‌كردند.

حسگر اثرانگشت اين شركت در سال ۱۹۹۸ براي نخستين بار در لپ‌تاپ اچ‌پي مدل OB3000 تعبيه شد و اين لپ‌‎تاپ به‌عنوان اولين وسيله‌ي مجهز به حسگر اثرانگشت روانه‌ي بازار شد. پس از آن موبايل ساژم MC 959 ID phone به‌عنوان اولين موبايل بي‌سيم مجهز به حسگر اثرانگشت وارد بازار شد. در سال ۲۰۰۲ دستيار ديجيتالي شخصي اچ‌پي iPAQ h5450 به‌عنوان اولين دستيار ديجيتالي داراي حسگر اثرانگشت توليد و عرضه شد. در سال ۲۰۰۳ نيز موبايل فوجيتسو F505i توانست عنوان نخستين موبايل مجهز به حسگر اثرانگشت را از آن خود كند.

دركل شش نوع حسگر اثرانگشت وجود دارد؛ نوري، حسگرهاي نيمه‌هادي (خازني، راديويي، حرارتي، فشاري) و فراصوت. به‌دليل اينكه بيشتر حسگرها از نوع اپتيكال، خازني و فراصوت هستند، در مورد آن‌ها بيشتر توضيح خواهيم داد.

اجازه دهيد قبل از بيان انواع مختلف حسگرها، نحوه‌ي كار حسگرهاي متدوال اثرانگشت را به‌صورت كاملا ساده توضيح دهيم. در بيشتر حسگرهاي متداول (البته نه همه‌ي آن‌ها) ابتدا تصويري از اثرانگشت تهيه و پس از شناسايي بخش‌‌هاي مختلف آن و تهيه‌ي الگو از آن، الگوي تهيه‌شده به‌صورت ديجيتالي با نمونه‌ي ذخيره‌شده مطابقت داده مي‌شود.

در هر اينچ از اين حسگرها تعداد بسياري ديود نصب شده است تا حداكثر جزئيات ممكن ثبت شود. سطح اين حسگرها كه انگشت روي آن قرار مي‌گيرد، بسيار تيره است.

حسگرهاي اپتيكال با سه روش متفاوت عمل مي‌كنند كه باعث ايجاد سه نوع متفاوت از آن‌ها شده است.

روش بازتاب اپتيكال

در اين روش حسگر اپتيكال از پديده‌اي تحت‌عنوان بازتاب كلي تضعيف‌شده بهره مي‌برد. اين پديده زماني رخ مي‌دهد كه نور وارد فضاي بين دو ماده‌‌ي رسانگر (فضايي كه باعث ايجاد ارتباط بين آن‌ها مي‌شود) و انرژي نور به دو بخش تقسيم شود؛ سپس بخشي از مرز بين دو ماده بازتاب مي‌شود و بخشي ديگر از همان قسمت وارد ماده‌ي دوم مي‌شود. ميزان نور بازتاب‌شده به نسبت كل آن به عواملي مثل زاويه‌ي انتشار شار نور (به كل خارج‌شده از يك منبع نوري در مدت‌زمان معين كه در تمام جهات پخش مي‌شود)؛ البته با شروع بازتاب ميزان مشخصي از نور از يك زاويه‌ي مشخص، تمام نور بازتاب مي‌شود.

اين پديده را بازتاب كل داخلي مي‌نامند؛ وقتي كه سطح انگشت با سطح اسكنر اپنيكال تماس پيدا مي‌كند، تراكم بيشتر سطح انگشت نسبت به سطح اسكنر باعث عبور نور از مرز ميان اين دو سطح مي‌شود.

نوردهي اپتيكال

اين نوع حسگرها از آرايه‌ي فيبر نوري استفاده مي‌كنند كه در آن تمام موج‌برها در خروجي به حسگرهاي عكس متصل مي‌شوند. حساسيت هر يك از اين حسگرها امكان جذب باقيمانده‌ي نوري را كه از نقطه‌ي تماس انگشت با سطح آرايه مي‌گذرد، فراهم مي‌كند و درنهايت تصوير كل سر انگشت براساس اطلاعات هر يك از حسگرهاي عكس ايجاد مي‌شود. از مزاياي اين حسگرها مي‌توان به عملكرد دقيق و فريب‌‌نخوردن آن‌ها و از معايب‌شان مي‌توان به پيچيدگي ساختار اشاره كرد.

حسگرهاي بدون تماس

براي كار با اين حسگرها لازم نيست انگشت را روي سطح اسكنر آن‌ها قرار دهيد؛ بلكه تنها كافي است انگشت خود را نزديك سوراخ  اسكنر بگيريد؛ در مرحله‌ي بعدي چند منبع نور از زواياي مختلف به سر انگشت نور مي تابانند؛ سپس لنزي كه در مركز اسكنر قرار دارد، اطلاعات جمع‌آوري‌شده را به يك حسگر تصوير CMOS كه مي‌تواند اطلاعات را به تصوير سر انگشت تبديل كند، انتقال مي‌دهد.

برخي از حسگرهاي نوري مجهز به نوع ديگري از تشخيص‌دهنده‌ها تحت‌عنوان دستگاه بار جفت‌شده يا CCD هستند كه به ميزان كم نور هم حساس هستند و مي‌توانند تصاويري با گستره‌اي عالي از سايه‌ رنگ خاكستري ايجاد كنند.

پايه و اساس عملكرد اين نوع حسگرها، بهره‌گيري از ويژگي‌هاي نيمه‌هادي‌ها براي گرفتن تصوير سر انگشت يك انگشت با تغيير نقاط تماس بالاترين نقاط برآمدگي‌هاي كوچك سر انگشت با سطح اسكنر است. اكنون انواع مختلف اين نوع حسگرها را معرفي مي‌كنيم.

حسگرهاي خازني

در‌حال‌حاضر حسگرهاي خازني متداول‌ترين نوع حسگرهاي اثرانگشت هستند و در بيشتر موبايل‌هاي هوشمند با بالاترين سطح امنيت تعبيه مي‌شوند. اين نوع حسگرها وسيله‌ي الكترونيكي كوچكي به‌نام خازن را در خود جاي داده‌اند.

در اين نوع خازن‌ها به‌جاي روش قديمي تصويربرداري از سر انگشت، از چند رديف مدار خازني كوچك براي جمع‌آوري داده‌ها استفاده مي‌شود. زماني‌كه خطوط منحني سرانگشت با صفحه‌هاي رسانا تماس پيدا كردند، جريان ذخيره‌شده در خازن‌ها كمي تغيير مي‌كند. اين در‌حالي است كه شكاف هوا باعث مي‌شود جريان خازن تقريبا تغييري نكند. در مرحله‌ي بعد مدار انتگرال‌گير تقويت‌كننده‌ي عملياتي براي رديابي اين تغييرات كه مبدل آنالوگ به ديجيتال مي‌تواند آن‌ها را ثبت كند، استفاده مي‌شود.

يكي از شباهت‌هاي حسگرهاي خازني با انواع نوري خود اين است كه هر چقدر رزولوشن آن‌‌ها با افزودن تعدادي زيادتري از حسگرها بيشتر شود، امنيت آن‌ها نيز به همان نسبت افزايش مي‌يابد.

اسكنرهاي داراي فركانس راديويي

ساختار حسگرهاي فركانس‌هاي راديويي از آرايه‌اي از عناصر حسگري تشكيل شده است كه هر كدام از آن‌ها به‌عنوان آنتن‌هاي بسيار كوچكي عمل مي‌كنند. اين حسگرها كه درواقع ماژول فركانس راديويي هستند، امواجي با شدت كم ايجاد و آن‌ها را به سمت سطح اسكن‌شده‌‌ي انگشت ارسال مي‌كنند؛ سپس هر يك از آنتن‌ها امواج بازتاب‌شده از روي الگوهاي پاپيلاري اثرانگشت را دريافت مي‌كنند.

ميزان و اندازه‌ي نيروي محركه‌ي الكترونيكي القا‌شده به هر يك از ريزآنتن‌ها به وجود يا نبود بالاترين نقاط اثرانگشت در نزديكي آن‌ها بستگي دارد. درنهايت ماتريس تنش بدست‌آمده (تجزيه و تحليل امواج ارسال‌شده از سوي آنتن‌ها و امواجي كه دريافت كرده‌اند)، به تصويري ديجيتالي از اثرانگشت تبديل مي‌شود.

حسگرهاي فشاري

در حسگرهاي فشاري از آرايه‌اي از مواد اثرفشار برقي يا اثر پيزوالكتريك (موادي كه بر اثر فشرده‌شدن برق توليد مي‌كنند) كه نسبت به فشار حساس هستند. زماني‌كه انگشت روي سطح اين حسگرها قرار مي‌‌گيرد، برآمدگي‌هاي خطوط منحني اثرانگشت روي بخشي از آرايه‌ي پيزوالكتريك‌ها فشار وارد مي‌كنند، اما ‌تورفتگي‌ها فشاري را ايجاد نمي‌كنند؛ اين فرايند باعث مي‌شود، ولتاژي كه پيزوالكترونيك‌ها ايجاد مي‌كنند، به تصوير اثرانگشت تبديل شود.

اين حسگرها كاملا نازك هستند و معمولا در وسايل الكترونيكي به كار گرفته مي‌شوند. يكي از معايب حسگرهاي اثرانگشت فشاري اوليه اين بود كه افزايش دوام آن‌ها باعث كاهش كارايي آن‌ها مي‌شد؛ زيرا لايه‌ي محافظي كه روي سطح اسكنر حسگر قرار مي‌گرفت، كنتراست اثرانگشت را كاهش داد

دو نوع حسگر فشاري وجود دارد:

حسگرهاي داراي پوشش رسانا: اين حسگرها پوشش منعطفي دارد كه لايه‌اي دوگانه از الكترود روي آن‌ها را پوشانيده است.

حسگرهاي داراي چيپ‌هاي ميكروالترومكانيكي: در اين حسگرها از سوييچ‌هاي بسيار كوچك سيليكوني استفاده شده كه روي چيپ‌هاي سيليكوني قرار گرفته است و زماني‌كه خطوط منحني اثرانگشت با سوييچ تماس پيدا مي‌كنند، سوييچ بسته مي‌‌شود و اثرانگشت به‌صورت الكترونيكي تشخيص داده مي‌شود

حسگر حرارتي

در اسكنر‌هاي حرارتي از حسگرهاي دربردارنده‌ي عناصر پيزوالكتريسه استفاده مي‌شود. اين نوع طراحي اشكال اختلاف دما و تبديل آن به حرارت را حل مي‌كند.

عملكرد اين نوع حسگرها به اين صورت است كه وقتي انگشت روي اسكنر حسگر قرار مي‌گيرد، نقشه‌ي دمايي سطح انگشت براساس دماي نقاط بيرون‌زده‌ي برآمدگي‌هاي اثرانگشت كه با مواد پيزوالكتريسه تماس پيدا مي‌كنند و همچنين دماي هوايي كه در بين اين برآمدگي‌ها وجود دارد، ايجاد و در مرحله‌ي بعدي به تصويري ديجيتالي تبديل مي‌شود.

حسگرهاي فراصوت يا اولتراسونيك

اين نوع حسگرها براي ثبت دقيق جزئيات اثرانگشت، مجهز به فرستنده و گيرنده هستند و براي شناسايي اثرانگشت پالس‌هاي فراصوتي را به سمت اثرانگشت كه روي سطح حسگر قرار گرفته است، ارسال مي‌كنند؛ مقداري از اين پالس‌ها جذب انگشت مي‌شوند و مقداري ديگر از آن‌ها بسته به خطوط منحني، فرورفتگي‌ها و ديگر جزئيات سرانگشت، به سمت حسگر بازمي‌گردند.

در تصوير نمونه اثرانگشت ثبت‌‌شده با انواع حسگرها را مشاهده مي‌گنيد.

در ادامه درباره نسل جديد حسگرهاي اثر انگشت صحبت مي‌كنيم.

همان‌طور كه مي‌دانيد چند سالي است كه سازندگان مختلف موبايل به استفاده از صفحه‌هاي نمايش بزرگ و بدون حاشيه يا حداقل كم‌حاشيه در موبايل‌هاي مختلف (از پرچمدارها گرفته تا ارزان‌ارزش‌ها) روي آورده‌اند؛ اما وجود حسگرهاي مختلف و دوربين سلفي مانع بزرگي براي استفاده از اين موبايل‌ها محسوب مي‌شود؛ به همين دليل شركت‌هاي مختلف با بهره‌گيري از ترفندهايي مثل ايجاد بريدگي كوچك در بالاي صفحه نمايش براي نصب دوربين سلفي و حسگرهاي ديگر يا استفاده از دوربين‌هاي سلفي پاپ آپ اين اشكال را تاحدود زيادي برطرف كرده‌اند، استفاده از حسگر اثرانگشت در داخل صفحه‌نمايش نيز يكي ديگر از اين راهكارها است.

مقايسه حسگرهاي اپتيكال و فراصوت

برخي از حسگرهاي داخل صفحه‌نمايش اپتيكال و برخي ديگر فراصوت هستند. در حسگرهاي اپتيكال مثل حسگر موبايل نوكيا ۹ پيور ويو، هواوي ميت 20 پرو وان پلاس 6 تي  ابتدا چند منبع نور اثرانگشت را روشن مي‌كنند، سپس دوربين بسيار كوچكي كه در آن‌ها تعبيه شده است، از اثرانگشت عكس مي‌گيرد و آن را با نمونه اثرانگشت ذخيره‌شده تطبيق مي‌دهد؛ البته استفاده از اين حسگر تنها در موبايل‌هاي داراي نمايشگر OLED امكان‌پذير است؛ زيرا در پنل اين نمايشگرها شكاف‌هايي وجود دارند كه مي‌توانند براي نصب لامپ‌هاي مورد استفاده براي نوردهي در هنگام تصويربرداري، استفاده شوند.

در برخي از حسگرهاي داخل صفحه‌نمايش اپتيكال براي افزايش امنيت اين حسگرها، از روش اندازه‌گيري خازني براي تشخيص انگشت واقعي استفاده مي‌شود. درضمن مي‌توان براي استفاده‌ي راحت‌تر و بهبود عملكرد آن‌ها از اين حسگرها، اندازه‌ي آن‌ها را افزايش داد.

ويديوي معرفي حسگر سه‌بعدي سنس آي دي اسنپدراگون كوالكوام

مزاياي حسگرهاي فراصوت نسبت به حسگرهاي اپتيكال:

• دقت بيشتر به‌دليل تهيه‌ي عكس سه‌بعدي از اثرانگشت
• فريب نخوردن حسگر ازطريق گرفتن تصوير يا قالب از اثرانگشت
•  نياز نداشتن به استفاده از نور براي تصويربرداري (استفاده از نور به مرور زمان باعث تضعيف صفحه‌نمايش مي‌شود)
• قابليت عبور امواج فراصوت از شيشه و فلز با ضخامت بيشتر از ۴۰۰ ميكرومتر
• تشخيص بهتر اثرانگشت انگشت‌هاي تر يا چرب، آلوده به دوده يا ساير آلودگي‌ها نسبت به حسگرهاي اپتيكال
• ضخامت بسيار كمتر (ضخامت نسل دوم حسگرهاي فراصوت نسل دوم كوالكام ۲۰۰ ميكرون و ضخامت حسگرهاي اپتيكال ۳ ميلي‌متر است)

 البته استفاده گسترده از حسگرهاي فراصوت به‌معناي پايان راه حسگرهاي اپتيكال نيست و استفاده از آن‌ها هنوز هم مقرون‌‌به‌صرفه است.

تعبيه‌ي حسگر اثرانگشت در كنار يا پشت موبايل نيز يكي ديگر از ترفندهاي شركت‌هاي مختلف براي دسترسي به فضاي بيشتر در جلوي موبايل و استفاده از صفحه‌نمايش بزرگتر و بدون قاب است؛ البته استقبال چنداني از اين نوع حسگرها نشده است؛ زيرا معمولا اين حسگرها در دكمه‌‌ي پاور موبايل ادغام مي‌شود و زماني‌كه فرد انگشت خود را روي دكمه‌ي پاور قرار مي‌دهد، قفل موبايل باز مي‌شود؛ اما گاهي متخصص تنها مي‌خواهد نوتيفيكيشن‌هاي خود را ببيند و زماني‌كه دست خود را روي دكمه‌ي پاور قرار مي‌دهد، اصلا صفحه‌ي لاك اسكرين موبايل را نمي‌بيند و قفل موبايل ناگهان باز مي‌شود.

اين نوع حسگرها قادر هستند چند انگشت را هم‌زمان اسكن كنند و با اين كار سرعت تشخيص هويت را افزايش مي‌دهند. برخي از اين حسگرها كه به حسگرهاي ۴+۴+۲ شهرت دارند، مي‌توانند اثرانگشت چهار انگشت را به‌صورت هم‌زمان با سرعت، دقت و كيفيت بالايي اسكن و شناسايي كنند. اغلب اين حسگرها كه عملكرد آن‌ها پنج برابر بهتر از اسكنرهاي تك‌انگشتي است، مي‌توانند علاوه‌بر اسكن اثرانگشت ثابت، اثرانگشت چرخشي را نيز شناسايي كنند؛ درضمن براي اسكن اثرانگشت پاي كودكان نيز مي‌توان از اين حسگر استفاده كرد.

براي استفاده از اين حسگرها كه قادر به اسكن هم‌زمان چهار انگشت و اسكن سه‌بعدي از اثرانگشت است، لازم نيست دست خود روي اسكنر قرار دهيد و تنها كافي است دست خود را به آرامي از روي اسكنر حركت دهيد. از ديگر ويژگي‌هاي اين اسكنر مي‌توان به قابليت ثبت اثرانگشت ۱۰ انگشت در كمتر از پنج ثانيه، قابليت اسكن سه‌بعدي خطوط منحني، سطوح و قسمت‌هاي منحني انگشت، سازگاري با پايگاه‌هاي داده‌ي اثرانگشت‌هاي صاف و چرخشي، قابليت اسكن انگشت‌هاي خيس و خشك، مقاومت در برابر نور و گردوغبار و قابليت ادغام آسان در تجهيزاتي كه دسترسي به آن‌ها مسلتزم احراز هويت افراد است (مثل كيوسك‌ها، گيت‌هاي الكترونيكي و نرده گردان‌ها)، اشاره كرد.   

معمولا انواع مختلف حسگرها سخت‌افزار مشابهي دارند و تنها در استفاده از الگوريتم‌هاي مختلف (براي تشخيص جزئيات كليدي اثرانگشت) كه سرعت و دقت آن‌ها را متفاوت مي‌كند، كمي با هم تفاوت دارند. هر حسگري مجهز به يك آي سي اختصاصي است كه اطلاعات اسكن‌شده را تفسير و آن‌ها را به شكلي تبديل مي‌كند كه براي پردازنده اصلي موبايل مفيد باشد و پردازنده بتواند از آن‌ها استفاده كند.

معمولا الگوريتم‌هاي مورداستفاده در حسگرهاي اثرانگشت براي پيداكردن خطوط منحني و ساير خطوط اثرانگشت يا محل تقسيم خطوط منحني به دو شاخه بكار گرفته مي‌شوند. اين جزئيات به همراه ساير جزئيات مختص سر انگشت هر فرد، الگوي خطوط اثرانگشت ناميده مي‌شوند. در هنگام تطبيق اثرانگشت ثبت‌شده با نمونه‌ي اسكن‌شده، براي افزايش سرعت، تمام بخش‌هاي دو اثرانگشت با يكديگر تطبيق داده نمي‌شود و فقط همين جزئيات اختصاصي در هر سر انگشت تطبيق داده مي‌شود؛ در‌صورتي‌كه چندين مورد از اين جزئيات با يكديگر مطابقت داشته باشند، به‌معناي اين است كه هر دو اثرانگشت يكي هستند؛ استفاده از اين روش نه‌تنها فرآيندهاي لازم براي تطابق اثرانگشت‌ها را كاهش مي‌دهد، بلكه زماني‌كه سر انگشت اسكن‌شده كثيف و آغشته به مواد مختلف باشد، از ايجاد خطا جلوگيري مي‌‌شود

همچنين در حسگرهايي كه از اين روش براي تطابق اثرانگشت‌هاي ثبت‌شده و اسكن‌شده استفاده مي‌شود؛ تنها كافي است بخشي از اثرانگشت كه در ميان حسگر قرار مي‌گيرد، اسكن شود.

يكي از مسائل بسيار مهمي كه بايد در هنگام طراحي حسگر اثرانگشت به آن توجه شود، حفظ امنيت اطلاعات و محافظت از آن‌ها دربرابر كد يا اپليليكيشني است كه بتواند آن‌‌ها را هك كند. براي دستيابي به اين هدف، بايد به‌جاي آپلود الكترونيك اطلاعات، از پردازنده مبتني بر معماري ARM براي نگه‌داري امن از اين اطلاعات روي تراشه‌هاي فيزيكي استفاده شود. اين پردازنده‌ها براي ذخيره‌سازي اطلاعات روي تراشه‌ها از فناوري تراست‌زون يا TrustZone (فناوري گسترده‌اي براي ايجاد امنيت براي سيستم‌هاي داراي هسته‌ي كورتكس و معماري ARM) كه بر مبناي بهره‌گيري از محيط Trusted Execution Environment يا TEE (محيط امن پردازنده‌ها كه محرمانه باقي‌ماندن و محافظت امن از اطلاعات درآن تضمين مي‌شود) ايجاد شده است، استفاده مي‌كنند. دسترسي به اطلاعات شخصي تأييد‌شده مثل رمزعبور اصلي تنها براي اپليكيشن‌هايي كه از رابط‌ برنامه‌نويسي كلاينت محيط TEE استفاده مي‌كنند، امكان‌پذير است.

محيط امن TEE مي‌تواند براي ديگر فرايند‌هاي رمزگذاري و ارتباط مستقيم با ديگر پلتفرم‌هاي سخت‌افزاري امن مانند حسگرهاي اثرانگشت جهت جلوگيري از هرگونه تجسس و جاسوسي نرم‌‌افزاري نيز استفاده شود.

كوالكام و اپل هم براي افزايش امنيت اطلاعات مربوط‌به اثرانگشت، از بخش مجزايي (محيط امن) در پردازنده‌هاي اصلي استفاده مي‌كنند كه اپليكيشن‌هاي در‌حال اجراي سيستم عامل نمي‌توانند به آن دسترسي داشته باشند. در كل همه شركت‌هاي سازنده‌ي‌ حسگر اثرانگشت از اين روش به اشكال مختلفي براي محافظت از داده‌هاي حساس بهره مي‌برند.

درضمن اتحاديه‌ي فيدو يا اتحاديه‌ي تشخيص هويت الكترونيك سريع (انجمن فعال در زمينه‌ي ايجاد استاندارد‌هاي جديد احراز هويت جهت كاهش وابستگي به رمز عبور) از همين محيط‌هاي امن سخت‌افزاري براي ايجاد ارتباط بين سخت‌افزار و سامانه‌هاي الكترونيك جهت تشخيص يكديگر و در نتيجه پروتكل‌هاي رمزگذاري قوي استفاده كرده است؛ بنابراين متخصصان مي‌توانند فقط با يك بار اسكن و ثبت اثرانگشت خود وارد وب‌سايت‌ها و فروشگاه‌هاي اينترنتي شوند و دفعات بعد رمز عبور خود را وارد كنند.

حال كه به طور كامل با حسگر اثر انگشت آشنا شديم، سراغ متخصصدهاي آن ‌مي‌رويم.

همان‌طور كه مي‌دانيد، كارت‌هاي شناسايي قديمي و دستگاه‌هاي كارت‌زني به‌تدريج در‌حال منسوخ‌شدن هستند و سيستم‌هاي مجهز به حسگر مي‌توانند جايگزين سيستم مديريت زمان، كنترل ورود و خروج كاركنان و حضور و غياب آن‌ها شوند و با اين كار بسياري از اشكالات را در بخش مديريت حل كنند. برخي از اين حسگرها قابليت اسكن دو يا تعداد بيشتري از انگشتان را دارند. همچنين مي‌توان در مدارس و مكان‌هاي ورزشي نيز سيستم‌هاي شناسايي هويت مجهز به اسكنر را جايگزين كارت‌هاي شناسايي و كارت‌هاي عضويت كرد.

دستگاه‌هاي كنترل تردد مجهز به اثر انگشت نيز يكي از دستگاه‌هاي مورداستفاده براي مديريت كاركنان هستند كه از فناوري‌هاي زيست‌سنجي بهره مي‌برند؛ ويژگي‌هاي اين دستگاه‌ها مشابه ويژگي‌هاي دستگاه‌هاي كارت‌زن و حضور و غياب مجهز به حسگر اثر انگشت است. درضمن اين دستگاه‌ها از قابليت‌هايي مثل ضبط صدا، تصويربرداري از فرد هنگام ثبت اثر انگشت يا درج كارت نيز برخوردار هستند.

امروزه فناوري‌ها و ابزارهاي مورداستفاده براي شناسايي اثر انگشت در سازمان‌هاي مجري قانون از جمله اداره‌هاي پليس، نقش مهمي در شناسايي و دستگيري افراد مجرم دارند؛ زيرا مي‌توان از اسكنرهاي اثر انگشت علاوه‌بر تشخيص و شناسايي اثر انگشت، براي تطبيق اثر انگشت‌هاي گرفته‌شده با اثر انگشت‌هاي ذخيره‌شده در پايگاه داده‌ها جهت تسريع پژوهش‌هاي جنايي و همچنين كنترل دسترسي به اطلاعات جهت محدود‌كردن دسترسي به اطلاعات حساس و محرمانه نيز استفاده كرد.

سيستم خودكار شناسايي هويت با اثر انگشت يا Automated Fingerprint Identification System كه به اختصار به آن AFIS مي‌گويند، سيستمي است كه در آن اثر انگشت با استفاده از فناوري تصويربرداري ديجيتالي دريافت، ذخيره و تجزيه‌و‌تحليل مي‌شود. اين سيستم كه FBI از آن استفاده مي‌كند، علاو‌ه‌بر شناسايي مجرمان، براي اهدافي همچون تشخيص هويت عمومي و جلوگيري از كلاه‌برداري استفاده مي‌شود.

براي معطل‌شدن از سوء‌پيشينه به اين روش، بايد پس از شناسايي اثر انگشت با اسكنر، نمونه‌‌ي دريافت‌شده را با نمونه‌هاي ثبت‌شده در پايگاه‌هاي داده‌ي مرتبط با اطلاعات شهروندان و اطلاعات پليس تطبيق داد و به سوابق درست او دست يافت. اين روش نياز به استفاده از روش‌هاي قديمي استعلام سابقه از طريق تماس با روش‌هاي مختلف يا روش‌هاي دستي را برطرف مي‌كند.

معمولا افرادي كه در خانه‌ي سالمندان يا مراكز درماني مختص افراد مسن نگه‌داري مي‌شود، دچار بيماري‌هايي نظير فراموشي يا زوال عقل هستند كه باعث مي‌شود حافظه‌ي خود را از دست بدهند؛ بنابراين حضور و غياب اين افراد بايد به‌صورت خودكار انجام شود و دسترسي اين افراد به اطلاعات نيز بايد كنترل‌شده باشد؛ براي پياده‌سازي چنين سيستمي مي‌توان سيستم‌هاي مجهز به اثر انگشت را در ورودي محل نگه‌داري اين افراد نصب و آن‌ها را طوري تنظيم كرد تا هنگام ورود افراد براي اسكن‌كردن اثر انگشت به آن‌ها هشدار دهند.

تأمين امنيت دستگاه‌هاي كارت‌خوان و دستگاه‌هاي POS هميشه يكي از دغدغه‌هاي فروشندگان بوده است؛ زيرا اين دستگاه‌ها دربردارنده‌ي اطلاعات مهمي هستند و دسترسي به اطلاعات مهم آن‌ها مي‌تواند خسارات زيادي را به بار آورد؛ قبلا براي جلوگيري از دسترسي به اين اطلاعات، رمزعبوري ايجاد مي‌شد و تنها در اختيار مدير سيستم قرار مي‌گرفت؛ اما خطر سرقت يا دستيابي فرد ديگر به اين رمزعبور، تهديدي جدي براي امنيت اين دستگاه‌ها محسوب مي‌شد؛ امروزه مي‌توان با تجهيز اين دستگاه‌ها به اسكنر اثر انگشت، امنيت آن‌ها را به ميزان قابل‌توجهي افزايش داد.

شايد كارايي و فايده‌ي استفاده از دستگاه‌هاي شناسايي هويت مجهز به حسگر اثر انگشت در مدارس، از هر مكان ديگري محسوس‌تر باشد؛ زيرا به حفظ نظم در صفوف مختلف و محوطه‌ي مدرسه كمك زيادي مي‌كند.

با تجهيز ايستگاه‌هاي وسايل حمل‌و‌نقل عمومي به دستگاه‌هاي شناسايي هويت مجهز به اسكنر اثر انگشت، انتظار طولاني‌مدت در صف براي پرداخت هزينه‌ي استفاده از اين وسايل يا خريد بليط آن‌ها به پايان مي‌رسد؛ زيرا با اتصال دستگاه‌هاي مذكور به حساب بانكي‌تان، هزينه‌ي استفاده از اتوبوس، تاكسي، مترو و... مستقيم از حساب‌تان كسر مي‌شود.

استفاده از اثر انگشت به‌جاي كليد از طريق اسكن آن با اسكنرهاي اثر انگشت مي‌تواند امنيت مكان‌هاي راهبردي و بسيار مهم مانند آزمايشگاه‌هاي محرمانه، پايگاه‌هاي نظامي، نيروگاه‌هاي اتمي و گاوصندوق بانك‌ها را به ميزان زيادي افزايش دهد.

الگوهاي اختصاصي اثر انگشت هر فرد مي‌تواند آن را به جايگزين خوبي براي رمزعبور يا پين كد براي كامپيوتر و ساير گجت‌‌ها تبديل كند.

در سال ۲۰۰۷ تعدادي از بانك‌ها در آلمان تصميم گرفتند با نصب اسكنر اثر انگشت در سوپرماركت‌ها و ساير فروشگاه‌ها و اتصال آن‌ها به حساب‌هاي بانكي، كارت‌هاي بانكي را حذف كنند؛ پس از اجراي اين طرح، وقتي اسكنر هويت افراد را با اثر انگشت با موفقيت اسكن مي‌كرد، پول اجناس خريداري‌شده در همان لحظه از حساب خريدار به حساب فروشنده واريز مي‌شد.

دستگيره‌هاي داراي حسگر اثر انگشت بالاترين ميزان امنيت را دارند و بسته به مدل و شركت‌هاي سازنده خود از ويژگي‌‌هاي زيادي برخوردار هستند.

حسگرهاي اثر انگشت مي‌توانند در وسايل اينترنت اشيا نيز متخصصدهاي زيادي داشته باشند كه از ميان آن‌ها مي‌توان به استفاده در دستگاه‌هاي عرضه‌كننده‌ي مواد غذايي و نوشيدني، قفل‌‌هاي هوشمند، كيت‌هاي تشخيص هويت در وسايل اينترنت اشيا (در ادامه در مورد اين كيت توضيح خواهيم داد) اشاره كرد.

استفاده از اثر انگشت از سال ۱۹۹۹ در خودروها آغاز شد و امروزه خودروهاي مدرن بسياري از شركت‌ها مجهز به حسگر اثر انگشت هستند. استفاده از حسگر اثر انگشت در خودروها علاوه بر اينكه تا حدود زيادي باعث افزايش امنيت و سهولت استفاده از خودرو مي‌شود.

گاهي اوقات هاردها و فلش مموري‌ها دربردارنده‌‌ي اطلاعات مهمي هستند و محافظت از آن‌ها ضروري است حسگرهاي اثر انگشت مي‌توانند امنيت اين وسايل را به ميزان زيادي افزايش دهد.

گاوصندوق‌هاي مجهز به حسگرهاي از امنيت و مقاومت بسيار بالايي برخوردار هستند (به‌طوري‌كه تقريبا نفودناپذير هستند) و ماندگاري بسيار زيادي هم دارند؛ اين گاوصندوق‌ها كه استفاده از آن‌ها بسيار راحت است، مي‌‌توانند تعداد زيادي اثر انگشت را در خود ثبت كنند (اين تعداد در برخي از گاوصندوق‌‌ها به ۱۲۰ اثر انگشت هم مي‌رسد.

حال سراغ متخصصدهاي حسگر اثر انگشت به صورت اختصاصي روي موبايل‌هاي هوشمند رفته و آن‌ها را مطالعه مي‌كنيم.

با استفاده از اپليكيشن AppLock — Fingerprint Unlock مي‌توانيد برخي از اپليكيشن‌ها مانند واتساپ، رايانامه، فتو و حتي برخي از تنظيمات مانند واي‌فاي و بلوتوث را به‌صورت گزينشي براي قفل‌شدن انتخاب كنيد. برنامه‌هاي ديگري نيز به اين منظور توسعه يافته‌اند.

هنگام خريد اپليكيشن‌هاي پولي از گوگل پلي‌استور، بايد رمزعبور خود را وارد كنيد؛ اما مي‌توانيد به‌جاي وارد‌كردن رمزعبور، با اسكن‌كردن اثر انگشت از اين مرحله عبور كنيد. براي فعال‌كردن اين ويژگي پس از لمس منوي سه نقطه يا سه خطي در گوگل پلي استور و ورود به تنظيمات آن، بايد گزينه‌ي fingerprint authentication را فعال كنيد.

برخي از متخصصان براي محافظت از رمزهاي عبور حساب‌هاي متخصصي مختلف از نرم‌افزارهاي مديريت‌كننده رمزعبور مثل Vault - Free Password Manager استفاده مي‌‌كنند كه داراي يك رمزعبور اصلي هستند؛ چنانچه موبايل اندرويدي داريد و از اپليكيشن‌هاي مديريت رمزعبور LastPass (يكي از اپليكيشن‌هاي مطرح در اين زمينه)، Authenticator Plus (ارزش اين اپليكيشن ۷۴٫۹۹ است)، Keeper Password Manager ،Dashlane Password Manager، Enpass Password Manager و Sticky Password Manager & Safe استفاده مي‌كنيد، مي‌توانيد از اثر انگشت خود به‌عنوان رمزعبور اصلي استفاده كنيد.

يكي ديگر از متخصصدهاي جالب و مفيد حسگرهاي اثر انگشت در موبايل‌ها، بهره‌گيري از آن‌ها براي استفاده از فناوري‌‌هاي پرداخت موبايلي است. متخصصان موبايل‌هاي گلكسي سامسونگ مي‌توانند با ورود به اپليكيشن Samsung Pay با اثر انگشت و ورود رمزعبور و حركت‌دادن موبايل خود بالاي دستگاه‌هاي POS با لوگوي Samsung Pay، هزينه‌ي كالاي خريداري‌شده‌ي خود را بدون نياز به استفاده از كارت بانكي پرداخت كنند.

علاوه‌بر اين سرويس‌هاي پرداخت موبايلي Android Pay ،Mint Bills Robinhood و چند سرويس ديگر نيز از اثر انگشت همراهي مي‌كنند. متخصصان موبايل‌هاي آيفون مجهز به Touch ID نيز مي‌توانند به همين روش از Apple Pay استفاده كنند؛ با اين تفاوت كه متخصصان اين موبايل‌ها نيازي به نصب اپليكيشن ندارند.

امروزه استفاده از اپليكيشن‌هاي بانك‌داري همراه به ميزان زيادي افزايش پيدا كرده؛ اما براي هر بار استفاده از آن‌ها بايد رمز عبور خود را وارد كنيد كه براي برخي از افراد آزاردهنده است؛ اما خوشبختانه در سال‌هاي اخير قابليت ورود با اثر انگشت به برخي از اين اپليكيشن‌ها اضافه شده است و قطعا در آينده اپليكيشن‌هاي بيشتري نيز از اين قابليت همراهي خواهند كرد.

در برخي از موبايل‌ها امكان استفاده از حسگر اثر انگشت به‌عنوان دكمه‌ي شاتر وجود دارد؛ چنانچه موبايل شما اين قابليت را ندارد، مي‌توانيد با استفاده از اپليكيشن Dactyl اين ويژگي را به موبايل خود اضافه كنيد. اين اپليكيشن پولي است؛ اما براي كسب اطمينان از سازگار بودن با موبايل خود، مي‌توانيد پس از نصب آن ۱۰ بار به‌صورت رايگان از حسگر اثر انگشت به‌عنوان دكمه‌ي شاتر استفاده كنيد.

تعداد وسايل خانه‌ي هوشمند و اپليكيشن‌هاي اندرويدي كنترل‌كننده‌ي آن‌ها در سال‌هاي اخير افزايش قابل توجهي داشته است، ايجاد قابليت ورود با اثر انگشت در اين اپليكيشن‌ها مي‌تواند امنيت آن‌ها را تا حدود زيادي افزايش دهد.

در اين بخش از مقاله قصد داريم سراغ مزاياي استفاده از حسگر اثرانگشت رفته و آن‌ها را مطالعه كنيم.

بيشتر افراد يا گذرواژه‌هاي ساده‌‌اي دارند يا يك گذرواژه را براي چندين دستگاه و حساب‌ متخصصي انتخاب مي‌كنند. اين كار امنيت دستگاه‌ها و اطلاعات حساس شما را تهديد مي‌كند. حسگرهاي اثرانگشت مي‌توانند امنيت را تا حدودي تضمين كنند؛ زيرا اثرانگشت هر فرد تنها مختص او است و كپي‌كردن اطلاعات مربوط به اثرانگشت كار بسيار دشواري محسوب مي‌شود؛ هرچند ناممكن نيست. ازانديشه متخصصين آماري نيز، حسگرهاي اثرانگشت به‌مراتب امن‌تر از رمزعبور هستند.

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.

اما به هر حال چند روشي كه در ادامه فهرست شده‌اند را بايد در تنظيمات اعمال كنيد:

• چندبار ثبت‌كردن اثرانگشت يك انگشت: 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.
• 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. درنتيجه بهتر است اثرانگشت هر دو دست را ثبت 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.
• مشخص‌كردن نام براي هر انگشت: 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.

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.

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.

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.

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.

حال كه از مزاياي استفاده از حسگر اثرانگشت گفتيم، بايد به معايب آن نيز سري بزنيم تا بتوان قضاوت عادلانه‌اي درباره‌ي اين فناوري داشت.

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.

• اثرانگشت اصلي: 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.
• تصوير گرفته‌شده از اثرانگشت: برخي از اسكنرها براي تشخيص و شناسايي اثرانگشت، ابتدا از آن عكس مي‌گيرند و تصوير را در حافظه‌ي دستگاه ذخيره مي‌كنند. سپس، در دفعات بعدي تصوير گرفته‌شده از اثرانگشت اسكن‌شده را با نمونه‌ي ذخيره‌شده در حافظه مطابقت مي‌دهند. باوجوداين، متاسفانه در برخي از اين دستگاه‌ها نمونه‌ي ذخيره‌شده رمزگذاري نمي‌شود و درصورتي‌كه هكر حافظه‌ي دستگاه را هك كند، به‌راحتي مي‌تواند به آن تصوير و درنتيجه، تمام جزئيات اثرانگشت شما دست پيدا كند.
• 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.
• سوءاستفاده از آسيب‌پذيري نرم‌افزاري: 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.
• سوء‌استفاده از جاي اثرانگشت به‌جامانده روي اسكنر: در بيشتر مواقع، وقتي از اسكنر اثرانگشت استفاده مي‌كنيد، جاي اثرانگشت روي سطح اسكنر باقي مي‌ماند؛ درنتيجه، وقتي اسكنر درمقابل نور زيادي قرار گيرد، اثرانگشت به‌راحتي ديده مي‌شود و هكرها به‌راحتي مي‌توانند به آن دست پيدا كنند. به‌جا‌ماندن جاي اثرانگشت روي سطح اسكنر يا هر سطح ديگري درست مانند جاگذاشتن كليد روي در است.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

در اين مقاله از تاريخچه حسگر اثر انگشت و نحوه دستيابي به آن شروع كرديم و تا آينده آن پيش رفتيم. با مطالعه‌ي اين مقاله مي‌توانيد به اطلاعات بسياري درباره اين فناوري دست يابيد.