آناتومی گجت: حسگر اثرانگشت چیست و چگونه کار می‌کند؟ قسمت سوم و پایانی

مزایای کلی

امنیت

دقت

دقت جدیدترین انواع حسگر اثرانگشت تقریبا ۱۰۰ درصد است. طبق بررسی‌ها، دقت جدیدترین سیستم تشخیص و تأیید هویت مجهز به اسکنر اثرانگشت هنگام اسکن یک انگشت ۹۸.۶ و هنگام اسکن دو انگشت ۹۹.۶ و هنگام چهار انگشت یا بیشتر ۹۹.۹ درصد است. البته، عواملی همچون نحوه‌ی ‌قرارگرفتن انگشت روی اسکنر و نوع حسگر اسکنر و فناوری به‌کاررفته در ساخت و الگوریتم‌های امنیتی آن نیز در افزایش یا کاهش دقت اسکنر اثرانگشت تأثیر می‌گذارند. بنابراین، برای افزایش دقت اسکنرها به بیشترین حد ممکن، باید مواردی مثل آموزش نحوه‌ی صحیح قرار‌دادن انگشت روی سطح اسکنر به افراد، استفاده‌نکردن از اسکنرهای اپتیکال قدیمی و استفاده از اسکنرهای دارای الگوریتم‌های امنیتی سه‌مرحله‌ای را رعایت کنیم.

مراحل الگوریتم‌های امنیتی سه‌مرحله‌ای عبارت‌اند از: ۱. تحلیل داده‌های اثرانگشت و استخراج ویژگی‌های داده‌ها و قراردادن آن‌ها در الگوی زیست‌سنجشی دیجیتالی؛ ۲. مقایسه‌ی الگوی ایجاد‌شده از اطلاعات اثرانگشت و تطبیق آن با الگوی از قبل ذخیره شده؛ ۳. تشخیص نهایی.

روش‌های افزایش دقت حسگر اثرانگشت گوشی

چنانچه حسگر اثرانگشت گوشی اندرویدی یا آیفون شما از دقت کافی برخوردار نیست، می‌توانید با چند روش آن را تا حدودی افزایش دهید. برای انجام این تنظیمات در گوشی‌های آیفون مسیر Settings > Touch ID & Passcode > Fingerprints و برای گوشی‌های اندرویدی مسیر Settings > Security > Device/Phone Security را باید دنبال کنید. البته، ممکن است تنظیمات گوشی‌های اندرویدی بسته به برند گوشی کمی متفاوت باشد؛ مثلا در گوشی‌های پیکسل گوگل تنظیمات اثرانگشت با عنوان Pixel Imprint و در گوشی‌های گلکسی سامسونگ با عنوان Fingerprint Scanner مشخص شده است.

چندبار ثبت‌کردن اثرانگشت یک انگشت

این روش ساده‌ترین راه برای افزایش دقت اثرانگشت است. چنانچه اسکنر پس از نخستین اسکن قفل گوشی را بازنمی‌کند و مطمئن هستید از همان انگشتی که قبلا آن را ثبت کرده‌اید برای بازکردن قفل گوشی استفاده می‌کنید، بهترین راه این است که آن انگشت را یکی‌دو بار دیگر ثبت کنید. گوشی‌های اندروید و iOS هر دو قابلیت ثبت اثرانگشت چند انگشت را دارند و برای ثبت مجدد یک انگشت هیچ مانعی وجود ندارد؛ زیرا گوشی برای هربار ثبت، انگشت شما را به‌عنوان اثرانگشت جدید می‌شناسد.

ثبت انگشت‌های هر دو دست

گاهی اوقات با یکی از دست‌های خود درگیر کاری هستید و نمی‌توانید با انگشت‌های آن قفل گوشی را باز کنید. اگر اثرانگشت انگشت‌های هر دو دست را در گوشی ثبت کنید، در چنین وضعیتی به‌راحتی می‌توانید از دست دیگر خود برای بازکردن قفل گوشی استفاده کنید.

ثبت اثرانگشت درست پس از دوش‌گرفتن

معمولا وقتی اثرانگشت‌ها خیس می‌شوند، حسگر نمی‌تواند اثرانگشت را شناسایی کند. برای رفع این مشکل باید یک بار بعد از اینکه دوش گرفتید، اثرانگشت خود را ثبت کنید. پس از انجام این کار، هربار انگشتتان خیس شود یا عرق کند، به‌راحتی می‌توانید با آن قفل گوشی خود را باز کنید.

مشخص‌کردن نام برای هر انگشت

گوشی‌های اندرویدی و آیفون هر دو این قابلیت را دارند. این کار تأثیری بر افزایش دقت اثرانگشت نمی‌گذارد؛ اما چنانچه فراموش کردید اثرانگشت کدام‌یک از انگشت‌های خود را ثبت کرده‌اید، با مراجعه به تنظیمات به‌راحتی می‌توانید بفهمید اثرانگشت کدام انگشتتان ثبت شده است؛ مثلا با انتخاب نام «انگشت سبابه‌ی دست راست». درضمن، زمانی‌که اثرانگشت چند فرد را ثبت می‌کنید، این کار می‌تواند شما را از سردرگمی نجات دهد.

سرعت زیاد

قطعا اسکن اثرانگشت و باز‌شدن قفل گوشی بسیار سریع‌تر از واردکردن رمزعبور انجام می‌شود. معمولا تمام حسگرهای اثرانگشت در کمتر از یک ثانیه قفل گوشی را باز می‌کنند. حسگرهای اثرانگشت زیر نمایشگر عملکرد بسیار خوبی در این زمینه دارند و حتی می‌توانند این کار را در یک‌دهم ثانیه انجام دهند. 

سهولت استفاده

قطعا وجود مشکلاتی همچون پیچیده‌بودن رمزعبور یا نیاز به واردکردن رمزعبور برای هربار بازکردن قفل گوشی یا فراموش‌کردن رمزعبور، استفاده از آن را عذاب‌آور می‌کند و تمام این مشکلات باعث می‌شوند کاربران دستگاه‌های مجهز به حسگر اثرانگشت برای بازکردن قفل آن تمایلی به استفاده از رمزعبور یا شیوه‌های مشابه آن نداشته باشند؛ زیرا با استفاده از اثرانگشت می‌توانند این کار را در کسری از ثانیه انجام دهند. قطعا در آینده تعداد دستگاه‌های خودپرداز و کارت‌های بانکی مجهز به حسگر اثرانگشت نیز افزایش خواهد یافت و عملیات‌های پرداخت هم به‌لطف حسگرهای اثرانگشت آسان‌تر خواهند شد. 

کمک به حفظ محیط‌زیست

با استفاده از حسگرهای اثرانگشت دیگر به استفاده از حجم زیادی از کاغذ و پلاستیک برای گرفتن اثرانگشت به‌شیوه‌ی سنتی و تولید کارت‌های شناسایی قدیمی نیازی نیست؛ بنابراین، استفاده از حسگر اثرانگشت می‌تواند تأثیر بسیاری بر کاهش قطع درختان و آلودگی محیط‌زیست بگذارد. درضمن، جوهری هم که به روش قدیمی برای انگشت‌نگاری استفاده می‌شود، ممکن است به محیط‌زیست آسیب زیادی بزند.

مقرون‌به‌صرفه‌بودن

شناسایی هویت با اسکنرهای اثرانگشت در مقایسه با سایر روش‌های تشخیص هویت زیست‌سنجشی هزینه‌ی کمتری دارد و کاهش هزینه‌ی تولید آن‌ها باعث شده است این حسگرها حتی در گوشی‌های هوشمند ارزان‌قیمت نیز استفاده شوند. البته، نباید از حسگرهای اثرانگشت ارزان‌قیمت انتظار امنیت و دقت زیادی داشته باشیم.

مزایا در حوزه‌ی مدیریت نیروی انسانی و زمان

یکی از معایب بزرگ دستگاه‌های کارت‌خوان قدیمی این بود که گاهی اوقات کارمندان به‌جای دیگران کارت می‌زدند؛ اما به‌دلیل اینکه اثرانگشت هر فرد مختص او است و دستگاه‌های حضور و غیاب و کنترل تردد مجهز به حسگر اثرانگشت، اثرانگشت اسکن‌شده را با نمونه‌ی ثبت‌شده در پایگاه داده‌ی خود مطابقت می‌دهند، انجام چنین کاری با این دستگاه‌ها عملا امکان‌پذیر نیست. درضمن، نسل جدید دستگاه‌های کنترل تردد و حضور و غیاب علاوه‌بر اسکن اثرانگشت از قابلیت‌های دیگری نظیر تشخیص صدا، چهره، عنبیه و شکل دست نیز برخوردار هستند؛ به‌ همین دلیل، فریب‌دادن آن‌ها بسیار دشوار است. از دیگر مزایای این دستگاه‌ها می‌توان به ثبت زمان کاملا دقیق ورودوخروج کارمندان و مشخص‌‌شدن تخلف کارمندانی که دیرتر از زمان تعیین‌شده در محل کار حاضر می‌شوند یا زودتر از این زمان از سر کار برمی‌گردند و تسهیل کنترل و مدیریت نیروی انسانی و زمان اشاره کرد.

معایب

امکان هک‌شدن (برخی از حسگرها)

در بخش قبلی، امنیت را به‌عنوان یکی از مزایا و قوت‌ها ذکر کردیم؛ اما همین ویژگی در برخی از موارد می‌تواند به پاشنه‌ی آشیل اسکنرهای اثرانگشت تبدیل شود و زمینه‌‌ی فریب‌خوردن حسگر را فراهم کند. البته، حسگرهای جدید ازجمله حسگرهای فراصوت تقریبا ضدتقلب هستند؛ البته نه کاملا. درادامه، شما را با برخی از روش‌های متداول هک‌کردن حسگر اثرانگشت و شیوه‌های مقابله با آن‌ها آشنا می‌‌کنیم.

روش‌های هک‌کردن حسگر اثرانگشت

اثرانگشت اصلی

در قسمت بالای تصویر، نمونه‌‌های واقعی اثرانگشت (مستطیل سمت چپ) و نمونه‌های ساختگی (مستطیل سمت راست) ذخیره‌شده در مجموعه‌داده‌ی مؤسسه‌ی ملی فناوری و استانداردها و در قسمت پایین تصویر، نمونه‌‌های واقعی اثرانگشت (مستطیل سمت چپ) و نمونه‌های ساختگی (مستطیل سمت راست) ذخیره‌شده در مجموعه‌داده‌ی حسگر اثر خازنی فینگرپس را مشاهده می‌کنید. 

همان‌طورکه شاه‌کلیدها می‌توانند تقریبا هر قفلی را باز کنند، نمونه‌ای از اثرانگشت ایجاد‌شده به‌دست انسان نیز وجود دارد که دربردارنده‌ی تمام ویژگی‌های استاندارد اثرانگشت افراد است. این نمونه اثرانگشت که به آن Masterprints گفته می‌شود، به‌نوعی شاه‌کلید حسگرهای اثرانگشت محسوب می‌شود و می‌توان از آن برای فریب‌ اثرانگشت‌ها استفاده کرد. ممکن است حسگرهای اثرانگشت پیشرفته با این نمونه هک نشوند؛ اما احتمال فریب‌خوردن حسگرهای اثرانگشت گوشی با آن بسیار زیاد است. برای جلوگیری از فریب حسگرها با این نمونه‌ی اثرانگشت، باید اسکنرهایی انتخاب کنید که هنگام اسکن دقت فراوانی داشته باشند.

تصویر گرفته‌شده از اثرانگشت

با استفاده از روش‌های امنیتی محافظت از دستگاه دربرابر هکرها و استفاده از اسکنری که عکس ذخیره‌شده را رمزگذاری کند، می‌توانید با این روش مقابله کنید. درضمن، در‌صورتی‌که متوجه شدید تصویر ذخیره‌شده در اسکنر به‌صورت امن نگه‌داری نمی‌شود، استفاده از آن را بلافاصله متوقف و تصویر ذخیره‌شده را نیز پاک کنید تا هکرها آن را کپی نکنند.

جعل اثرانگشت

ساخت اثرانگشت جعلی با استفاده از چوب، موم، خمیر یا قالب‌های سیلیکونی یا چاپ آن روی ساخت با جوهررسانی حاوی نانوذرات نقره و قراردادن روی سطح اسکنر، یکی دیگر از روش‌های فریب‌دادن آن است. متأسفانه راه‌حل خاصی برای جلوگیری از این روش سوءاستفاده وجود ندارد و تنها کاری که می‌توانید انجام دهید، این است که اجازه ندهید افراد شیاد از جزئیات اثرانگشت شما مطلع شوند. درضمن، از حسگری استفاده کنید که امنیت بسیار زیادی داشته باشد.

سوءاستفاده از آسیب‌پذیری نرم‌افزاری

همان‌طورکه قبلا گفتیم، می‌توان دسترسی به برخی از نرم‌افزارهای مدیریت‌کننده‌ی رمزعبور را تنها با شناسایی اثرانگشت امکان‌‌پذیر کرد؛ اما درصورتی‌که این نرم‌افزارها حفره‌ی امنیتی داشته باشند و هکرها موفق شوند این آسیب‌‌پذیری را کشف کنند، به‌راحتی می‌توانند به آن‌ها نفوذ کنند و روش امنیتی به‌ظاهر قوی ما عملا بی‌تأثیر خواهد شد.

این روش درست مانند این است که تمام ورودی‌های مکانی محرمانه و امنیتی به‌شدت کنترل شوند و زیرنظر باشد؛ اما مأموران امنیتی از یک ورودی غافل شده‌ باشد و همان یک ورودی می‌تواند راه را برای ورود مجرمان باز کند و خطر بزرگی برای امنیت آن مکان باشد. با استفاده‌ از دستگاه‌های بسیار ایمن و به‌روزرسانی اپلیکیشن‌های امنیتی برای برطرف‌کردن آسیب‌پذیری‌ آن‌ها، می‌توان از نفوذ هکرها به آن‌ها جلوگیری کرد.

سوء‌استفاده از جای اثرانگشت به‌جامانده روی اسکنر

برای مقابله با این مشکل، تنها باید پس از هربار استفاده از اسکنر اثرانگشت، اثرانگشت خود را با دستمال پاک کنید. درضمن، جنس بدنه‌ی برخی از گوشی‌ها به‌گونه‌ای است که لکه‌های اثرانگشت به‌راحتی روی آن باقی می‌ماند؛ بنابراین، در‌صورتی‌که بدنه‌ی گوشی شما هم این گونه است، باید جای اثرانگشت باقی‌مانده روی سایر نقاط گوشی را نیز پاک کنید.

یادآوری می‌کنیم برخی از ویژگی‌های خود حسگر مانند اسکن بخشی از اثرانگشت به‌جای کل آن یا گرفتن تصویر دوبعدی از اثرانگشت نیز می‌تواند به امنیت آن‌ها آسیب بزند.

دشواربودن استفاده از اسکنر اثرانگشت برای برخی از افراد

اثرانگشت در طول زمان تغییر نمی‌کند؛ اما با افزایش سن، حالت ارتجاعی و برجستگی آن کمتر و خطوط منحنی آن ضخیم‌تر می‌شود و این تغییرات می‌تواند کمی اسکن اثرانگشت را دشوارتر کند.

اسکن اثرانگشت افراد معلولی که دست آن‌ها مشکل دارد، نیز دشوار است؛ زیرا معمولا نمی‌توانند انگشت خود را به‌صورت صحیح روی سطح اسکنر قرار دهند و فرد دیگری باید به آن‌ها برای انجام این کار کمک کند یا اصلا این کار امکان‌پذیر نیست.

درضمن، جراحت یا خراشیده‌شدن یا تماس نوک انگشت با مواد اسیدی باعث آسیب‌دیدن اثرانگشت می‌شود. البته، بعد از یک ماه دوباره ترمیم می‌شود؛ اما در طول این مدت، شناسایی هویت با اثرانگشت امکان‌‌پذیر نیست. همچنین، درصورتی‌که جراحت باعث آسیب‌دیدن لایه‌ی درمیس (لایه‌ی پوست حقیقی) شود، ترمیم اثرانگشت امکان‌پذیر نیست.

جزئیات اثرانگشت افرادی که زیاد با دست ظرف می‌شویند، بناها و افرادی که با مواد شیمیایی مثل اکسیدکلسیم سروکار دارند، در حین کارکردن، از بین می‌رود؛ اما اگر این کارها را کنار بگذارند، جزئیات پس از گذشت مدتی ترمیم خواهند شد.

مختل‌شدن عملکرد

گاهی اوقات ممکن است عملکرد اسکنرهای اثرانگشت ارزان‌قیمت مختل شود و آن‌ها نتوانند افرادی را شناسایی کنند که اثرانگشت آن‌ها قبلا در سیستم ثبت شده است؛ درنتیجه مانع ورود یا دسترسی آن‌ها به سیستم می‌شوند. این مشکل می‌تواند در زمان‌های حساس و اضطراری یا برخی از مکان‌ها مثل بیمارستان‌ها مشکلات فاجعه‌باری به‌بار آورد.

امکان آسیب‌دیدن اسکنرها

اسکنرهای بسیار ایمن و دقیق گران‌قیمت هستند و ممکن است در محیط‌های خشن آسیب ببینند یا کارمندان و بچه‌های خردسال به آن آسیب بزنند. البته، می‌توان با استفاده از اسکنرهای مقاوم این مشکل را به‌راحتی برطرف کرد.

حافظه‌‌ی زیاد برای ذخیره‌سازی تصاویر

اسکنرهایی که تصویر اثرانگشت را در حافظه‌ی خود ذخیره می‌کنند، برای نگه‌داری تصاویر نیازمند فضای زیادی هستند؛ مثلا تصویری با تراکم ۵۰۰ dpi با ۸ بیت در هر پیکسل حجمی درحدود ۲۴۰ کیلوبایت دارد.

ثبت اثرانگشت در پایگاه داده‌ها

ثبت اثرانگشت تعداد زیادی از افراد در حافظه‌ی اسکنرها یا پایگاه‌های داده‌ای که اسکنرها به آن متصل هستند، فرایند زمان‌بری است و در برخی از موارد اصلا امکان‌پذیر نیست. درضمن، چنانچه هکری موفق شود اسکنر را هک کند، به‌سادگی می‌تواند به این اطلاعات دست پیدا کند و سوءاستفاده از این اطلاعات ممکن است عواقب بدی برای افراد به‌دنبال داشته باشد. 

وضعیت بازار حسگرهای اثرانگشت

بازار حسگرهای اثرانگشت با روندی کم‌نظیر در‌ حال رشد است.  پیش‌بینی می‌شود ارزش بازار این حسگرها با افزایش ۱۸.۳۳ درصدی نرخ رشد مرکب سالانه‌‌ از ۱۳.۱۹ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۸ به ۲۳.۷۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۳ برسد. ارزش بازار حسگرهای اثرانگشت زیر نمایشگر نیز در سال ۲۰۱۸، ۶۲۷ میلیون دلار بود و انتظار می‌رود این رقم تا سال ۲۰۲۷، ۲۰.۴ درصد رشد کند.

درحال‌حاضر، آمریکای‌شمالی بزرگ‌ترین بازار حسگرهای اثرانگشت به‌شمار می‌رود و بیشترین میزان رشد نیز مربوط به بازار منطقه‌ی آسیا‌واقیانوسیه است و بازار آمریکای‌شمالی رتبه‌ی بعدی را به‌خود اختصاص داده است. انتظار می‌رود شرکت‌های مطرح فعال درزمینه‌ی تولید حسگر اثرانگشت، با افزایش تولید و مشارکت با شرکت‌های مرتبط، آینده‌ی درخشانی برای حسگرهای اثرانگشت بسازند.

شرکت‌های انویز آسیا پسیفیک (Anviz Asia Pacific)، اِوِیر (Aware Inc)، بیوکی اینترنشنال (Bio-Key International)، کراس‌مچ تکنولوژیس (Crossmatch Technologies) و فینگرپرینتز کارت ای بی (Fingerprint Card AB) پنج شرکت مطرح در زمینه‌ی تولید انواع مختلف حسگرها و اسکنرهای اثرانگشت محسوب می‌شوند.

دلایل مهم تبدیل منطقه‌‌ی آسیا اقیانوسه به پررونق‌ترین بازار حسگرهای اثرانگشت

نمودارهای مهم بازار حسگرهای اثرانگشت

میزان استفاده از حسگرهای اثرانگشت از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۸

نرخ رشد بازار حسگرهای اثرانگشت براساس منطقه

جدیدترین پژوهش‌ها در‌باره‌ی حسگرهای اثرانگشت

این حسگر اپتیکال که قادر است جزئیات فرورفتگی‌ها و نقاط برجسته‌ی اثرانگشت را تشخیص دهد، دربرابر رطوبت کاملا مقاوم است و می‌تواند عملکرد حسگرها در تشخیص اثرانگشت جعلی را تا حدود زیادی بهبود دهد.

آینده‌ی حسگرهای اثرانگشت

درمجموع، می‌توان گفت در آینده حسگرهای اثرانگشت برای تشخیص هویت و اجازه‌ی دسترسی در خانه‌ها و شهرهای هوشمند و وسایل مورداستفاده در آن‌ها، سرویس‌های ذخیره‌سازی ابری (ادغام این حسگرها با سرویس‌ها موجب افزایش سرعت پردازش و مطابقت داده‌ها، تسهیل ذخیره‌سازی اطلاعات اثرانگشت تعداد زیادی از افراد و تسهیل ارائه‌‌ی گزارش مرتبط با اطلاعات هویتی افراد می‌شود)، اینترنت اشیاء و وسایل متصل به شبکه، کاربرد گسترده‌ای خواهد شد و می‌تواند در ارتقای هوشمندسازی سیستم حمل‌ونقل عمومی و خودروهای خودران و حذف کامل روش‌های امنیتی قدیمی مانند استفاده از رمزعبور کمک زیادی کند. درضمن، قطعا در آینده سرویس‌های بیشتری برای تشخیص هویت افراد از حسگرهای اثرانگشت استفاده خواهند کرد.

مقایسه‌ی تشخیص هویت با سایر روش‌های زیستسنجی تشخیص هویت

در جدول زیر، اثرانگشت با سایر روش‌های زیست‌سنجی مقایسه شده است.