ב

סמארטפונים עם חיישני טביעות אצבע הציפו את השוק אך לא עבר זמן רב שחיישנים אלה החלו להגיע לסמארטפונים בתחום התקציב. חיישנים אלה הפכו למהירים ובטוחים יותר בתקופה האחרונה. כתוצאה מכך, חיישנים אלה משמשים בעיקר לאבטחת סמארטפונים בימינו.

התחרות הגרועה בתעשיית הסמארטפונים והטכנולוגיה המתפתחת הביאה אותנו לשלב ההוא, בו אנו נתקלים בחידוש חדש כל יום אחר. חיישני טביעות אצבע הגיעו גם הם רחוקים, כאשר מילת הבאזז הנוכחית היא חיישני טביעות אצבע. יצרני סמארטפונים כמו Xiaomi, Realme ו- Oppo דאגו שהטכנולוגיה לא מוגבלת רק למכשירי דגל.

מכשירים עדכניים כמו Realme X, Redmi K20 ו- OPPO K3 מציעים סורקי טביעות אצבע בתצוגה במחיר שקשה לעכל. עם כל זה בחשבון, בואו נגלה מהי טכנולוגיית חיישני טביעות האצבע המוצגת בתצוגה וכיצד היא עובדת.

הִיסטוֹרִיָה

נתחיל מההתחלה כשהכל התחיל. צלילה להיסטוריה של קוראי טביעות האצבע במכשירים ניידים מביאה אותנו אל ' Pantech GI100 ', שהושק עוד בשנת 2004. מכשיר זה צויד בקורא טביעות אצבע, הראשון מסוגו. המכשירים הבאים בעקבות המגמה ' G900 ו- G500 ' הגיעו מכפי טושיבה בשנת 2007. מאוחר יותר יצרנים כמו HTC, Acer ומוטורולה הצטרפו לליגה עם המכשירים שלהם. גם אפל הצטרפה למסיבה בשנת 2013 כשהאייפון 5s קיבל חיישן טביעות אצבע. הענקית שהתבססה על קופרטינו התקשרה לקרוא לזה Touch ID. מאז טכנולוגיות חיישני טביעות האצבע עברו כמה שינויים משמעותיים.

חובבי הטכנולוגיה עשויים לדעת שיש שלוש טכנולוגיות אימות טביעות אצבע שונות. אך טכנולוגיית טביעות האצבע המוצגת כיום מרוויחה רק מהשניים.

לפני שניכנס לתמונה הגדולה מאפשר לנו להבין את הטכנולוגיה הבסיסית בעבודות שמאחוריה. כל חיישני טביעות האצבע עובדים על ידי מעקב אחר רכסי המעקב והקווים הייחודיים על האצבעות. עם זאת, טכנולוגיות שונות יכולות להיות בעבודה בתהליך מעקב זה כולל סריקה אופטית, סריקה קיבולית או סריקה אולטראסונית.

סוגי סורקי טביעות אצבע

1. סורקים אופטיים (משמשים בחיישני טביעות אצבע בתצוגה)
2. סורקים קולי (משמשים בסורקי טביעות אצבע בתצוגה)
3. סורקים קיבוליים

סורקים אופטיים בתצוגה

סורקים אופטיים קיימים כבר זמן מה והם השיטות הוותיקות ביותר לאימות טביעות אצבע. עם זאת, חיישנים אופטיים בתצוגה הם חדשים יחסית לסמארטפונים. Vivo Apex, מכשיר קונספט שהוצג ב- MWC 2018 הפך ראשים רבים בתעשיית הסמארטפונים. במכשיר הוצג 'CLEAR ID 9500', חיישן טביעות אצבע אופטי שפותח על ידי Synaptics, יצרנית החיישנים האמריקאית. מאוחר יותר הוא הובא לצרכנים במכשיר חדש בשם 'Vivo X20 Plus UD'. העיצוב החדש אומץ במהרה על ידי חברות כמו OPPO, סמסונג, Huawei ועוד. רוב חיישן טביעות האצבע שאנו רואים הוא חיישן טביעת אצבע אופטי וניתן להתממשק בקלות עם Arduino, Raspberry pi ומיקרו-בקרים אחרים.

עבודה של חיישן טביעות אצבע אופטי

הטכנולוגיה מסתמכת על לכידת תמונה של טביעת האצבע שלך ועל ניתוח נוסף אם טביעת האצבע הנוכחית תואמת את התמונה המאוחסנת. צימוד-מטען (CCD) יושב בליבה של חיישן אופטי, אותו החיישן אשר ממשמש מצלמות וידאו דיגיטליות. עבור אנשים שאינם מודעים לכך, CCD הוא מערך של דיודות רגישות לאור הנקראות פוטוסייטים, המייצר אותות חשמליים בתגובה לפוטונים אור.

ברגע שאתה מניח את האצבע על החיישן, מערך של דיודות פולטות אור (נוריות נוריות) נדלקות כדי להאיר את הרכסים והפערים ומצלמת CCD מצלמת במהירות תמונה זהה. מערכת ה- CCD מייצרת תמונה הפוכה של האצבע, כאשר אזורים כהים יותר מייצגים אור מוחזר יותר (רכסי האצבע) ואזורים בהירים יותר המייצגים אור מוחזר פחות (העמקים בין הרכסים). לאחר מכן משווים את התמונה שצולמה עם התמונה המאוחסנת.

קל להטעות את החיישנים האופטיים מכיוון שהטכנולוגיה המשמשת לוכדת תמונה דו ממדית ותמונה באיכות טובה יכולה אולי לפרוץ את האבטחה הזו. ראוי לציין כי הטכנולוגיה עובדת רק עם תצוגות OLED, בהן יש פערים במטוס האחורי. בתחילה, חיישני טביעות האצבע בתצוגה לא היו מהימנים ומהירים כמו עכשיו. אך הדברים השתנו לטובת חיישנים אלה בתקופה האחרונה.

סורקים אולטרה סאונד המוצגים בתצוגה

חיישנים אולטרסאונדיים הם הטכנולוגיות החדשות ביותר של טביעות אצבע. כפי שהשם מרמז, חיישנים אלה משתמשים בצליל קולי בתדר גבוה כדי למפות את טביעת האצבע שלך. סמסונג שיתפה פעולה עם קוואלקום כדי להביא למכשיר הראשון עם חיישן טביעות אצבע אולטרה סאונד 'Galaxy S10 / S10 +. המכשיר היה גם הראשון שהציג את חיישן התלת-ממד הסוניק של קוואלקום שהוא איטרציה של Sense ID.

הטכנולוגיה הקולי האחרונה של קוואלקום עובדת באמצעות זכוכית בעובי של עד 800 מיקרון. החברה טוענת על השהיה של 250 אלפיות השנייה לפתיחה, שקרובה למה שסורק טביעות אצבע קיבולי יכול להשיג.

עבודה של חיישן טביעות אצבע קולי

החומרה בסורקים אלה מורכבת ממשדר ומקלט קולי. תהליך הסריקה מתחיל ברגע שמניחים קצה אצבע על החיישן. דופק קולי מועבר על ידי המשדר המתנגש ברכסים ובעמקים בקצה האצבע, חלק מלחץ הדופק נספג וחלקו קופץ חזרה לחיישן. כמות הספיגה והקפצה של הדופק משתנה עם טביעות האצבע משתנות. בהמשך, חיישן המסוגל לזהות לחץ מכני משמש לחישוב עוצמת הדופק הקולי החוזר בנקודות שונות על הסורק. סורקים אלה מקבלים מידע מעמיק מפורט, וכתוצאה מכך העתק תלת ממדי מפורט של טביעת האצבע הסרוקה.

מכיוון שהסורקים האלה מונחים מתחת לתצוגה. הגלים מהחיישנים האולטראסוניים צריכים לעבור דרך המישור האחורי, הזכוכית וכיסוי המגן של התצוגה לפני שמגיעים לאצבע שלך. לכן, היצרנים דואגים שהכוס המשמשת לתצוגה לא תהיה עבה מדי. עם זאת, מומלץ לא להוסיף הגנה נוספת כגון מגן מסך, שיכול למנוע מהטכנולוגיה הזו לעבוד כמו שצריך.

לא הרבה מכשירים מגיעים עם חיישן קולי שהוא היקר ביותר בטכנולוגיות הזמינות. מכשירי דגל כמו סמסונג גלקסי S10 / 10 + מגיעים עם חיישן קולי. עם זאת, נותר זמן מה עד שנראה טכנולוגיה זו חודרת לפלח התקציב.

סורקים קיבוליים

חיישנים קיבוליים הם החיישנים הנפוצים ביותר בימינו וניתן למצוא אותם בכל מכשיר אחר שנתקלתם בו. חיישנים אלה משתמשים בקבלים כמרכיב הליבה, שהוא רכיב אלקטרוני המשמש לאחסון אנרגיה חשמלית. הטכנולוגיה אינה משמשת כיום לסריקת טביעות אצבע בתצוגה.

עבודה של חיישן טביעות אצבע קיבולי

גם חיישנים אלה סורקים את הרכסים והעמקים על טביעות האצבעות. עם זאת, במקרה זה, זרם חשמלי משמש לאיסוף נתונים במקום אור. מערך קבלים ממוקם מתחת לפני השטח לסריקה כדי לאסוף פרטי טביעות אצבע. כאשר מניחים קצה אצבע על משטח הסריקה המטען המאוחסן בקבל משתנה. ההבדל בין המטען עוקב אחר מעגל אינטגרטור מגבר שנרשם עוד על ידי ממיר אנלוגי לדיגיטלי.

הנתונים שנלכדו משמשים לאימות. ראוי לציין כי יכולתם של חיישנים קיבולים עולה עם הגידול במספר הקבלים. סורקים אלה מציעים אבטחה טובה יותר הם מהירים וקשה בטעות להטעות אותם. חיישנים קיבוליים יקרים יותר בהשוואה לחיישנים אופטיים ושימשו רק במכשירי דגל אז. יתר על כן, זהו 2019 וחיישנים קיבוליים חדרו לכל המגזרים בתעשיית הסמארטפונים. רפידות מגע קיבוליות זולות וניתנות לשילוב בקלות בכל מכשיר.

אלגוריתם וקריפטוגרפיה

סריקה היא רק חצי מהתהליך, לאחר שאמר שחשוב לאחסן את הנתונים במקום מאובטח. לתהליך זה מתווסף לחיישן IC ייעודי העוסק בפירוש נתונים סרוקים ובהמשך העברתם למעבד. המקום המאובטח אינו נגיש ואפילו השתרשות אינה יכולה לעזור לפרוץ פנימה. לכל יצרן יש גישה אחרת ומשתמש באלגוריתמים שונים כדי לזהות מאפייני מפתח של טביעות אצבע. באופן כללי, אלגוריתמים אלה מחפשים מאפיינים מאוד ספציפיים הנקראים minutiae, כאשר הקווים בטביעת האצבע שלך מסתיימים או מתפצלים לשניים. לפיכך, הסורק יכול להתאים לפרטים אלה במקום לסרוק שוב את כל טביעת האצבע. מה שהופך את התהליך כולו לקצת יותר מהיר.

בהמשך, יצרני חיישנים אלה כוללים מערכות נפרדות לאחסון. ARM משתמשת בטכנולוגיית TrustZone מבוססת סביבת ביצוע מהימנה (TEE) המאחסנת נתונים במקום מאובטח בתוך המעבד הראשי. Qualcomm בצד השני משתמשת ב- Qualcomm Secure Execution Environment (QSEE) לאבטחת מפתחות הצפנה וסיסמאות פרטיים. למערכות אלו יכולות להיות שמות שונים אך לכולן מטרה משותפת שהיא הגנה על נתונים.

מה עדיף אופטי או אולטרסאונד?

סורקי קולי כמובן טובים יותר מכיוון שהם נהנים מתהליך סריקת התלת מימד, בעוד שסורקים אופטיים מסוגלים פשוט לסרוק דו-ממדי כפי שהוזכר קודם. מלבד אלה, חיישנים אולטראסוניים הם קטנים מאוד בגודל, חיישן התלת-ממד הקולי האחרון של קוואלקום מודד 0.2 מ"מ בלבד. גורם הצורה הקטן של חיישנים אלה עונה על הביקוש הנוכחי למכשירים דקים וללא מסגרת. אם עוברים הלאה, חיישנים אלה גם אינם מושפעים מאבק, שומן או ידיים רטובות.

עם זאת, אין הרבה מכשירים המשתמשים בחיישנים קולי וזה קשור לחלוטין לעלויות הייצור. חיישנים אלה הם יקרים וזמינים רק במכשירי דגל נבחרים נכון לעכשיו.

מהם המכשירים האחרונים עם סורקי טביעות אצבע בתצוגה?

ובכן עכשיו שאתה מודע לטכנולוגיות הנוכחיות ולעבודה. זה יהיה אפילו טוב יותר אם אתה מודע למכשירים האחרונים עם חיישני טביעת אצבע בתצוגה וסוגם.

התקנים עם סורקים אופטיים בתצוגה	מכשירים עם סורקי תצוגה אולטראסוניים
Redmi K20 / k20 Pro	Samsung Galaxy S10 / S10 +
Realme X
One Plus 7/7 Pro
OPPO K3
Samsung Galaxy A50 / A70 / A80
OPPO K1
Vivo V15 Pro
One Plus 6T
Huawei P30 Pro
Xiaomi Mi 9