Jak działa czytnik linii papilarnych?

Czym charakteryzują się linie papilarne i w jaki sposób wykorzystywane są do weryfikacji tożsamości? Przygotowaliśmy poradnik, z którego dowiesz się, jak działa czytnik linii papilarnych czy jakie są rodzaje czytników.

Sposobów na identyfikację osoby jest wiele – niektóre z nich, jak np. testy DNA, są niezwykle precyzyjne, jednak wymagają specjalistycznego sprzętu i wiedzy. Dlatego od lat stosowane są także inne, równie skuteczne, ale bardziej powszechne metody, jak np. pobieranie odcisków palców.

Chociaż ten sposób weryfikacji tożsamości kojarzony jest głównie ze sprawami kryminalnymi, to wielu z nas spotyka się z nim na co dzień, chociażby przekraczając granice niektórych państw czy… odblokowując dostęp do telefonu. Aby było to jednak możliwe, potrzebny jest czytnik linii papilarnych. Poznaj zasadę jego działania!

Z tego artykułu dowiesz się:

Co to jest odcisk palca?

Co to jest i jak działa czytnik linii papilarnych?

Rodzaje czytników linii papilarnych Czytniki linii papilarnych – zastosowanie

Odcisk palca, czyli bezpieczeństwo i wygoda

Co to jest odcisk palca?

Na początek wyjaśnijmy, czym jest odcisk palca. To nic innego jak odcisk linii papilarnych, czyli układ charakterystycznych bruzd skórnych, znajdujących się na opuszkach palców rąk. Linie papilarne występują u wszystkich ssaków i są unikatowe dla każdego człowieka, nawet u bliźniąt jednojajowych. Jak wyliczył Francis Galton, brytyjski antropolog i statystyk, prawdopodobieństwo, że układ linii papilarnych się powtórzy, wynosi 1 do 64 miliardów, a to kilkukrotnie przekracza liczbę ludzi mieszkających na ziemi. Dziedzina naukowa, która zajmuje się analizą linii papilarnych, to daktyloskopia.

Dlaczego identyfikacja po odciskach palców jest tak skuteczna? Linie papilarne opisywane są za pomocą minucji, czyli indywidualnych cech, np. rozwidleń, początków, oczek czy zakończeń bruzd, a ich wzajemny układ jednoznacznie identyfikuje daną osobę. Aby uznać dwa ślady papilarne za identyczne, wystarczy znaleźć kilka, kilkanaście cech wspólny – ta sama minucja na jednym odcisku musi znajdować się w tym samym miejscu na drugim odcisku.

A czy linie papilarne można usunąć, np. spiłować? Wokół tego tematu urosło wiele mitów, a historia zna przykłady śmiałków, którzy próbowali różnych, często bolesnych sposobów. Jest to jednak tak trudne, że wręcz niemożliwe, ponieważ skóra uszkodzona powierzchownie odrasta, a bruzdy papilarne „wracają” na swoje miejsce. Na stałe można się ich pozbyć, np. decydując się na głęboką dermabrazję, czyli zabieg dermatologiczny.

Co to jest i jak działa czytnik linii papilarnych?

Czytnik lub inaczej skaner linii papilarnych to rodzaj elektronicznego systemu, który wykorzystuje odciski palców do uwierzytelnienia biometrycznego i na tej podstawie pozwala zatwierdzać transakcje, zezwalać na dostęp czy udzielać użytkownikowi informacji.

Ich działanie jest proste. Skanery odczytują ze skanowanego palca wzór linii papilarnych, a uzyskane informacje są następnie przetwarzane przez oprogramowanie, które porównuje je z listą zarejestrowanych odcisków palca. Pomyślne dopasowanie oznacza, że tożsamość osoby została poświadczona.

Co ciekawe, czytniki nie analizują całego układu linii papilarnych, jedyne wspomniane już minucje, czyli charakterystyczne wzory – pętle, łuki, rozgałęzienia, zakończenia czy spirale. Aby odczytać minucje, wykorzystuje się skomplikowane algorytmy, które określają ich względną pozycję, a na tej podstawie tworzony jest tzw. graf. Aby zweryfikować tożsamość osoby, oba grafy muszą zostać ze sobą porównane – nie są one jednak identyczne, a izomorficzne.

Rodzaje czytników linii papilarnych

Sposób przechwytywania danych linii papilarnych zależy od typu używanego skanera. Wyróżnia się cztery rodzaje czytników linii papilarnych – optyczne, pojemnościowe, ultradźwiękowe oraz termiczne.

Optyczny czytnik linii papilarnych

Tego rodzaju czytniki właściwie wykonują kserokopię odcisku palca. Ich budowa składa się z matrycy CCD, stosowanej m.in. w kamerach czy aparatach cyfrowych. Zamontowane w niej elementy światłoczułe wytwarzają sygnał elektryczny proporcjonalny do ilości padającego na nie światła. Dzięki temu po przyłożeniu palca do czytnika powstaje obraz składający się z ciemnych i jasnych pikseli, który służy identyfikacji.

Aby kontrast i ułożenie minucji były jeszcze lepiej widoczne, czytniki wykorzystują własne światło, np. wbudowane diody LED.

Pojemnościowy czytnik linii papilarnych

Ten rodzaj czytnika, podobnie jak modele optyczne, również generuje obraz odcisków palców, ale nie wykorzystuje do tego matrycy CCD, lecz niewielkie kondensatory (napięcie elektryczne). Gdy położymy palec na czytniku, urządzenie mierzy ładunek – grzbiety wykazują zmianę pojemności, podczas gdy doliny nie powodują praktycznie żadnej zmiany.

Czytniki pojemnościowe wyróżniają się niezwykłą precyzją, stąd uznawane są za dokładniejsze i mniej podatne na fałszerstwa od skanerów optycznych.

Ultradźwiękowy czytnik linii papilarnych

Trzeci rodzaj czytników linii papilarnych to skaner ultradźwiękowy. Jego działanie polega na budowaniu obrazu odcisku palca dzięki dyfrakcji, rozproszeniu oraz odbiciu dźwięku podczas kontaktu powierzchni opuszka palca z powierzchnią czytnika. Możliwe jest to dzięki temu, że grzbiety i doliny linii papilarnych odbijają dźwięk inaczej, więc czytniki mogą stworzyć szczegółową mapę 3D wzorów minucji.

Termiczny czytnik linii papilarnych

W tej metodzie skanery wychwytują minimalne różnice temperatur pomiędzy liniami palca i na tej podstawie generują jego obraz termiczny.

Budowa czytnika termicznego jest taka sama jak w przypadku modeli optycznych, jednak obraz palca powstaje dzięki sensorom termicznym.

Czytniki linii papilarnych – zastosowanie

Skoro już wiesz, jak działa czytnik linii papilarnych, czas dowiedzieć się, gdzie ten mechanizm jest najczęściej wykorzystywany!

Urządzenia mobilne i laptopy

To najbardziej powszechne zastosowanie czytników odcisków palców. Pierwsze telefony wykorzystujące tę cechę biometryczną trafiły na rynek już w 2004. Przez kolejne lata technika stawała się coraz popularniejsza, dzięki czemu w 2018 r. aż 96,5% nowo wyprodukowanych smartfonów zawierało technologię pojemnościowego odcisku palca!

Skanery linii papilarnych to kolejne na liście sposoby blokowania i odblokowywania urządzeń mobilnych. Pozwalają również na dostęp do aplikacji i umożliwiają potwierdzanie transakcji płatniczych.! To wygodne, nowoczesne, ale przede wszystkim bezpieczne rozwiązanie – według niektórych wyliczeń szansa, że osobie niepowołanej uda się uzyskać dostęp do urządzenia zabezpieczonego odciskiem palca, wynosi jedynie 1: 50 000.

Co ważne, coraz częściej czytniki wykorzystywane są nie tylko w smartfonach czy tabletach, ale i laptopach oraz komputerach stacjonarnych.

Nowoczesne bankomaty

Już kilka lat temu w Polsce pojawiły się pierwsze bankomaty biometryczne, a za pioniera tego rozwiązania uznaje się Japonię, gdzie uwierzytelnianie oparte o cechy biometryczne jest stosowanym na masową skalę sposobem weryfikacji tożsamości klienta korzystającego z usług bankowych.

Obsługa takich bankomatów jest prosta – wystarczy zaznaczyć, czy transakcja ma zostać potwierdzona kartą czy odciskiem palca, a następnie postępować według wskazówek wyświetlanych na ekranie.

Systemy kontroli dostępu

Odciski palca to jedna z metod uwierzytelnienia, z jakich korzysta kontrola dostępu. Systemy KD to rozwiązanie dedykowane do firm czy placówek, które chcą zadbać o bezpieczeństwo mienia i pracowników – dostęp do budynku, konkretnych pomieszczeń czy stref mają tylko osoby upoważnione. Biometryczne czytniki kontroli dostępu (np. model HID Signo 25B) zaczytują odcisk palca, a pozyskane informacje przesyłają do sterownika. Ten porównuje je z danymi, które znajdują się w bazie, a następnie decyduje o oddzieleniu dostępu lub jego odmowie.

Warto wiedzieć, że o ile taka metoda jest zgodna z w przypadku kontroli dostępu, to biometrii nie można stosować w systemach rejestracji czasu pracy, o czym więcej pisaliśmy w artykule Biometryczna kontrola czasu pracy. Czy to możliwe i zgodne z prawem?

Dowody osobiste

Od niedawna w Polsce można składać wnioski o dowody osobiste z drugą cechą biometryczną – odciskiem palca. To rozwiązanie niezwykle bezpieczne, które pozwala w 100% potwierdzić tożsamość osoby.

Aby jednak było to możliwe, konieczne są czytniki do e-dowodów – jako oficjalne urządzenia do obsługi nowych dokumentów w polskich urzędach wybrany zostały model HID DigitalPersona 5300.

Biometryczne uruchomienie samochodu

Trzy lata temu marka Hyundai zaprezentowała światu pierwszy model samochodu, który można otworzyć i uruchomić za pomocą odcisku palca.

Jak to działa? Kierowca musi położyć palec na czytniku, który znajduje się na klamce drzwi. Jeśli układ linii papilarnych będzie właściwy, samochód się otworzy. W ten sam sposób możliwe jest jego uruchomienie.

To jednak nie wszystko – po pozytywnej weryfikacji auto automatycznie ustawi zapamiętane dla tego kierowcy parametry, np. wysokość siedzenia czy nachylenie lusterek.

Jak widzisz, uwierzytelnianie tożsamości za pomocą odcisku palca to popularna oraz bezpieczna metoda, wykorzystywana m.in. w urządzeniach mobilnych, systemach dla firm, a nawet rozwiązaniach rządowych.

Niemal każdy człowiek posiada linie papilarne – unikalne i trwałe. Nie można ich zapomnieć jak hasła czy zgubić jak karty, stąd możemy się domyślać, że cechy biometryczne będą gościć w kolejnych urządzeniach, aplikacjach i systemach.