كيف يعمل قارئ البصمة في الهواتف المحمولة؟

وسط النمو السريع في التكنولوجيا، أصبح الأمن عاملاً هامًا جدًا في الهواتف الذكية، لأن معظمهم عرضة لسرقة البيانات! ويعتبر قارئ البصمة أحد أهم وسائل الحماية التي لا تقتصر على الهواتف الباهظة الثمن، فقد انتقلت هذه التكنولوجيا إلى جميع الهواتف الذكية وأصبحت أكثر دقة وسرعة في قراءة البيانات.

في محاولة لمنع القرصنة وغيرها من الأنشطة المعادية للمجتمع، نفذت الشركات المصنعة للهواتف الذكية واحدة من التكنولوجيا الأكثر تأمينًا في هواتفهم الذكية على شكل قارئ للبصمة. وقد ساهمت تكنولوجيا البصمة في تحسين وسائل الحماية والأمان الشخصية إلى جانب العديد من التكنولوجيات الأخرى. ويأتي قارئ البصمة في ثلاثة أنواع؛ الماسحات الضوئية، الماسحات المكثفة، وماسحات تعمل بالموجات فوق الصوتية.

الماسحات الضوئية

تعد الماسحات الضوئية هي أقدم قارئ البصمة ، يقوم على التقاط ومقارنة بصمات الأصابع. وكما يوحي اسمها ينطوي هذا النوع على التقاط صورة بصرية –فوتوغرافية تحديدًا-، واستخدام خوارزميات للكشف عن أنماط فريدة على سطح الهاتف، مثل نتوءات الأصابع أو العلامات المميزة، وتحليل المناطق الأفتح والأغمق من الصورة. وتمامًا مثل كاميرات الهاتف الذكي، يمكن لأجهزة الاستشعار هذه أن يكون لها قرار محدود ((Resolution، وارتفاع القرار يعتمد على دقة الجهاز في تعيين تفاصيل إصبعك، وبالتالي زيادة مستوى الأمن. ومع ذلك، فإن أجهزة الاستشعار هذه تلتقط صور متباينة أعلى بكثير من الكاميرا العادية. وتمتلك هذه الماسحات الضوئية عدد كبير جدا من الثنائيات لكل البوصة لالتقاط هذه التفاصيل عن قرب. وبالطبع، عند وضع إصبعك على الماسح الضوئي تكون الصورة مظلمة جدًا، لذلك تزود الماسحات الضوئية بصفائف من المصابيح تعمل كفلاش لتضيء الصورة أثناء عمل قارئ البصمة. لكن واحدة من العيوب الرئيسية في الماسحات الضوئية هي أنها سهلة الخداع، حيث تلتقط صور ثنائية الأبعاد ((2D فقط، لذا فهي غير آمنة بما يكفي لوضع ثقتك وتفاصيلك الأكثر حساسية فيها. بالإضافة إلى أنها ضخمة الحجم مقارنة بحجم الهاتف، لذلك تتجه الشركات إلى التخلص منها هذه الأيام.

الماسحات المكثفة

النوع الأكثر شيوعًا من الماسح الضوئي قارئ البصمة المستخدمة اليوم هو الماسحات المكثفة. ستجد هذا النوع من الماسح الضوئي داخل مختلف الهواتف الذكية، بما في ذلك Galaxy S8, HTC U11, LG G6 وغيرها. مرة أخرى يشير الاسم إلى المكون الأساسي للماسح، وهو المكثف ((capacitor، قد تكون سمعت عنه إذا كانت لديك دراية قليلة بالإلكترونيات. فبدلًا من إنشاء صورة تقليدية لبصمات الأصابع، يستخدم قارئ البصمة المكثف دوائر مصفوفة صغيرة لجمع البيانات حول بصمات الأصابع. كما يمكن للمكثفات تخزين شحنة كهربائية، وتوصيلها بلوحات موصلة على سطح الماسح الضوئي تسمح لهم باستخدامها لتتبع تفاصيل بصمات الأصابع. وتتغيير الشحنة الكهربية المخزنة في المكثف قليلًا عند وضع الإصبع فوق اللوحات الموصلة، في حين تقوم فجوة الهواء بترك الشحنة في المكثف دون تغيير نسبيًا. وتستعمل دارة تكامل أمبير لتتبع هذه التغييرات، ويمكن بعد ذلك تسجيلها بواسطة محول تناظري إلى رقمي. وبمجرد التقاطها، يمكن تحليل هذه البيانات الرقمية للبحث عن سمات بصمة مميزة وفريدة من نوعها، والتي يمكن حفظها لاستخدامها في المقارنة في وقت لاحق.

وما هو ذكي بشكل خاص حول هذا التصميم من قارئ البصمة هو أنه أصعب بكثير في الخداع من الماسح الضوئي؛ حيث لا يمكن فتح الهاتف باستخدام صورة أو أحد الأطراف الاصطناعية أوالمواد المختلفة لأنها ستقوم بتسجيل تغييرات مختلفة قليلا في شحنة المكثف.لذا فالمخاطر الأمنية الحقيقية الوحيدة تأتي من قرصنة الأجهزة أو البرمجيات.

إنشاء مجموعة كبيرة بما يكفي من هذه المكثفات، ويصل عدد المكثفات عادة إلى مئات إن لم يكن الآلاف في الماسح المكثف الواحد، بحيث يعطي صورة مفصلة للغاية لبصمات الأصابع التي يتم إنشاؤها من مجموعة من الإشارات الكهربائية. وتماما مثل الماسح الضوئي، زيادة عدد المكثفات يؤدي إلى دقة أعلى لقارئ البصمة ، وزيادة مستوى الأمن حتى مستوى معين. وفي الوقت نفسه، اشتكى الكثيرون من أنه يتطلب عدة محاولات للفتح، كما أن زيادة عدد المكثفات ترفع من سعره قليلًا، إلا أن الشركات تعمل تدريجيًا على تحسين أداء المكثف، وتبسيط ذلك بجعلها مجرد نقرة بسيطة ولمس.

ماسحات الموجات فوق الصوتية

أحدث تكنولوجيا قارئ البصمة في عالم الهواتف الذكية هو جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية، الذي أعلن لأول مرة عن وجوده داخل الهاتف الذكي (لو ماكس برو (Le Max Pro. ولالتقاط تفاصيل بصمات الأصابع، يتكون جهاز قارئ البصمة من كل من؛ جهاز الإرسال بالموجات فوق الصوتية وجهاز استقبال. في هذه العملية، يتم نقل نبض الموجات فوق الصوتية ضد الإصبع على السطح، حيث يتم امتصاص بعض الموجات وارتاد البعض الآخر إلى سطح الماسح الضوئي اعتمادا على النتوءات والمسام وغيرها من التفاصيل التي هي مميزة ومختلفة عن بصمات الأصابع الأخرى. وبمجرد الانتهاء من العملية، تنتج نسخة ثلاثية الأبعاد (( 3D من بصمات الأصابع!

كيف يعمل قارئ البصمة بالموجات فوق الصوتية

الخطوة الأولى

بمجرد أن نضع إصبعنا على سطح الماسح الضوئي، فإنه يلتقط صورة بالأبيض والأسود عن طريق التكنولوجيا المستخدمة في الجهاز.

الخطوة الثانية

بعد ذلك، سيتم تشفير بصمات الأصابع إلى نموذج رقمي، يخزن الخصائص الفريدة لبصمات الأصابع في سلسلة من الأرقام. بعدها يتم تخزين هذه البيانات المشفرة في قاعدة البيانات من الهاتف.

الخطوة الثالثة

في المرة القادمة، عند وضع إصبعك على الماسح الضوئي، فإن البيانات المشفرة تقارن نفسها مع النموذج العددي المخزن من قبل.

التطبيق ومجلد الغلق

يمكنك استخدام قارئ البصمة الخاص بهاتفك النقال لغلق مجلدات محددة، مثل معرض الصور أو أكثر من ذلك عن طريق خيار الدمج الموجود في معظم الأجهزة، أو يمكن تحميل تطبيق الدمج هذا من المتجر. كما يمكن أيضًا لقارئ البصمة التفاعل مع التطبيقات الأخرى. إذ يمكنك استخدامه لإضافة بعض الاختصارات، فبدلا من الذهاب إلى الشاشة الرئيسية (القائمة) والبحث في الملفات، يمكنك تعيين لفتة على الماسح الضوئي لفتح تطبيقات محددة مباشرة. بالإضافة إلى أنه أحد الخيارات المتاحة لاتخاذ السيلفي، ويعد أيضًا أسهل الطرق عن طريق الضغط برفق على الماسح من الخلف لالتقاط الصورة، بدلًا من لمس الشاشة.

وبهذا يصبح قارئ البصمة بديلًا آمنًا تمامًا وأكثر راحة من تذكر عدد لا يحصى من أسماء المستخدمين وكلمات المرور، ومزيد من طرح أنظمة الدفع بواسطة الهاتف النقال، إلا أنه لا ينبغي عليك إهمال عامل الأمن الأساسي بوجود كلمة مرور قوية واثنين من عوامل التوثيق في حالة تعطل قارئ البصمة، وأن تضع في اعتبارك أن بصمات الأصابع هي مجرد وسيلة إضافية لحماية بياناتك الشخصية وليست الحل الأمثل لمخاوفك الأمنية، إذ يمكن أن يكون قد تم الاستيلاء عليها في الماضي، أو حتى أنه من الممكن “رفع” بصماتك باستخدام صورة عالية الجودة. وستكون تلك مشكلة كبيرة لأنه بينما يمكنك تغيير كلمة المرور الخاصة بك، لا يمكنك تغيير بصمة أصابعك. لكن بشكل عام، هذه الانتهاكات هي الحالات القصوى، ومن المرجح أن تصبح الماسحات الضوئية أداة أمنية أكثر شيوعًا وحسمًا في المستقبل، ووسيلة حماية فعالة في حالة سرق الهاتف أو ضياعه.