كيف يعمل ماسح بصمات الأصابع؟

تُعد أجهزة مسح بصمات الأصابع أدوات مصادقة بيومترية متقدمة، ويتم استخدامها على نطاقٍ واسع لأغراض التعريف والمصادقة، وهي تعمل عن طريق التقاط وتحليل الأنماط الفريدة للخطوط الموجودة على أصابع يد الإنسان.

لا تعمل هذه الأجهزة كلها بالطريقة نفسها، وكل منها يستخدم طريقة مختلفة مثل الأشعة الضوئية أو التيار الكهربائي أو الموجات فوق الصوتية أو الحرارة أو الضغط.

أنواع أجهزة مسح بصمات الأصابع

يتم تصنيف أجهزة مسح بصمات الأصابع إلى عدة أنواع بناءً على التكنولوجيا التي تستخدمها لاستشعار وتحليل البصمات. وتشمل هذه الأجهزة:

ماسحات بصمات الأصابع الضوئية

تُعدّ أجهزة مسح بصمات الأصابع الضوئية المعروفة أيضاً باسم أجهزة مسح بصمات الأصابع البصرية (Optical fingerprint scanners) من أقدم أجهزة مسح البصمات أقلها تكلفة وأكثرها استخداماً في العالم، وهي تستخدم الضوء لإنشاء صورة لبصمة الإصبع.

عندما تضع الإصبع على جهاز المسح الضوئي، يقوم مصدر ضوئي بإضاءة الإصبع، ثم تلتقط كاميرا رقمية صورة للبصمة. بعد ذلك تتم معالجة الصورة ومقارنتها ببصمات الأصابع المخزنة في قاعدة البيانات للتحقق من هوية الفرد.

ماسحات بصمات الأصابع السعويّة

يتم استخدام ماسحات بصمات الأصابع السعوية (Capacitive fingerprint Scanners) على نطاقٍ واسع في الهواتف الذكية الحديثة، وهي تعمل بالآلية نفسها التي تعمل بها الماسحات الضوئية، لكن بدلاً من استخدام الضوء، يتم استخدام التيار الكهربائي.

تحتوي الماسحات السعويّة على مجموعة من المكثفات الصغيرة، تم تصميم كل مكثف لقياس الشحنة الكهربائية.

عندما يلمس الإصبع هذه المكثفات، تتلامس خطوط البصمة بشكل وثيق مع المكثفات، ما يؤثّر في شحنتها، في حين أن الأجزاء الأخرى من البصمة، التي لا تلمس السطح، لا تسبب هذا التأثير.

عن طريق قياس الفرق في الشحنة بين نقاط مختلفة، يٌنشئ الماسح السعوي صورة مفصلة لبصمة الإصبع، ثم يقارنها ببصمات الأصابع المخزنة في قاعدة البيانات للتحقق من هوية الفرد.

ماسحات بصمات الأصابع بالموجات فوق الصوتية

تستخدم أجهزة مسح بصمات الأصابع بالموجات فوق الصوتية (Ultrasonic fingerprint scanners) الموجات الصوتية عالية التردد لالتقاط صور مفصلة لبصمات الأصابع.

عند وضع الإصبع عليها، ترسل هذه الماسحات موجات فوق صوتية عالية التردد لا يمكن سماعها بالأذن البشرية، تصطدم الموجات بسطح الإصبع وترتد بمعدلات مختلفة اعتماداً على الخطوط في بصمة الإصبع. لتقوم أجهزة استشعار بالتقاط الموجات المرتدة لإنشاء صورة ثلاثية الأبعاد مفصلة للبصمة.

يوجد هذا النوع من المساحات في الهواتف الذكية نظراً لدقتها العالية وأمانها، وإمكانية عملها حتى لو كان الإصبع متسخاً أو مبللاً.

ماسحات بصمات الأصابع الحرارية

تكتشف أجهزة مسح بصمات الأصابع الحرارية (Thermal Fingerprint Scanners) الفوارق في درجات الحرارة بين خطوط بصمة الإصبع لإنشاء صورة لها، وهي تحتوي على جهاز استشعار حراري يعمل على الكشف عن الحرارة المنبعثة من الجلد.

عندما تتلامس بصمة الإصبع مع جهاز الاستشعار، فإن خطوط البصمة تصدر حرارة أكثر من الأجزاء الأخرى، يلتقط جهاز الاستشعار هذه الاختلافات في درجات الحرارة ويستخدمها لإنشاء صورة حرارية لبصمة الإصبع.

ماسحات بصمات الأصابع الحساسة للضغط

تقيس مساحات بصمات الأصابع الحساسة للضغط (Pressure-sensitive fingerprint scanners) الفرق في الضغط الناتج خطوط بصمة الإصبع. هذا النوع من الماسحات حساس للغاية لاختلافات الضغط الدقيقة.

عند وضع الإصبع على هذا الماسح، تمارس خطوط البصمة المزيد من الضغط على سطح الجهاز، بينما تمارس الأجزاء الأخرى ضغطاً أقل. يتم التقاط هذه الاختلافات بواسطة أجهزة الاستشعار الحساسة للضغط، ما يؤدي إلى إنشاء صورة لبصمة الإصبع.

الماسحات الضوئية السعوية

تجمع الماسحات الضوئية السعوية (Optical-Capacitive Scanners) بين تقنيات الاستشعار الضوئية والسعوية لتعزيز دقة التعرف على بصمات الأصابع وأمانها. يلتقط الماسح الضوئي صورة عالية الدقة لبصمة الإصبع، بينما يلتقط الماسح السعوي الأنماط الفريدة من خلال قياس التغيرات في التيار الكهربائي. يعمل هذا النهج المزدوج على تحسين الموثوقية، ويقلل من فرصة التزييف، ويوفر أداءً أفضل في ظروف بيئية مختلفة.

هل يمكن خداع ماسحات بصمات الأصابع؟

نعم، يمكن خداع ماسحات بصمات الأصابع، على الرغم من صعوبة القيام بذلك، واختلاف الطرق حسب نوع الماسح وتطوره. إليك توضيحاً لأبرز طرق الخداع:

الماسحات الضوئية: يمكن خداع هذه الماسحات من خلال صور عالية الدقة أو قوالب لبصمات الأصابع، إذا تمكن شخص ما من الحصول على صورة واضحة لبصمة إصبعك، وإنشاء نسخة ثلاثية الأبعاد طبق الأصل للبصمة.
الماسحات السعوية: على الرغم من أنها أكثر أماناً من الماسحات الضوئية، يمكن خداعها باستخدام بصمات أصابع مزيفة متطورة مصنوعة من مواد موصلة للتيار الكهربائي مثل السيليكون أو الجيلاتين والتي تحاكي الخصائص الكهربائية للجلد البشري.
الماسحات الضوئية بالموجات فوق الصوتية: يصعب خداع هذه الماسحات الضوئية لأنها تنشئ صورة ثلاثية الأبعاد لبصمة الإصبع. ومع ذلك، فهي ليست محصنة ضد الهجمات المعقدة باستخدام قوالب مطبوعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة.
الماسحات الحرارية: يصعب خداعها لأنها تكتشف الحرارة المنبعثة من الجلد. ومع ذلك، طوّر البعض أساليب باستخدام مواد يمكنها محاكاة حرارة الجسم.
ماسحات الضغط: يصعب خداعها، لكن ليس مستحيلاً باستخدام بصمات أصابع مطبوعة بدقة.

بشكلٍ عام، توفّر ماسحات بصمات الأصابع وسيلة آمنة للمصادقة، لكن يمكن خداعها بطرق مختلفة، تعتمد فاعلية الخداع على النسخة التي يمتلكها المخادع وجودتها ونوع الماسح وتطوره. لذلك، يُنصح بالجمع بين تقنية مسح بصمات الأصابع وطرق المصادقة الأخرى، مثل تقنية التعرف على الوجه أو كلمات المرور، لتعزيز الأمان وتقليل خطر التزييف.