Tìm hiểu cách thức hoạt động của công nghệ bảo mật vân tay

Công nghệ quét vân tay không phải là một điều gì đó quá mới mẻ, đã hàng chục năm trôi qua kể từ ngày chiếc máy đọc vân tay đầu tiên ra đời, và công nghệ này đã có nhiều thay đổi. Nhưng bảo mật vân tay chỉ thực sự trở nên bùng nổ và được biết đến rộng rãi khi được ứng dụng trên các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính xách tay. Công nghệ quét vân tay ngày nay không còn là “món đồ chơi” dành riêng cho những chiếc điện thoại thông minh flagship đắt tiền, mà thậm chí cũng đã xuất hiện trên các sản phẩm giá rẻ và dần trở thành một công nghệ bảo mật phần cứng bổ sung không thể thiếu.

Dù tiếp xúc hàng ngày với các loại thiết bị này, nhưng chắc hẳn nhiều người trong chúng ta vẫn chưa hiểu rõ nguyên lý hoạt động của công nghệ quét vân tay cũng như những khác biệt giữa các loại kỹ thuật quét vân tay. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu hơn về công nghệ bảo mật tiên tiến này.

Công nghệ quét vân tay là gì?

Quét vân tay là một công nghệ bảo mật sử dụng dấu vân tay của một người để xác định danh tính của người đó. Như chúng ta đều biết mỗi người sẽ sở hữu những cấu trúc vân tay riêng biệt, hay nói cách khác dấu vân tay của chúng ta hoàn toàn không giống nhau. Điều này thường được gọi là dấu vân tay sinh trắc học. Sinh trắc học là nghiên cứu về cách con người khác nhau dựa trên các yếu tố sinh học, chẳng hạn như dấu vân tay của từng người khác nhau như thế nào. Ngay cả các cặp song sinh giống hệt nhau cũng không chia sẻ cùng một tập hợp các dấu vân tay. Dấu vân tay của một người giống như một thẻ nhận dạng, và đây cũng là nền tảng cốt lõi để sáng tạo ra công nghệ bảo mật vân tay. Công nghệ này không chỉ được sử dụng trong các hệ thống an ninh, mà còn được sử dụng trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học pháp y và tội phạm. Nó thậm chí có thể được tìm thấy trên các tiện ích gia đình, chẳng hạn như một số máy tính xách tay và điện thoại thông minh mà chúng ta vẫn thường dùng, hay hệ thống quét vân tay ở nơi làm việc…

Công nghệ vân tay hoạt động như thế nào?

Dựa trên nguyên tắc hoạt động, chúng ta có thể chia cảm biến vân tay thành 3 loại chính, và nguyên tắc làm việc của chúng sẽ được thảo luận ở đây.

Máy quét vân tay quang học

Quét vân tay quang học phương pháp chụp và so sánh dấu vân tay lâu đời nhất tính đến thời điểm hiện tại. Ngay như tên gọi, chúng ta thấy, kỹ thuật này dựa vào việc chụp ảnh quang học dấu vân tay để nhận dạng. Về cơ bản thiết bị sẽ sử dụng các thuật toán để xử lý các bức ảnh, phân tích các vùng sáng nhất và tối nhất của hình ảnh, từ đó phát hiện các điểm khác biệt trong cấu trúc của các dấu vân tay và so sánh với những dữ liệu khác đã thu được.

Cũng giống như máy ảnh trên điện thoại thông minh, các cảm biến này có thể có một độ phân giải nhất định và độ phân giải càng cao thì bức ảnh sẽ có chi tiết càng tốt, qua đó cảm biến có thể phân biệt ngón tay của bạn nhanh hơn và chuẩn xác hơn, giúp nâng cao mức độ bảo mật. Tuy nhiên, các cảm biến này sẽ chụp ảnh có độ tương phản cao hơn nhiều so với máy ảnh thông thường, và các máy quét vân tay sẽ thường có số lượng cực cao các điốt mỗi inch để có thể chụp những chi tiết này ở cự ly gần. Tất nhiên, ánh sáng từ môi trường bên ngoài sẽ bị che khuất khi ngón tay của bạn đặt trên máy quét, vì vậy máy quét quang học cũng được tích hợp các dãy đèn LED, được sử dụng như đèn flash cung cấp nguồn ánh sáng cho cảm biến. Tuy nhiên, có thể thấy một thiết kế như vậy là quá cồng kềnh đối với một chiếc điện thoại hay laptop - những thiết bị vốn đề cao tính di động tuyệt đối. Vậy nên người ta đã sáng tạo ra một loại máy quét vân tay nhỏ gọn hơn rất nhiều!

Máy quét vân tay điện dung

Máy quét vân tay điện dung là một trong những công nghệ đọc vân tay phổ biến nhất hiện nay. Bạn sẽ tìm thấy các loại máy quét này trong các flagship của các hàng sản xuất khác nhau, có thể kể đến như Galaxy S9, HTC U12, LG G6 và các sản phẩm khác. Một lần nữa, qua tên gọi, chúng ta cũng có thể hình dung được những thành phần cốt lõi trên cảm biến này, như các thiết bị điện tử, tụ điện quen thuộc.

Thay vì tạo ra bản sao hình ảnh về mẫu dấu vân tay, thiết bị này sử dụng các bảng mạch tụ điện nhỏ để lưu trữ mẫu phẩm, ghi nhớ đầy đủ mọi chi tiết về dấu vân tay. Vì tụ điện có thể lưu trữ điện tích, việc kết nối chúng với các tấm dẫn điện trên bề mặt của máy quét cho phép chúng ta có thể sử dụng được các tụ điện để theo dõi các chi tiết của dấu vân tay. Phần điện tích được lưu trữ trong tụ điện sẽ được thay đổi một chút khi phần cạnh của ngón tay được đặt trên các tấm dẫn điện, trong khi khoảng cách không khí giữa các đường rãnh trên vân tay sẽ giúp điện tích ở tụ điện gần như không thay đổi. Một mạch tích hợp op-amp sẽ được sử dụng để theo dõi những thay đổi này, sau đó có thể được ghi lại bằng bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật số.

Lợi thế của phương pháp quét vân tay này nằm ở tốc độ xử lý và khả năng nhận diện nhiều thuộc tính của vân tay, qua đó đảm bảo tính bảo mật cao. Quá trình phân tích các đường vân và đường rãnh trên cấu trúc vân tay sẽ trở nên chi tiết hơn. Ngoài ra, do cấu tạo phức tạp nên máy quét vân tay điện dung sẽ có giá thành đắt đỏ hơn so với loại quang học phía trên. Càng nhiều tụ điện, điểm nhận diện vân tay sẽ càng cao, giá cũng sẽ đắt hơn nhưng tốc độ xử lý lại chậm hơn một chút vì cảm biến sẽ phải quét nhiều thông số hơn. Chính điều này đòi hỏi các nhà sản xuất phải đơn giản hóa thiết bị nhưng vẫn đảm bảo tính bảo mật.

Máy quét vân tay siêu âm

Máy quét vân tay siêu âm là công nghệ mới và hiện đại nhất trong việc nhận diện vân tay trên điện thoại thông minh nói riêng và các thiết bị điện tử cao cấp nói chung. Máy quét vân tay siêu âm được công bố lần đầu tiên trên chiếc điện thoại thông minh Le Max Pro, sử dụng công nghệ Sense ID của Qualcomm.

Để thực sự nắm bắt được các chi tiết của một dấu vân tay thiết bị sẽ sử dụng bộ phát và thu sóng siêu âm. Một xung sóng siêu âm sẽ được truyền đến đầu ngón tay khi nó được đặt lên máy quét. Bằng việc phân tích sóng phản xạ lại, hệ thống có thể nhận biết những đặc tính chi tiết duy nhất trên mỗi dấu vân tay riêng biệt.

Nhờ cảm biến thông minh, phiên bản 3D về cấu trúc của dấu vân tay sẽ được tái tạo chân thực với độ nông, sâu rất chi tiết. Đây giống như bản nâng cấp của cảm biến điện dung nhằm tăng tính bảo mật cho thiết bị.

Ưu, nhược điểm của bảo mật vân tay

Tuy các máy quét vân tay đều đđều xây dựng dựa trên nền tảng phần cứng giống nhau, chúng có thể mang lại sự khác biệt, đồng thời tạo ra những tính năng nổi bật cho người dùng. Tuy nhiên không phải lúc nào quét vân tay cũng chỉ mang lại những lợi ích.

Ưu điểm

Một số ưu điểm liên quan của công nghệ bảo mật vân tay là khá rõ ràng. Ví dụ: kẻ trộm có thể lấy cắp mật khẩu, mã PIN hoặc khóa, nhưng chúng sẽ không thể giả mạo dấu vân tay của bạn. Với bảo mật vân tay, bạn sẽ không phải lo vân tay của mình có thể bị dò ra như đối với mật khẩu, bạn cũng sẽ không phải lo quên dấu vân tay của mình như bạn có thể quên mật khẩu. Tất cả những yếu tố này không chỉ giúp bảo mật vân tay cung cấp một mức độ bảo mật cao, mà còn cho phép bạn kiểm soát chặt chẽ hơn các thiết bị, tài sản của mình. Ví dụ: Phần mềm đi kèm với hầu hết các thiết bị quét vân tay cho phép bạn cấp cho ai đó quyền truy cập vào một khu vực của một tòa nhà cũng như kiểm soát thời gian họ ra vào khu vực đó. Tính năng này cũng được áp dụng tại nhiều cơ sở làm việc hiện nay, cho phép việc chấm công hay kiểm soát giờ giấc trở nên hiệu quả hơn rất nhiều.

Nhược điểm

Có một vài nhược điểm khi sử dụng công nghệ quét vân tay. Đầu tiên là chi phí, trang bị vân tay trên các thiết bị công nghệ hay đối với quy mô lớn hơn như doanh nghiệp, tổ chức thì tất nhiên cũng sẽ kéo theo những khoản chi phí phát sinh nhất định. Tuy nhiên, những tiến bộ công nghệ đang giúp giá thành của loại hình bảo mật này giảm đáng kể, đơn cử như việc bạn có thể thấy bảo mật vân tay điện dung xuất hiện trên rất nhiều mẫu smartphone giá rẻ ngày nay.

Mội nhược điểm khác của bảo mật vân tay là mức độ tin cậy và ổn định. Một số thiết bị chất lượng thấp thường sẽ không nhận thể nhận diện được nếu ngón tay của người dùng đổ mồ hôi hoặc dính bẩn. Vậy nên nếu bạn muốn sử dụng những thiết bị có tích hợp quét vân tay, nên chọn loại tương đối một chút, còn không thì tốt nhất chỉ sử dụng các loại hình bảo mật thông thường cũng không phải là một vấn đề lớn.

Trên đây là những thông tin cơ bản về công nghệ quét vân tay và bảo mật vân tay, hy vọng bạn đã nắm thêm được những kiến thức cần thiết về loại hình bảo mật tiện lợi này!

Xem thêm:

• Hướng dẫn cách đăng nhập vào máy tính khi quên mật khẩu
• Hack SIM: Những điều nên biết và cách phòng tránh
• Tìm hiểu về bảo mật thiết bị đầu cuối (endpoint security)
• Các trang web hàng đầu để tìm hiểu kỹ năng hack