Escáneres de huellas digitales ¿Cómo trabajo

Escáneres de huellas dactilares Cómo Trabajo

Un ratón de ordenador con un escáner integrado de huellas dactilares

Introducción a la forma de huellas dactilares Escáneres Trabajo

Escáneres de huellas digitales computarizados han sido un pilar de los thrillers de espionaje durante décadas, pero hasta hace poco, eran la tecnología bastante exótico en el mundo real. En los últimos años, sin embargo, los escáneres han comenzado a aparecer por todo el lugar - en las comisarías, edificios de alta seguridad e incluso en Teclados de PC. Usted puede recoger un personal USB escáner de huellas digitales por menos de $ 100, y al igual que, de custodiado por la alta tecnología ordenador biometría. En lugar de, o además de, una contraseña, usted necesita la impresión distintiva para obtener acceso.

En este artículo, vamos a examinar los secretos detrás de este emocionante desarrollo de las fuerzas del orden y la seguridad de identidad. También veremos cómo los sistemas de seguridad de escáner de huellas digitales apilar hasta sistemas de contraseñas y tarjetas de identidad convencionales, y descubra cómo pueden fallar.

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Fundamentos de huellas dactilares

Las huellas digitales son uno de esos giros extraños de la naturaleza. Los seres humanos sucede que tiene integradas, tarjetas de identidad de fácil acceso. Usted tiene un diseño único, que representa por sí solo, literalmente, a su alcance. ¿Como sucedió esto?

Las personas tienen pequeñas crestas de la piel en los dedos porque esta adaptación particular era extremadamente ventajoso para los antepasados ​​de la especie humana. El patrón de crestas y "valles" en los dedos que sea más fácil para las manos para agarrar cosas, de la misma forma en que un dibujo de la banda de caucho ayuda neumático agarre la carretera.

La otra función de huellas dactilares es una total coincidencia. Como todo en el cuerpo humano, estas crestas se forman a través de una combinación de factores genéticos y ambientales. El código genético en ADN da órdenes generales sobre la forma en la piel debe formar en un feto en desarrollo, pero la forma específica que forma es el resultado de sucesos aleatorios. La posición exacta del feto en el útero en un momento en particular y la composición exacta y la densidad del líquido amniótico que rodea decide cómo va a formar cada canto individual.

Así, además de las innumerables cosas que van a decidir su composición genética, en primer lugar, hay factores ambientales que influyen en innumerables la formación de los dedos. Al igual que las condiciones climáticas que se forman las nubes o la costa de una playa, todo el proceso de desarrollo es tan caótica que, en todo el curso de la historia humana, no hay prácticamente ninguna posibilidad de que el mismo patrón que forma dos veces.

En consecuencia, las huellas digitales son un marcador único para una persona, incluso un gemelo idéntico. Y mientras que dos grabados pueden verse básicamente la misma de un vistazo, un investigador entrenado o una pieza avanzada de software puede seleccionar claras diferencias definidas.

Esta es la idea básica de análisis de huellas digitales, tanto en la investigación y la seguridad crimen. El trabajo de un escáner de huellas digitales es tomar el lugar de un analista humano mediante la recopilación de una muestra de impresión y comparándolo con otras muestras de la historia. En las siguientes secciones, vamos a averiguar cómo escáneres hacen esto.

Escáner óptico


Un sistema de escáner de huellas dactilares tiene dos trabajos básicos - que necesita para obtener una imagen de su dedo, y tiene que determinar si el patrón de crestas y valles de esta imagen coincide con el patrón de crestas y valles en las imágenes pre-escaneadas.

Hay un número de diferentes formas de obtener una imagen de los dedos de alguien. Los métodos más comunes hoy en día son escaneado óptico y escaneo capacitancia. Ambos tipos vienen con el mismo tipo de imagen, pero van en ello de manera completamente diferente.

El corazón de un escáner óptico es un dispositivo de carga acoplada (CCD), el mismo sistema de sensor de luz utilizado en cámaras digitales y videocámaras. Un CCD es simplemente un conjunto de sensible a la luz diodos llamado photosites, que generan una señal eléctrica en respuesta a fotones de luz. Cada fotosito registra un pixel, un pequeño punto que representa la luz que afectó a ese lugar. En conjunto, la luz y los píxeles oscuros forman una imagen de la escena de escaneado (un dedo, por ejemplo). Típicamente, una conversión analógica-digital en el sistema de escáner procesa la señal eléctrica analógica a generar una representación digital de esta imagen. Ver ¿Cómo Cámaras Digitales de Trabajo para más detalles sobre los CCD y la conversión digital.

El proceso de exploración se inicia cuando usted pone su dedo sobre una placa de vidrio, y una cámara CCD toma una foto. El escáner tiene su propia fuente de luz, por lo general una serie de la luz emite diodos, para iluminar las crestas del dedo. El sistema CCD realmente genera una imagen invertida del dedo, con zonas más oscuras que representan más luz reflejada (las crestas del dedo) y áreas más claras que representan menos luz reflejada (los valles entre las crestas).

Antes de comparar la impresión de los datos almacenados, el procesador escáner hace que el CCD ha capturado una imagen clara. Comprueba la oscuridad pixel promedio, o los valores generales en una pequeña muestra, y rechaza la exploración si la imagen general es demasiado oscura o demasiado clara. Si la imagen es rechazada, el escáner ajusta el tiempo de exposición para dejar entrar más o menos luz y, a continuación, intenta de nuevo la exploración.

Si el nivel de oscuridad es adecuada, el sistema de escáner va a comprobar el definición de la imagen (la nitidez de la exploración de huellas dactilares es). El procesador se ve en varias líneas rectas en movimiento horizontal y verticalmente a través de la imagen. Si la imagen de la huella tiene buena definición, una línea que discurre perpendicular a las crestas se componían de secciones de píxeles muy oscuros y los píxeles muy claros alterna.

Si el procesador encuentra que la imagen es nítida y bien expuesta, procede a la comparación de la huella digital capturada con huellas dactilares en el archivo. Veremos este proceso en un minuto, pero primero vamos a examinar la otra tecnología importante de exploración, la escáner capacitiva.

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Capacitancia Scanner

Como escáneres ópticos, escáneres de huellas dactilares capacitivos generar una imagen de las crestas y valles que forman una huella dactilar. Pero en lugar de la detección de la impresión mediante la luz, los condensadores utilizan corriente eléctrica.

El siguiente diagrama muestra un sensor capacitivo simple. El sensor se compone de uno o más chips semiconductores que contiene una serie de pequeño células. Cada celda incluye dos placas conductoras, cubierto con una capa aislante. Las células son pequeñas - menor que la anchura de un nervio en un dedo.

El sensor está conectado a una integrador, un circuito eléctrico construido alrededor de un invirtiendo amplificador operacional. El amplificador inversor es un dispositivo semiconductor complejo, formado por una serie de transistores, resistencias y condensadores. Los detalles de su funcionamiento llenarían un artículo completo en sí mismo, pero aquí podemos tener una idea general de lo que hace en un escáner de capacitancia. (Revisa esta página en los amplificadores operacionales para una visión técnica.)

Como cualquiera amplificador, un amplificador inversor altera actual basado en las fluctuaciones de la otra corriente (véase Cómo Amplificadores Trabajo para más información). Específicamente, el amplificador inversor altera una tensión de alimentación. La alteración se basa en la tensión relativa de dos entradas, llamado el terminal inversor y el terminal no inversor. En este caso, el terminal no inversora está conectada a tierra, y el terminal inversor está conectado a un suministro de tensión de referencia y una bucle de realimentación. El bucle de realimentación, que también está conectado a la salida del amplificador, incluye las dos placas conductoras.

Como usted pudo haber reconocido, las dos placas conductoras forman una básica condensador, un componente eléctrico que puede almacenar hasta carga (ver Cómo Condensadores Trabajo para detalles). La superficie del dedo actúa como una tercera placa de condensador, separadas por las capas aislantes en la estructura celular y, en el caso de los valles de huellas dactilares, una bolsa de aire. La variación de la distancia entre las placas del condensador (moviendo el dedo más cerca o más lejos de las placas conductoras) cambia la capacitancia total (capacidad de almacenar carga) del condensador. Debido a esta cualidad, el condensador en una célula bajo un cordón tendrá una capacitancia mayor que el condensador en una célula en virtud de un valle.

Para escanear el dedo, el procesador se cierra primero el interruptor de reinicio para cada celda, que cortocircuita la entrada y salida de cada amplificador para "equilibrar" el circuito integrador. Cuando el interruptor se abre de nuevo, y el procesador aplica un cargo fijo al circuito integrador, los condensadores cobran hasta. La capacitancia del condensador de el bucle de realimentación afecta a la tensión en la entrada del amplificador, que afecta a la salida del amplificador. Dado que la distancia al dedo altera la capacitancia, una cresta dedo dará lugar a una salida de tensión diferente de un valle dedo.

El procesador de escáner lee esta salida de tensión y determina si es característica de una cresta o un valle. Mediante la lectura de todas las células de la matriz de sensores, el procesador puede armar una visión global de la huella digital, similar a la imagen captada por un escáner óptico.

La principal ventaja de un escáner capacitivo es que requiere una verdadera forma de tipo de huella digital, en lugar del patrón de luz y la oscuridad que compone la impresión visual de una huella dactilar. Esto hace que el sistema más difícil de engañar. Además, puesto que utilizan un chip semiconductor en vez de una unidad de CCD, escáneres capacitivos tienden a ser más compacto que los dispositivos ópticos.

Análisis


En las películas y televisión espectáculos, analizadores automatizados de huellas digitales suelen superponer varias imágenes de huellas dactilares para encontrar una coincidencia. En realidad, esto no es una manera particularmente práctica para comparar las huellas dactilares. Corra la tinta puede hacer dos imágenes de la misma impresión se ven bastante diferente, por lo que estás rara vez va a conseguir una superposición de imagen perfecta. Además, el uso de la imagen de la huella de todo en el análisis comparativo utiliza una gran cantidad de potencia de procesamiento, y también hace que sea más fácil para alguien para robar los datos de impresión.

En cambio, la mayoría de los sistemas de escáner de huellas digitales se comparan las características específicas de la huella digital, generalmente conocidos como minucias. Por lo general, los investigadores humanos e informáticos se concentran en puntos donde las líneas de cresta terminan o cuando un nervio se divide en dos (bifurcaciones). En conjunto, estas y otras características distintivas son a veces llamadas typica.

El software del sistema escáner utiliza muy complejo algoritmos para reconocer y analizar estas minucias. La idea básica es medir las posiciones relativas de minucias, en el mismo tipo de forma que pueden reconocer una parte del cielo por las posiciones relativas de las estrellas. Una forma sencilla de pensar en ello es considerar las formas que varia forma minucias Al dibujar líneas rectas entre ellos. Si dos copias tienen tres terminaciones Ridge y dos bifurcaciones, formando la misma forma con las mismas dimensiones, hay una alta probabilidad de que son de la misma impresión.

Para obtener una coincidencia, el sistema de escáner no tiene que encontrar todo el patrón de minucias, tanto en la muestra y en la huella de la historia, simplemente tiene que encontrar un número suficiente de patrones de minucias que las dos copias tienen en común. El número exacto varía de acuerdo a la programación del escáner.

Pros y contras

Hay varias formas en que un sistema de seguridad puede comprobar que alguien es un usuario autorizado. La mayoría de los sistemas están buscando uno o más de los siguientes:

  • Que tu tienes
  • Lo que sabes
  • Quien eres

Para conseguir más allá de un "lo que tiene" sistema, es necesario algún tipo de "señal", como una tarjeta de identidad con una banda magnética. Un sistema de "lo que sabe" requiere que introduzca una contraseña o número PIN. A "quién eres" sistema está realmente en busca de evidencia física que usted es quien dice ser - una huella específica, voz o iris patrón.

"Sepa quién es" sistemas como escáneres de huellas digitales tienen una serie de ventajas con respecto a otros sistemas. Para nombrar algunos:

  • Los atributos físicos son mucho más difíciles de falsificar que las tarjetas de identidad.
  • No se puede adivinar un patrón de huella digital como se puede adivinar una contraseña.
  • No se puede perder sus huellas dactilares, iris o voz como usted puede perder una tarjeta de acceso.
  • No se puede olvidar sus huellas digitales como usted se puede olvidar una contraseña.

Pero, tan eficaz como lo son, ciertamente no son infalibles, y tienen grandes desventajas. Escáneres ópticos no siempre pueden distinguir entre una imagen de un dedo y el propio dedo y escáneres capacitivos a veces puede ser engañado por un molde de dedo de una persona. Si alguien lo hizo a obtener acceso a las impresiones de un usuario autorizado, la persona podría engañar al escáner. En el peor de los casos, un criminal incluso podría cortar el dedo de alguien para conseguir más allá de un sistema de seguridad del escáner. Algunos escáneres tienen sensores de pulso y calor adicionales para verificar que el dedo está vivo, en lugar de un molde o dígitos desmembrado, pero incluso estos sistemas puede ser engañado por un molde de la impresión de gelatina en un dedo real. (Este sitio explica varias maneras alguien podría engañar a un escáner).

Para que estos sistemas de seguridad más fiable, es una buena idea combinar el análisis biométrico con medios convencionales de identificación, como una contraseña (de la misma forma en que un Cajero automático requiere de una tarjeta de crédito y un código PIN).

El verdadero problema con los sistemas de seguridad biométrica es la magnitud de los daños cuando alguien se las arregla para robar la información de identidad. Si usted pierde su tarjeta de crédito o decirle a alguien accidentalmente su número PIN secreto, siempre se puede obtener una nueva tarjeta o cambiar su código. Pero si alguien roba sus huellas digitales, que está bastante fuera de suerte para el resto de su vida. Usted no será capaz de utilizar sus impresiones como una forma de identificación hasta que estaban absolutamente seguros de todas las copias habían sido destruidas. No hay manera de conseguir nuevas impresiones.

Pero incluso con este inconveniente significativo, escáneres de huellas digitales y sistemas biométricos son un excelente medio de identificación. En el futuro, lo más probable es convertirse en una parte integral de la vida cotidiana la mayoría de los pueblos, como llaves, tarjetas de cajero automático y contraseñas son hoy.

Para más información sobre los escáneres de huellas digitales y otras tecnologías biométricas, echa un vistazo a los enlaces de la página siguiente.


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