指纹识别技术：便携设备的安全选择

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指纹识别技术：便携设备的安全选择

　对于便携式系统来说，增加安全保密措施成为一项必须的要求。大多数笔记本电脑用户都认同系统本身的价值根本无法和存储在便携式系统中的数据的价值相比。而且，笔记本电脑确实比较容易丢失或被盗窃，因此用户希望增加安全性措施，使其他人难以访问系统中的数据。生物特征识别(biometrics)技术可以使便携式设备变得安全，从而保护里面的重要信息，预计在未来几年里，基于指纹的生物特征识别技术将会成为便携式设备使用的主要安全技术。



　　目前市场上有大约六种主要的生物特征识别解决方案：指纹扫描、虹膜扫描、视网膜扫描、手掌扫描、面部扫描和语音识别。根据国际生物特征识别小组(International Biometric Group)的研究，到2005年生物特征识别方面的营收将会从2000年的3.99亿美元增长到19亿美元。目前，大多数的生物特征识别应用仍然未成气候，应用范围较窄。例如，虹膜扫描采用人类虹膜的独特特征提供了一种非常准确的识别技术，该技术主要用于银行和ATM应用。尽管虹膜扫描识别技术非常准确，但其摄像机的成本和完成匹配所需要的较大处理能力使其比较适合于大型独立式设备。

　　面部扫描非常适合于一些其它认证技术不适合的场合。一个家庭或办公室面部识别系统的主要部件为一块视频卡，且要有足够高的处理器速度。对于更大规模的一对多的扫描匹配系统，如在机场或在体育活动中扫描过往行人的系统，处理器速度是非常关键的。对于手机应用，语音识别似乎是最适合的，但它仍然还在致力于获得市场的接受。语音识别对于任何已经有麦克风和扬声器的应用都是适合的，但目前面临准确性方面的问题。当人们患感冒时，或者在一天的不同时间，或当人疲劳或警觉时，人的声音都会发生变化。尽管看起来语音识别技术非常适合电话这样的应用，但识别的准确性问题会使其无法成为主流技术。

　　指纹识别技术不如虹膜扫描这样的技术可靠，但却更为方便，不会令人感到不适。与将脸支在什么东西上进行扫描和识别这一过程相比，人们对于将手或手指放在识别设备上感到更为自然。对于所有生物特征识别技术来说，都需要同时考虑可靠性和用户体验这两个方面，并需要根据具体情况在两者之间进行折衷。

　　指纹传感器可以大致分为两类：基于手指皮肤表面特征的技术和基于手指表皮下特征的技术。基于手指表面特征的技术又可分为三类：光学传感方式、直流电容传感方式和热电条式传感方式。在光学传感器技术中，手指按在CCD的上方，CCD将指纹转换为CMOS图像。但是，由于其复杂的机械装置，光学传感器比较昂贵。

　　直流电容技术采用与手指大小差不多的一块硅芯片。当手指放在传感器芯片上时，通过测量手指皮肤与芯片上像素构成的电容器的电容值来获得图像。当手指皮肤与像素间的距离变化时，由皮肤和芯片上像素所构成的电容器的电容值也发生变化。该技术也比较昂贵，因为需要较大的一块硅芯片。ESD(静电放电)是电容传感技术的一大严重弱点，Atmel公司推出的是采用热电效应线状传感器的FingerChip技术，其目标就是消除ESD风险，以及与大硅片器件相关的较高成本。

　　FingerChip传感器芯片采用标准0.35微米CMOS工艺制造。芯片由280点 X 8列的像素阵列组成，像素上面镀有热电层和较硬的保护层。在这种结构中，当手指滑过传感器时，热电层被加热或冷却而产生电荷。然后，FingerChip将手指的热特性转换为电流。器件集成有内置模数转换器(ADC)，将图像转换为8位数字输出。FingerChip提供了一个完全由金属镀层保护的小型扫描区域。其它技术因为传感器尺寸而受到限制，采用滑扫方式却可以获得很大的图像。可以将整个手指滑过FingerChip传感器并获得需要的完整图像。由于FingerChip传感器采用了滑扫方式，因此可以认为它是一种能够自我清洁的器件，能够防止在表面沉积灰尘或油污。同时还避免了有人从传感器上拷贝指纹潜影并重新利用的可能。

　　对于基于手指表皮下特征的传感器技术，则不需要担心在传感器上留下潜影。基于手指表皮下特征的技术，如AuthenTec公司的TruePrint，并不真正扫描手指的表面。它实际上生成的是手指表面下活组织层的图像，因此“读取”非常干、非常脏或磨损的手指图像时不会存在困难。而且，因为它使用的是手指皮肤下的活组织层，因此传感器可以检测到是否是真正的手指。AuthenTec采用的是一种射频扫描技术，可以避免有人利用留下的指纹潜象来愚弄传感器。因为传感器实际扫描的是皮肤的活组织层，因此它并不关心放在传感器表面上的其它图像。所以它可探测到放在上面的是真的手指还是假的或死的手指。

　　对于便携式设备市场来说，尺寸永远是必须考虑的因素。尽管笔记本电脑上有足够的空间可容纳指纹传感器，但这并不一定是最安全或最经济的方式。可以直接集成在笔记本电脑中，但面临的挑战是解决方案将会很昂贵。这样做不仅会牺牲成本和空间，而且将这些功能直接集成到设备中还会损害系统的安全性。独立的生物特征识别技术本身并不是最安全的。如果将指纹读取和识别功能放在外设中，将会比直接集成在设备中更为安全。如果在智能卡读取器这样的外部设备中集成生物特征识别技术，那么就可以将图像存储在卡中，从而降低了被篡改或窃取的危险。使用时，先将卡插入设备，再将手指放在传感器上，然后就可以访问机器了。识别认证过程结束后，就可将智能卡放回口袋里或公文包里了。

　　在智能卡或PC卡中保存个人信息还可使设备保持低功耗。尽管识别和认证过程需要很强的计算能力，但这一过程并不需要太长的时间。因此，通过仅在需要时对该部分供电，不会对电池寿命造成太大的影响。将指纹识别能力集成在外设中还保证了旧有设备也可享有这种附加的安全性。但是，采用外设方式会影响到手机和PDA等设备的便携式优点，所以在这些设备中，以外设方式实现指纹识别并不是最有效的方式。因此，多数手机和PDA将会将这一安全功能直接集成在设备中。

　　对于笔记本电脑而言，目前市场上已经出现了几种外设方式的指纹传感器解决方案。例如， Targus的解决方案是在基于USB或PC卡的附加设备中捆绑了来自AuthenTec的指纹传感器和相应的加密软件，可支持企业、政府、医疗和消费等领域中的旧有设备。随着要求保护笔记本电脑中的重要数据的需求不断提高，指纹传感器技术提供了一种对于日常使用来说比较方便的灵活的安全解决方案。由于用户可将身份确认信息贴身保存，因此用户会感到更轻松一些，不必再为可能的安全漏洞而担心。

李小路

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