Die Entwicklung des Fingerabdrucksensors

Die Sicherheitsfrage ist nahezu allen Smartphone-Nutzern sehr wichtig. Ihr entgegen steht manchmal die des Komforts. In genau diesem Spannungsfeld befindet sich der Fingerabdrucksensor. Dank ihm ist es, verglichen mit einem Muster oder einer PIN, einfach das Smartphone zu entsperren. Aber welche Gefahren birgt ein auf dem Smartphone gespeicherter Fingerabdruck und welche Techniken von Sensoren gibt es mittlerweile? In diesem Beitrag haben wir die Antworten auf diese und noch einige andere Fragen.

Die Technik

Es gibt drei verschiedene technische Lösungen für Fingerabdrucksensoren: Optisch, kapazitiv und mittels Ultraschall. Letztere ist erst seit kurzem für Smartphones umsetzbar. Aber worin unterscheiden sich die drei Technologien?

Die simpelste Lösung ist ein optischer Sensor. Er nimmt ein Bild des Fingers auf, ähnlich des Sensors einer Digitalkamera. Eine Lichtquelle strahlt den Finger an, welcher das Licht reflektiert. Je dunkler das Objekt, desto mehr Licht wird reflektiert. Die Linien (Papillarlinien) des Fingerabdrucks werden hell, die Zwischenräume dunkel, es wird sozusagen ein Negativ des Fingerabdrucks gespeichert. Legt man jetzt den Finger auf den Sensor zum Scan, wird erneut ein Bild des Fingers aufgenommen und mit dem auf dem Gerät gespeicherten Abdruck verglichen.

Der kapazitive Sensor ist derzeit am weitesten verbreitet. Er erstellt den Fingerabdruck nicht mit Licht, sondern mit elektrischer Spannung. Der Sensor besteht aus tausenden kleinen Kondensatoren. Legt man jetzt einen Finger auf den Sensor, entsteht dort, wo die Papillarlinien den Sensor berühren, ein Kontakt und es fließt Strom. Mit den Zwischenräumen entsteht kein Kontakt und es fließt kein Strom. Aufgrund der aktiven Kondensatoren entsteht ein kapazitives Ladungsbild, welchem dem Fingerabdruck entspricht. Der kapazitive Sensor speichert nicht den gesamten Fingerabdruck, sondern nur einzelne markante Punkte.

Ultraschallsensoren sind die neueste Form der Fingerabdruckscanner, welche in Smartphones verbaut werden. Der Ultraschallsensor wirft einen Schallimpuls gegen den Finger, welcher von den Papillarlinien, Rillen und Poren der Haut unterschiedlich aufgenommen oder reflektiert wird. So entsteht ein dreidimensionales Bild des Fingers. Ein Ultraschallsensor kann sogar unter dem Bildschirm platziert werden.

Sicherheitsprobleme, vor allem zu Beginn

Bei allen drei Methoden speichert das Smartphone den Fingerabdruck mittlerweile nicht mehr einfach als Bild in der Galerie. Der Fingerabdrucksensor wandelt die Informationen, die er aus dem Finger gewinn, in Zahlen und Buchstaben um. Diese werden dann mittels einer Hashfunktion in einen Code umgewandelt. Legt man jetzt den Finger auf den Sensor, werden die Informationen mit dem gespeicherten Code verglichen. Jedoch ist der Speicherort ausschlaggebend für die Sicherheit. Bei Apple wurde der Fingerabdruck schon direkt beim iPhone 5S auf einem extra Chip gespeichert, sodass nur das Betriebssystem darauf Zugriff hat. Bei Android war das anders: Eine generelle Unterstützung für die Fingerabdrucksensoren gab es erst mit Android 6.0 Marshmallow. So kam es vor, dass bei einigen Modellen vor Android 6 die Fingerabdrücke tatsächlich einfach auf dem Gerätespeicher abgelegt wurden und jede App theoretisch Zugriff darauf hatte. Diese Probleme seitens der Software sind jedoch mittlerweile behoben. Jedoch ist es gerade unter diesen Gesichtspunkten wichtig, das Smartphone mit Updates auf dem aktuellen Stand zu halten. Alles zum Thema Updates gibt es in dieser Folge der Blogger WG.

Aber auch auf der Hardwareseite können Sicherheitsmängel vorhanden sein. Beim optischen Sensor reicht ein hochauflösendes Bild des Fingers, um ihn zu überlisten. Dieser Umstand und auch die Größe der Sensoren waren die die Hauptgründe dafür, dass sich optische Sensoren auf dem Markt nicht durchsetzen konnten, obwohl sie gerade zu Beginn wesentlich günstiger waren. Dem Chaos-Computer-Club ist es auch gelungen einen kapazitiven Sensor mittels eines Fingerdummies zu überlisten, jedoch ist der Aufwand hierbei sehr groß und ohne entsprechende technische Mittel nicht zu bewerkstelligen. Die kapazitiven Sensoren erkennen mittlerweile, ob es sich um einen lebendigen Finger oder eine Attrappe handelt. Aber auch hier gibt es ein Manko. Der Sensor vergleicht nur einen Teilabdruck, also einige markante Punkte des Fingers. Diese sind nicht so einzigartig wie der gesamte Fingerabdruck. Der Ultraschallsensor hingegen scannt den ganzen Finger, wonach diese Technologie in Zukunft aller Wahrscheinlichkeit nach am sichersten sein wird.

Die Geschmacksfrage

Zwei Fingerabdrucksensoren auf Vorder- und Rückseite beim Huawei Mate RS Porsche Design

Letztendlich soll der Fingerabdrucksensor aber das Leben mit dem Smartphone erleichtern. Das Entsperren geht denkbar schnell und der Fingerabdruck kann nicht wie ein Passwort vergessen werden oder verrät sich durch Wischspuren auf dem Display. So ist der Fingerabdruck heute nicht mehr bloß zum Entsperren des Smartphones nutzbar, sondern bestätigt zum Beispiel auch die Identität bei Bezahlvorgängen. Aber wohin mit dem Sensor? Darüber scheiden sich die Geister und bei vielen Geräten ist er schon mehrfach mit einer Neuauflage gewandert. Manche Nutzer schätzen einen Sensor auf der Vorderseite des Geräts, da man das Smartphone so zum Entsperren nicht vom Tisch oder aus der Halterung nehmen muss. Andere finden es praktisch, wenn er auf der Rückseite liegt, da dort im alltäglichen Gebrauch ohnehin der Zeigefinger liegt. Dabei sollte der Sensor unter der Kamera liegen, da man sonst beim Entsperrversuch versehentlich die Kameralinse verschmiert. Bei Sony war er sogar eine Zeit lang im On-/Offbutton auf der Seite verbaut und Apple hat sogar beim iPhone X wieder ganz auf ihn verzichtet. Eine einheitliche Meinung hierzu wird es aber wahrscheinlich nie geben, da die Geschmäcker eben verschieden sind. Huawei hat beim Flaggschiff Mate RS Porsche Design gleich zwei Fingerabdrucksensoren verbaut, einen auf der Rückseite und als erster Hersteller markttauglich einen unter dem Display.

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