深入浅出手机的指纹识别功能

      在iPhone 5s开启指纹识别大门之后，Android阵营凭借数量优势，大有后发制人的架势，vivo Xplay 3S、华为Mate 7、三星Note 4、OPPO N3、魅族MX4Pro等形成的指纹手机大军，已经让指纹识别功能的战争，从有没有升级到谁更好。不用输密码或图案，手指轻触一下，“秒开”屏幕，这应该是大多数人对手机指纹识别的第一印象吧，但这个过程是如何实现？指纹识别是否真的好用？安不安全？我们这就来谈谈吧。

指纹识别功能已成旗舰机标配

      苹果总是有引领潮流的能力，2013年的iPhone 5s带来了Touch ID，智能手机市场便掀起一股指纹识别的热潮。2014年开年，先后发布的两款旗舰手机vivoXplay 3S、三星Galaxy S5都不约而同配备了指纹识别器，将这股热潮正式带到Android阵营。

      不过当时的方案商AuthenTec被苹果纳入旗下后，包括三星在内的其他厂商并没有更好的指纹解决方案来支撑一款旗舰产品跟苹果对抗。直到一年后，首款搭载按压式指纹识别模组的华为Ascend Mate7发布，随后，OPPO N3、魅族MX4 Pro，两部高端国产手机也搭载着指纹识别面市，后者更是首款正面HOME键按压式指纹识别Android手机。

      沿袭了Touch ID的iPhone 6也大有将其发扬光大之势，指纹应用打通了国内银联系统和支付宝系统的指纹移动支付功能，大大推动了指纹识别的应用发展。越来越多可以和Touch ID媲美的优秀方案商，移动支付的需要，用户对现有功能的不满足，手机市场亟需新技术、新功能的刺激，等等因素都让我们有理由相信指纹识别将会在2015年成为市场主流，成为旗舰手机标配。

魅族MX4 Pro在发布时就特意强调了其正面按压式的指纹识别

主流技术方案及安全性解读

不管是华为、OPPO，还是魅族，在新机发布会上都将自己使用的指纹识别技术作为重点“表扬”对象，下面我们就介绍一下手机上的指纹识别是怎么实现的。

隐藏在幕后的指纹识别方案

现阶段手机界常用的指纹识别解决方案，按照指纹识别器的放置划分，分别是正面Home键位置和背面摄像头下方位置，按照指纹识别方式划分，分别是触摸式（按压）和滑动式。

iPhone6、魅族MX4 Pro、三星Note4等的指纹识别器便是在正面Home键位置，Note4是滑动扫描指纹。华为Mate 7、OPPO N3、vivo Xplay 3S等的指纹识别器在背部，也是既有触摸的又有滑动的。之所以会有这样的差异，还与这些手机所使用的指纹识别方案商有关。

在AuthenTec被苹果收购之后，其他厂商就都不用想了，那怎么办呢？三星S5、HTC One Max等，便只能选择另一家美国公司SynaptICs&Validity的滑动识别方案。滑动式指纹识别必须从上向下滑动，对手指进行逐行扫描，必须固定姿势、固定方向并且手指覆盖整个Sensor才可被识别。

后来，瑞典FingerPrint Cards开发出了更好的、识别效果能和AuthenTec媲美的方案，华为Mate7和OPPO N3所采用的便是该公司方案，但是该方案模组较厚（N3所的方案是Mate7方案基础上的升级版，最大差异就是体积小了30%，但依然偏大）。因此只能放在背面（Xplay3S采用的也是该公司方案，由于上市时间较早没赶上趟，因此它当时依然是滑动式指纹识别）。

也正是这个原因让魅族MX4 Pro转而选择了国产方案：汇顶科技的“触摸式指纹识别芯片技术”。该方案与苹果的AuthenTec类似，在屏幕下方设置一个由蓝宝石玻璃覆盖的识别区域，既可以识别指纹，也可以当做按键。

手机指纹识别原理

指纹识别方案各不一样，实现过程大致相同：指纹识别器采集到指纹图像后，手机进行识别、处理，提取特征，存入指纹库；再次输入指纹时，与指纹库自动对比，最终通过或拒绝验证。具体实现过程，包括指纹收集、验证、安全机制等则有所不同。

苹果的Touch ID指纹读取做了两层验证。第一层借助指纹电容传感器来识别整个接触面的指纹图像。第二层则是利用无线射频技术并通过感应组件读取从真皮层反射回来的信号，形成一幅指纹图像。

在指纹验证过程中，其能够对指纹进行360度全方位扫描并且与数据库指纹数据进行比对。当匹配成功，该指纹图像便会用于加强数据库的样本信息，也就是说指纹识别每成功一次，其实都是对指纹数据库的一次完善，使得成功率和安全性得到更高保障。

与Touch ID最相似的是MX4 Pro所用的汇顶科技的方案，同样基于电容触摸的原理，其使用了自己的专利技术Finger Flash模式，由蓝宝石玻璃覆盖的识别区域既可以识别指纹，也可以当做按键，同样能实现360度扫描和识别。

背面识别方案的手机，指纹传感器通常置于后壳中，覆盖一层银色镀膜，指纹识别区域和后壳之间还有一圈环形金属状，类似于苹果Touch ID的不锈钢探测环，充当指纹触发器的作用。

指纹识别安全性

各款手机虽说系统、配置各不相同，但在安全方面，硬件上大致都基于ARM  TrustZone技术，再配合软件加密。

ARM  TrustZone技术简要来讲就是ARM为了保护指纹、密码信息所构建的一个安全体系，它就像一个独立于SoC和所有软件的隔离区，是一个独立自主的体系，即使手机越狱、root对它也没有任何影响。

iPhone上使用的Secure Enclave模块亦基于ARM TrustZone技术，相当于一个定制版的TrustZone。采用自主芯片的华为Mate 7也是相同原理，指纹加密、存储、校验程序皆运行在海思芯片里物理隔离的安全OS中，程序无法直接访问。

软件方面，它们则采用了不同算法对指纹信息进行加密。如魅族的Tiny算法和AES 128多重加密算法，华为的AES256算法以及RSA 2048签名保护等方式。

MX4 Pro的指纹识别方案与苹果的AuthenTec类似，都有一块蓝宝石玻璃覆盖，既可以识别指纹，也可以当做按键

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