HTC One max snímal otisk tahem prstu, Apple ho snímal dotykem, ultrazvuk čte přes sklo

Položit prst na displej a odemknout telefon je dnes tak samozřejmé, že si toho skoro nikdo nevšimne. Čtečka otisků ale v telefonech byla dávno předtím, než se dostala pod sklo, a ovládala se jinak. Nejlépe je to vidět na podzimu roku 2013, kdy s ní během několika týdnů přišly dvě firmy a každá si vybrala jiný způsob, jak prst přečíst.

Obdélník na zádech, po kterém se táhne prst

HTC ohlásilo model One max v říjnu 2013 jako největší kus rodiny One: displej o úhlopříčce 5,9 palce s rozlišením 1080p, čtyřjádrový Snapdragon 600 na 1,7 GHz a hmotnost 217 g. Na zadní straně k tomu přibyla podlouhlá čtečka otisků. Příručka k telefonu ji na nákresu zad vypisuje hned za hlavním fotoaparátem.

Ve vlastním tiskovém materiálu ji HTC popsalo jako funkci, která odemkne obrazovku a rychle spustí aplikaci, jednu pro každý ze tří uložených prstů. Podstatné je sloveso, které používá příručka: prst se po snímači musel táhnout, a to shora dolů. Uložit jeden otisk znamenalo přejet po čtečce čtyřikrát.

Jak přesně, na to má příručka vlastní seznam rad. Prst se nemá krčit ani mířit špičkou, tahat se má svisle, ne napříč, musí být suchý a čistý, nesmí přejíždět moc rychle ani moc pomalu a nesmí se tlačit moc ani málo. Pět podmínek na jedno odemknutí je dost; podle nás je to přesně ten druh drobného tření, kvůli kterému se funkce po pár týdnech přestane používat.

Umístění přitom mělo svou logiku. Telefon se drží tak, že ukazovák leží zezadu zhruba v místě, kde snímač byl, takže se k němu majitel dostal, aniž musel měnit úchop. U kusu širokého 82,5 mm to ale znamenalo trefovat se poslepu, protože na záda při držení není vidět. To je naše úvaha, ne údaj od HTC.

Apple vsadil na dotyk a tvrdý kámen

Apple představil Touch ID 10. září 2013 s iPhonem 5s, tedy zhruba o měsíc dřív. Postavil ho jinak: snímač je zabudovaný do tlačítka pod displejem, kryje ho laserem řezaný safír a pracuje kapacitně. Do vyhrazené části čipu A7 zvané Secure Enclave se ukládá matematický popis otisku, ne jeho obraz. Ocelový kroužek kolem tlačítka pozná dotyk a čtečku probudí, aby nemusela snímat pořád.

Rozdíl proti proužku na zádech je v tom, že prst se nemusí hýbat a nezáleží na jeho natočení: Apple uvádí, že Touch ID přečte otisk ve všech 360 stupních, a obraz bere z podkožních vrstev, ne z povrchu kůže. Pravděpodobnost, že se sejde dost podobný cizí otisk, firma vyčíslila na 1 ku 50 000 pro jeden uložený prst. Pět neúspěšných pokusů za sebou telefon ještě strpí, pak chce heslo. To si vyžádá i po restartu a poté, co je od posledního odemčení víc než 48 hodin.

Ten rozdíl přežil až do snímačů pod displejem. I ultrazvuková čtečka, o které je řeč níž, počítá s prstem, který se položí a chvíli s ním člověk nehne.

Co dnes musí čtečka splnit, aby ji pustili ke klíčům

Měřítko, kterým se čtečky posuzují dnes, v době One max ještě neexistovalo. Dokumentace Android Open Source Projectu dělí čtečky do tří tříd hlavně podle toho, jak snadno se dají ošidit podvrhem, tedy umělým prstem nebo fotografií obličeje. Ta míra se jmenuje spoof acceptance rate (SAR) a do Androidu ji přidala až verze 9.

• Třída 3 (dřív Strong) potřebuje SAR do 7 %. Smí uvolnit klíče vázané na přihlášení v systémovém úložišti a nabídnout se aplikacím přes rozhraní BiometricPrompt nebo FIDO2. Heslo si systém vyžádá nejpozději po 72 hodinách.
• Třída 2 (Weak) má SAR mezi 7 a 20 %. Aplikace ji můžou vyvolat, ale ke klíčům ji systém nepustí, heslo chce po 24 hodinách a po čtyřech hodinách nečinnosti nebo třech chybných pokusech.
• Třída 1 (Convenience) má SAR mezi 20 a 30 % a aplikacím se vůbec nenabízí.

Zajímavější je, co třídy nerozlišuje. Požadavek na false acceptance rate, tedy na to, jak často systém přijme náhodně zvoleného cizího člověka, mají všechny tři stejný: 1 ku 50 000, přesně to číslo, které uvádí Apple u Touch ID. Stejná je i tolerovaná chybovost u pravého majitele, deset procent. Rozhoduje tedy odolnost proti cílenému podvrhu, ne přesnost na náhodném prstu.

Pod sklo se čtečka dostala ultrazvukem

Poslední krok byl snímač schovat pod displej. Qualcomm k tomu použil zvuk místo světla: čidlo vyšle proti prstu ultrazvukový pulz a z odrazu složí prostorový obraz rýh a brázd. Podle výrobce to zabírá i na prstu mokrém nebo ušpiněném, což je přesně opak podmínek, které si vymiňovala příručka k One max.

První generaci 3D Sonic Sensor firma nasadila do modelů Galaxy S10, Note10, S20 a Note20; snímač měřil 4 × 9 mm, tedy 36 mm². Druhá generace, ohlášená v lednu 2021, snímač zvětšila na 8 × 8 mm, tedy 64 mm². To je o 77 % víc plochy, 1,7krát víc sebraných biometrických dat a podle Qualcommu o 50 % rychlejší čtení.

HTC svěřilo čtečce už v roce 2013 víc než odemknutí: tři prsty, tři aplikace. Snímač pod sklem umí totéž a k tomu se dostane ke klíčům, které si aplikace uloží; musí ale splnit tabulku čísel, která tehdy neexistovala. A řeší přitom pořád tutéž potíž jako proužek na zádech, jen o pár desítek milimetrů čtverečních dál: aby se do citlivého místa dalo trefit poslepu.

Zdroje

• Tiskový materiál HTC k modelu One max (archivovaná podoba webu htc-press.com)
• Stránka HTC One max na htc.com s parametry telefonu (archivovaná podoba)
• Uživatelská příručka HTC One max (PDF, 175 stran): nákres zad na straně 11, oddíl o čtečce na straně 24
• Tisková zpráva Applu k iPhonu 5s z 10. září 2013
• Apple: About Touch ID advanced security technology
• Android Open Source Project: Measure biometric unlock security
• Qualcomm: Introducing Qualcomm 3D Sonic Sensor Gen 2 a stránka 3D Sonic Sensor