Представьте, что кто-то снял ваш отпечаток со стакана, изготовил искусственный палец и разблокировал смартфон. Похоже на сцену из шпионского фильма, но исследователи безопасности неоднократно воспроизводили подобные атаки в лабораториях. Причём обманывали не только старые сканеры, но и ультразвуковые датчики современных смартфонов Samsung.
Возникает закономерный вопрос. Если отпечаток пальца уникален, почему сканер принимает подделку?
Проблема в том, что смартфон не устанавливает личность человека напрямую. Датчик измеряет физические характеристики приложенного объекта, а программа сравнивает полученные данные с зарегистрированным образцом. Если искусственный отпечаток достаточно точно воспроизводит нужные признаки, система может ошибиться.
Но между лабораторной демонстрацией и реальным взломом украденного телефона огромная разница. Злоумышленнику нужен качественный отпечаток именно зарегистрированного пальца, подходящая копия и физический доступ к устройству. Кроме того, производители ограничивают число неудачных попыток.
Разберёмся, какие сканеры легче обмануть, что удалось исследователям и стоит ли вообще доверять биометрической разблокировке.
Материал посвящён исследованию биометрической безопасности. Проверять устойчивость сканеров следует только на собственных устройствах или с разрешения владельца. Получение чужих биометрических данных и попытки несанкционированного доступа могут нарушать закон.
Как работают сканеры отпечатков пальцев
На поверхности пальца расположены папиллярные линии. Их окончания, разветвления, взаимное расположение и другие характерные детали позволяют различать отпечатки разных людей.
При первоначальной настройке смартфон несколько раз считывает палец под разными углами и формирует биометрический шаблон. В дальнейшем система получает новый образец и проверяет, насколько хорошо совпадают признаки.
Совпадение не должно быть абсолютным. Палец каждый раз прикладывают немного иначе, а влажность, загрязнения и мелкие повреждения кожи меняют качество считывания. Алгоритм допускает определённые расхождения, иначе владельцу пришлось бы постоянно вводить пароль.
Искусственный отпечаток может воспользоваться таким допуском. Однако результат зависит от того, какие физические характеристики измеряет датчик.
Оптические сканеры
Оптический сканер получает изображение пальца с помощью света. В распространённых подэкранных конструкциях дисплей подсвечивает область прикосновения, а расположенный под ним фотодатчик фиксирует отражённый свет. Гребни и впадины формируют рисунок, который обрабатывает алгоритм.
Главная особенность технологии заключается в работе с оптическим изображением. Поэтому искусственная поверхность с подходящим рисунком потенциально способна обмануть сканер.
Но прикладывать обычную фотографию к экрану практически бесполезно. Изображение на бумаге или другом дисплее не обязательно воспроизводит нужные оптические свойства и контакт с поверхностью. Дополнительные алгоритмы также могут обнаруживать признаки подделки.
Ёмкостные сканеры
Ёмкостный датчик состоит из множества чувствительных электрических элементов. При прикосновении пальца меняется электрическая ёмкость между поверхностью кожи и электродами. Гребни находятся ближе к датчику, впадины дальше, поэтому возникает различимая электрическая картина.
Так работают Touch ID в устройствах Apple и многие сканеры, встроенные в боковые кнопки смартфонов.
Для обмана недостаточно воспроизвести видимый рисунок. Искусственный образец должен создавать подходящий электрический отклик. Обычный непроводящий материал может оказаться бесполезным, даже если рельеф отпечатка передан достаточно точно.
В лабораторных экспериментах исследователи использовали гибкие материалы с необходимыми электрическими свойствами. Такие копии иногда успешно проходили проверку.
Ультразвуковые сканеры
Ультразвуковой датчик посылает акустические импульсы и анализирует отражённые сигналы. Гребни и впадины пальца по-разному взаимодействуют с ультразвуком, что позволяет восстанавливать рисунок поверхности. Конструкция отдельных датчиков предусматривает получение дополнительных пространственных характеристик.
Ультразвуковые сканеры используют, в частности, смартфоны флагманской серии Samsung Galaxy S.
Производители часто подчёркивают преимущества трёхмерного считывания. Но наличие информации о рельефе ещё не доказывает, что датчик способен отличить живой палец от качественной искусственной копии.
Поддельный объект тоже отражает ультразвук. Если физические свойства и геометрия поверхности формируют подходящий сигнал, система может принять образец за настоящий.
| Тип сканера | Что считывает | Что осложняет подделку |
|---|---|---|
| Оптический | Оптическое изображение папиллярных линий | Требования к изображению, контакту и оптическим свойствам поверхности |
| Ёмкостный | Изменения электрической ёмкости | Необходимость воспроизвести рисунок и электрический отклик |
| Ультразвуковой | Отражённые акустические сигналы | Требования к рельефу и акустическим свойствам искусственного материала |
Нельзя объявить один тип сканера самым безопасным только по принципу работы. Устойчивость зависит от конструкции датчика, алгоритмов распознавания, проверки подлинности пальца и ограничений числа попыток.
Как исследователи обходили защиту смартфонов
Атаку, при которой датчику предъявляют искусственный биометрический образец, называют presentation attack. В отличие от программного взлома злоумышленник не обязательно вмешивается в работу операционной системы. Он пытается заставить штатный сканер принять подделку.
Для исследований используют заранее зарегистрированные пальцы добровольцев, искусственные копии и контролируемые условия. Подобные эксперименты позволяют оценить слабые места датчиков, но не дают универсального способа разблокировать любой телефон.
2013 год. Поддельный отпечаток против Touch ID
В сентябре 2013 года, вскоре после выхода iPhone 5s, участники немецкого Chaos Computer Club продемонстрировали обход Touch ID.
Исходный отпечаток получили с поверхности стекла. На его основе подготовили тонкую искусственную копию папиллярного рисунка, которую приложили к датчику. iPhone разблокировался.
Эксперимент показал, что ёмкостный сканер можно обмануть физическим образцом, воспроизводящим характеристики зарегистрированного пальца.
При этом исследователи не извлекали защищённый биометрический шаблон из памяти iPhone и не обходили механизм Secure Enclave. Атака воздействовала непосредственно на датчик.
С момента эксперимента Apple совершенствовала аппаратную и программную защиту. Результат с iPhone 5s нельзя автоматически переносить на более новые устройства, но принципиальная возможность подделки была доказана.
2019 год. Samsung Galaxy S10 разблокировался чужими пальцами
В октябре 2019 года обнаружилась необычная проблема с ультразвуковыми сканерами некоторых Samsung Galaxy S10 и Note10.
При использовании определённых силиконовых защитных покрытий система могла распознавать посторонние пальцы как зарегистрированные. Причиной стали трёхмерные узоры на покрытиях, которые датчик ошибочно принимал за биометрические признаки владельца.
Ситуация отличалась от классической подделки отпечатка. Не требовалось изготавливать точную копию папиллярных линий другого человека. Ошибка возникала из-за взаимодействия защитного покрытия, датчика и алгоритма распознавания.
Samsung выпустила программное исправление и рекомендовала владельцам затронутых устройств удалить ранее зарегистрированные отпечатки и добавить их заново после обновления.
Случай показал, что защита может дать сбой даже без сложной атаки. Иногда достаточно неожиданного сочетания материалов и ошибки в обработке сигнала.
2020 год. Cisco Talos получает около 80% успешных проверок с подделками
В 2020 году специалисты Cisco Talos провели масштабный эксперимент с искусственными отпечатками. Проверяли смартфоны, ноутбуки, электронный замок и USB-накопители с биометрической защитой.
Исследователи использовали разные сценарии получения отпечатка, включая непосредственное снятие образца и восстановление рисунка по следу на предметах. Для изготовления копий применяли трёхмерную печать и гибкие материалы.
Средняя доля успешных проверок с поддельными отпечатками на уязвимых устройствах достигала примерно 80%. Однако цифру легко неправильно истолковать.
Специалисты подбирали наиболее удачные копии и затем проводили серии по 20 попыток. Показатель характеризовал результаты контролируемого эксперимента, а не вероятность открыть случайный смартфон с первой попытки.
Создание качественных копий оказалось сложным. Даже небольшие изменения размеров и свойств материала приводили к отказам. Исследователям пришлось изготовить десятки вариантов и потратить значительное время на доработку.
Особенно интересными оказались различия между устройствами. Некоторые смартфоны и MacBook Pro принимали подделки достаточно часто, а пять проверенных ноутбуков с Windows Hello и два защищённых USB-накопителя успешно сопротивлялись выбранной методике.
Результат не доказывал абсолютную безопасность Windows Hello. Исследователи проверяли конкретные устройства, определённые способы подделки и ограниченный набор условий.
Подробности эксперимента, включая результаты испытаний, позволяют увидеть, насколько сильно устойчивость зависит от реализации биометрической системы.
2024 год. Подделки разблокируют Samsung Galaxy S24 Ultra
В октябре 2024 года была опубликована научная работа, позднее вошедшая в журнальный том за 2025 год. Исследователи изучали способы создания проводящих копий отпечатков для криминалистических задач и одновременно проверяли их пригодность для биометрической аутентификации.
Среди протестированных смартфонов были Samsung Galaxy S21 Ultra, S22 Ultra и S24 Ultra с ультразвуковыми датчиками, несколько iPhone с Touch ID и устройства с оптическими сканерами.
В условиях исследования искусственные образцы успешно разблокировали все проверенные модели с ультразвуковыми датчиками. Среди ёмкостных сканеров результаты различались. Например, удалось разблокировать iPhone 6, 7 и 8 Plus, но не iPhone SE. Попытки против протестированных оптических сканеров успеха не принесли.
Особенно показателен эксперимент с Samsung Galaxy S24 Ultra. Даже относительно современный ультразвуковой датчик принял искусственный образец зарегистрированного пальца.
Однако результаты лабораторного эксперимента нельзя превращать в утверждение о гарантированном взломе всех Galaxy S24 Ultra. Авторы использовали контролируемые образцы, а устойчивость устройств с другими версиями программного обеспечения отдельно не устанавливалась.
Кроме того, неудача с оптическими сканерами не означает, что оптическая технология безопаснее ультразвуковой. Проверяли конкретный способ изготовления копий, который мог просто хуже подходить таким датчикам.
2025 год. Искусственный интеллект помогает создавать поддельные отпечатки
В исследовании The Threat of Deepfake Fingerprints специалисты Университета Бен-Гуриона продемонстрировали ещё один сценарий. Вместо получения исходного отпечатка с пальца или поверхности предмета использовали заранее полученные цифровые биометрические шаблоны.
Генеративная модель восстанавливала изображения, пригодные для дальнейшего изготовления физических копий. Подготовленные образцы смогли обмануть экспериментальные сканеры.
Значение работы заключается в демонстрации нового источника угрозы. Компрометация некоторых типов биометрических шаблонов потенциально может привести не только к утечке идентификационных данных, но и к созданию физических подделок.
Однако нельзя утверждать, что нейросеть способна восстановить исходный отпечаток из любого шаблона. В частности, такой возможности не продемонстрировали для защищённых шаблонов Touch ID внутри Secure Enclave.
Исследования показывают общую тенденцию. Подделывать биометрические признаки становится технически проще, но реальный успех по-прежнему зависит от качества исходных данных, характеристик сканера и условий атаки.
Почему одни сканеры обмануть проще, чем другие
Тип датчика влияет на безопасность, но гораздо важнее работа всей системы распознавания.
Точность сопоставления. Алгоритм должен принимать настоящий палец, даже если пользователь приложил его под другим углом или на коже появилась небольшая царапина. Слишком строгая проверка мешает владельцу, а слишком мягкая увеличивает вероятность ошибочного допуска.
Проверка подлинности образца. Технологии Presentation Attack Detection (PAD) помогают отличать настоящий палец от искусственного объекта. Для проверки могут использоваться особенности текстуры, оптического или электрического отклика, а в специальных системах дополнительные физиологические признаки.
Термин liveness detection часто переводят как «проверка живого пальца». Но обычный смартфон не обязательно измеряет пульс, кровоток или температуру. Возможности зависят от конструкции конкретного датчика.
Ограничение числа попыток. Даже качественная подделка не всегда распознаётся с первого раза. Если устройство после нескольких неудач требует пароль, подобрать подходящее положение и повторять проверки становится сложнее.
Защита биометрических данных. В устройствах Apple Touch ID использует Secure Enclave для защищённого хранения и сопоставления шаблонов. В Android применяются доверенные аппаратные среды и другие изолированные механизмы, конкретная архитектура зависит от производителя.
Но защищённое хранение не исключает подделку физического пальца. Secure Enclave препятствует несанкционированному доступу к биометрическим данным, тогда как защита от подделки должна работать на этапе считывания.
Для оценки биометрических систем используют два разных показателя.
- FAR (False Acceptance Rate) показывает частоту ошибочного принятия постороннего образца при обычных проверках.
- SAR (Spoof Acceptance Rate) характеризует устойчивость к специально подготовленным поддельным биометрическим образцам.
Низкий FAR не гарантирует низкий SAR. Поэтому рекламные заявления вроде «вероятность ошибочного распознавания один случай на десятки тысяч» нельзя считать доказательством защиты от целенаправленной подделки.
В Android биометрические механизмы разделяются на классы безопасности. Наиболее строгий класс называется Class 3, ранее Strong. При оценке учитывают не только обычные ошибки распознавания, но и устойчивость к подделкам, а также защиту процесса аутентификации от программного вмешательства.
Наличие Class 3 не означает нулевую вероятность успешной атаки. Класс подтверждает соответствие установленным требованиям, а не абсолютную невозможность обхода.
Развитие защиты продолжается. В 2026 году исследователи представили аппаратный механизм CRISP, который анализирует биоэлектрические характеристики ткани и дополняет обычное сопоставление рисунка. Прототип успешно распознавал проверенные проводящие подделки, но результаты испытаний пока нельзя переносить на все коммерческие смартфоны.
Как защитить смартфон от поддельного отпечатка
Для обычного владельца риск целенаправленной подделки относительно невелик. При случайной краже телефона преступнику значительно проще попытаться подсмотреть PIN-код или воспользоваться уже разблокированным устройством.
Ситуация меняется, если человек становится конкретной целью. У подготовленного противника может быть доступ к оставленным отпечаткам, оборудованию для изготовления копий и самому смартфону.
Биометрия также уязвима к физическому принуждению. Если человек удерживает телефон и может приложить палец владельца к датчику, подделка вообще не нужна. Пароль не исключает принуждение, но его нельзя просто получить с поверхности предмета.
Для защиты достаточно нескольких разумных настроек.
- Используйте надёжный основной код. Не ограничивайтесь четырьмя цифрами. Предпочтительнее случайный PIN-код из 6–8 цифр, а для особо чувствительных устройств длинный буквенно-цифровой пароль. Не используйте даты рождения и очевидные последовательности.
- Проверяйте зарегистрированные отпечатки. На Android откройте настройки безопасности и раздел отпечатков пальцев. На устройствах Apple с Touch ID откройте «Настройки» и «Touch ID и код-пароль». Удалите неизвестные или ненужные записи.
- Обновляйте систему. Производители могут исправлять ошибки биометрической аутентификации программно. Проблема Samsung Galaxy S10 с защитными покрытиями стала примером такого исправления.
- Проверьте экстренную блокировку. На многих Android-смартфонах режим Lockdown временно отключает биометрическую разблокировку до ввода основного кода. Расположение функции зависит от модели и версии системы. На iPhone с Touch ID использование Emergency SOS и некоторые другие действия также приводят к обязательному запросу код-пароля.
- При высоком риске целевой атаки отключите вход по отпечатку. Длинный пароль исключает сценарий предъявления поддельного пальца для разблокировки экрана. Однако остаются другие угрозы, включая подсматривание и принуждение к раскрытию пароля.
На некоторых Android-смартфонах для вызова Lockdown достаточно открыть меню питания, на Google Pixel обычно используется сочетание кнопки питания и увеличения громкости. На Samsung Galaxy расположение функции различается между версиями One UI, поэтому заранее проверьте доступный способ на своём устройстве.
Проведите простую самостоятельную проверку. Убедитесь, что смартфон не разблокируется незарегистрированным пальцем. Затем перезагрузите устройство и проверьте обязательный запрос PIN-кода или пароля. Отдельно попробуйте экстренную блокировку, если функция предусмотрена.
Такие действия проверяют штатное поведение системы, но не устойчивость к профессионально изготовленным копиям. Для полноценного испытания подделок требуются специальная методика и контроль условий эксперимента.
Не забывайте и о безопасности самих приложений. Банковская программа может использовать системную биометрию для повторного входа, но условия подтверждения платежей, ограничения операций и резервные способы аутентификации определяются отдельно. Защищённый сканер не компенсирует ошибок в логике приложения.
Частые вопросы
Можно ли разблокировать смартфон фотографией отпечатка пальца?
Обычной фотографии, приложенной к датчику, как правило, недостаточно. Но качественное изображение отпечатка может послужить исходным материалом для изготовления физической копии. Успех зависит от характеристик сканера и подготовленного образца.
Можно ли снять отпечаток с экрана телефона или стакана?
Да, на гладких поверхностях могут оставаться пригодные для исследования следы пальцев. Но многие следы неполные, загрязнённые или смазанные. Даже качественно восстановленный рисунок ещё нужно превратить в физическую копию, подходящую конкретному сканеру.
Может ли один поддельный отпечаток разблокировать несколько смартфонов?
Теоретически да, если на разных устройствах зарегистрирован соответствующий палец, а изготовленная копия подходит их датчикам. Но различия в технологиях и алгоритмах распознавания могут привести к тому, что один смартфон примет образец, а другой отклонит.
Можно ли украсть отпечаток из памяти смартфона?
Современные смартфоны обычно хранят защищённые биометрические шаблоны, а не доступные приложениям фотографии отпечатков. В Touch ID данные обрабатываются внутри Secure Enclave. Однако безопасность зависит от реализации, а исследования отдельных форматов шаблонов демонстрировали возможность частичного восстановления биометрических признаков. Универсального метода извлечения исходного отпечатка из любого современного телефона нет.
Что делать, если копия моего отпечатка попала к посторонним?
Рисунок папиллярных линий нельзя заменить подобно паролю. Если существует реальная угроза использования копии, удалите регистрацию соответствующего пальца, выберите другой палец или полностью отключите биометрическую разблокировку. Проверьте также другие системы, в которых используется скомпрометированный биометрический признак.
Вывод
Поддельным отпечатком действительно можно обмануть некоторые сканеры смартфонов. Успешные эксперименты проводились с ёмкостными и ультразвуковыми датчиками, включая устройства Samsung Galaxy S24 Ultra. Но лабораторный результат не означает, что любой телефон легко разблокировать с помощью следа пальца на стакане.
Оптические, ёмкостные и ультразвуковые сканеры имеют разные слабые места. Реальную стойкость определяет не только физический принцип считывания, но и качество алгоритмов, защита от искусственных образцов и ограничения числа попыток.
Для большинства пользователей биометрическая разблокировка остаётся разумным компромиссом между удобством и безопасностью. Более того, быстрый вход по отпечатку позволяет использовать длинный основной пароль без необходимости постоянно вводить его вручную.
Но если смартфон содержит особо чувствительную информацию и существует риск целевого физического доступа, от входа по отпечатку лучше отказаться.
Главная слабость биометрии заключается в том, что отпечаток пальца уникален, но не является секретом. Человек ежедневно оставляет его на окружающих предметах, а сменить папиллярный рисунок, как скомпрометированный пароль, невозможно. Поэтому биометрию разумнее воспринимать как удобный способ подтверждения личности, а не как абсолютную гарантию безопасности.
