كاشف البصمات

من أهم نقاط الضعف فى نظم الأمن التى تعتمد على كلمات السر هى :
1- إمكانية نسيان تلك الكلمة
2- إمكانية سرقة تلك الكلمة

وللتغلب على تلك المشكلة أستحدث نظام (الكروت الذكية) والتى يمكنها حفظ كلمات سر معقدة. ولكن مازال هناك مشكلة :
كيف يمكننا من معرفة أن حامل الكارت هو الشخص المصرح له باستخدامه أم لا

ولذا تم التفكير فى إستخدام تقنية تعرف بال(Biometric) مثل بصمات الصوت وبصمات الأصابع.

ولتطبيق تقنيات ال(Biometric) تحتاج لتنفيذ مرحلتين :
1- الحصول على البيانات (صوت أو شكل البصمة)
2- تحليل البيانات والتعرف عليها

ونظرا لأن بصمة الأصابع صعبة المحاكاة أو التقليد فإنها تدعم نظام أمن أكثر أمانا.
ويوجد ثلاث طرق أساسية للحصول على البيانات عند إستخدام التقنية التى تعتمد على بصمات الأصابع :
1- الطريقة الضوئية (Optical)
2- طريقة المكثفات (Capacitive)
3- طريقة إستخدام المجال الكهربى (Electric-field)



الماسحات الضوئية Optical Scanners
تستخدم شركة موتورولا MOtorola ماسحة ثنائية اللون (أبيض وأسود - monochrome) حيث تقوم هذه الماسحة بقراءة صورة بصمة الإصبع بيكسل - بيكسل ويتم وضع هذه البيانات فى مصفوفة تعبر عن الصورة الكلية.


وطريقة العمل تكون كالأتى :
1- يبدأ الحساس الضوئى بالعمل عندما يضع المستخدم أصبعه على سطح بلاستيكى شفاف . فالإصبع يحجب الضوء المحيط عن الحساس الموجود أسفله ويحدد المساحة التى يجب أن يتم مسحها.
2- ثم تبدأ مجموعة من الLEDs المثبتة على جانبى السطح البيلاستيكى بالوميض السريع (بتردد من 2 إلى 4 هرتز).
3- ويقوم نظام العدسات بتجميع الضوء على الإصبع موضحا تفاصيل البصمة.
4- ينعكس الضوء طبيعيا عندما يسقط الضوء على المناطق الخالية من القمم فتستقبله الحساسات . بينما ينعكس بزاوية عندما يسقط على المناطق المرتفعة فلا تستقبله الحساسات.
5- وتقوم هذه الحساسات بإعادة عكس الصورة المستقبلة على مرأه لتصل بدورها إلى ما يعرف بالImager وهو الجزء الذى سيحلل هذه الصورة .
ويقوم هذا ال Imager بقراءة 12 إطار فى الثانية.

ومن مميزات هذه الطريقة (الطريقة الضوئية) أن المستخدم ليس عليه أن يلمس السطح البيلاستيكى ولكن يكفى وضع أصبعه بالقرب منه.

طريقة المكثفات Cpacitive Scaners
من أمثلة هذا النوع هو ما تصنعه شركة STMicroelectronics .
ويتركب هذا النوع بوضع عاكس ذو كسب عالى High-gain inverter لكل خلية (والخلية هنا تعبر عن البيكسل) ويتصل هذا العاكس بشريحتين معدنيان متقاربان.
ويكون السطح العلوى للشريحتين المعدنيين مغطى بغطاء لحماية اليد. الشكل المرفق

طريقة العمل :
1- يمثل سطح الأصبع اللوح الثالث من ألواح المكثف مع الشريحتين المعدنيتين المتقاربتين.
2- تعمل التضاريس الموجودة بالإصبع من مرتفعات ومنخفضات على تغيير سعة المكثف الكلى (بتغير سمك العازل الذى يمثله الهواء والطبقة الحامية).
3- يعمل العاكس كوصلة تغذية خلفية
4- يمثل سطح الأصبع اللوح الثالث من ألواح المكثف . وتعمل التضاريس الموجودة به من مرتفعات ومنخفضات على تغيير سعة المكثف الكلى (بتغير سمك العازل الذى يمثله الهواء والطبقة الحامية).
5- باستخدام طريقة لقياس سعة المكثف عند كل خلية يمكن قياس تضاريس بصمة الإصبع.



طريقة المجال الكهربى E-FILD SCANERS
ومن أشهر الشركات التى تنتج ماسحات تعمل بهذه الطريقة هى شركة Authentec
وتعتمد فكرة عمل هذه الماسحات على أن أى سطحين موصلين متوازيين ومشحونين يتولد بينهما مجال كهربى.الشكل المرفق
ولو غيرنا شكل السطح العلوى (الذى يمثله سطح الإصبع بتضاريسه ) ستتغير شدة ذلك المجال الكهربى.
وتقوم ماسحات Authentec على جعل الإصبع هو السطح العلوى وتمرر فيه إشارة كهربية. حيث توجد تحت السطح الخارجى للجلد (الطبقة الميته) طبقة عالية التوصيل (سائلة وغنية بالأملاح التى تفرزها الخلايا عندما تموت )

فكرة العمل:
1- عندما يلمس الإصبع سطح الجهاز يحقن بإشارة كهربية (صغيرة جدا طبعا) والتى تمر بدورها فى تلك الطبقة عالية التوصيل الموجودة تحت السطح الخارجى للجلد والتى لها نفس شكل بصمات الإصبع.
2- تقوم مصفوفة من الهوائيات Array of antennas الموجودة على السطح السفلى باستقبال المجال المرسل من الطبقة العليا.
3- يتم تحويل البيانات المستقبلة إلى صورة رقمية وتخزن فى مصفوفة معبرة عن صورة البصمة.

من مميزات طريقة أستخدام المجال المغناطيسى:
1- يمكنها رؤية بصمات الإصبع حتى لو كان مغطى بمواد مختلفة (مبتل أو متسخ)
2- يمكن تصنيع هذه الماسحة بحجم أصغر من بقية الماسحات
3- يمكن للماسحات التى تعمل بهذه الطريقة قراءة البصمات حتى لو كان بها بعض التشوه

الصورة المرفقة


--------------
توضيح لطريقة المكثفات

الصورة المرفقة


--------------
تحليل البصمة
عندما يجمع الحساس البيانات (عدة إطارات فى الثانية) فإنه يعدل من نفسه حسب العوامل البيئية المختلفة مثل :
المناخ و الرطوبة و تلف البصمات.
وهذه العوامل تؤثر فى كفاءة الصورة الناتجة. على سبيل المثال :
الناس الذين يعملون بيديهم تتلف بصماتهم بسرعة وتجعل الحصول علي صورة لها صعب جدا. ولكن الماسحة تعدل من عملها لتحاول قراءة تلك البيانات الضعيفة الأتية إليها كتغيير الكسب و تركيز الإضاءة والتردد وزوايا الطور. مما يحسن الصورة كثيرا جدا.
وبعد قراءة الصورة .. يتم تنفيذ العديد من العمليات عليها

أولا :
يتم وضع الصورة فى صورة رقمية وإختصارها قدر الإمكان حتى تصل فى بعض الأحيان إلى 150,000 بيكسل وذلك ليسهل مقارنتها مع الصور المخزنة.
(* يستخدم مكتب التحقيقات الفيدرالى FBI أكثر التقنيات دقة فى تحليل البيانات والتى لا تتجاهل أبسط التضاريس أو نهايات الخطوط . ويعتمد أسلوبهم على تحديد 40 نقطة للإصبع للكشف عليها مما يلزم وجود ذاكرة 128 بايت. الشكل المرفق)

ثانيا :
يتم التعرف على البصمة من خلال قاعدة البيانات وذلك بمقارنة البيانات بمثيلاتها فى قاعدة البيانات . ولكن طبعا لن تكون البصمة الحالية مطابقة تماما للبصمة المخزنة . مما يحتم على المصمم جعل مجال للسماحية لكل نقطة. وهذه السماحية هى التى تحدد درجة الأمان للنظام.

* يوجد عاملان مهمان لتحديد نسبة الأمان فى النظام وهما
1- نسبة الرفض الخاطىء false-reject
حيث يرفض النظام أشخاص يحق لهم الدخول إليه
2- نسبة الموافقة الخاطئة false-accept
حيث يقبل النظام أشخاص ليس لهم صلاحية للدخول إليه

وكلما قلت أحدى هاتين النسبتين زادت النسبة الأخرى. وطبعا فى النظم الأمنية يجب أن لا يمر أحد من غير المسموح لهم لذا فإن نسبة الموافقة الخاطئة يتم وضعها على الصفر بينما سترتفع نسبة الرفض الخاطىء والتى يتم التغلب عليها بالمحاولة عدة مرات حتى يتم القبول.
وفى بعض المؤسسات يتم قبول أن يمرر الشخص أصبعه 15 مرة أمام الجهاز حتى يمر بدلا من أن يمر أشخاص ليس لديهم صلاحية.
بينما يمكن التنازل عن ذلك التشدد فى حالة مرور الشخص الواحد على أكثر من مرحلة لدخول النظام وذلك لأن الخطأ لن يتكرر مع المراحل المتعددة.

ثالثا :
يتم إستخدام معالج واحد لكل الماسحات الموجودة فى مبنى واحد وكذلك قاعدة بيانات واحدة وذلك لتقليل التكلفة .
كما يتم نقل البيانات بين الحساس Sensor والمعالج بصورة مشفرة حتى لا يقوم أحدهم بدفع بيانات ناحية المعالج متخطيا الحساسات.

Authentec

Motorola
mot-sps.com/adc/Image_Capture/bio.html
STMicroelectronics


الصورة المرفقة


--------------

مشكور اخي كمال على هذا الموضوع القيم
بارك الله فيك
وتقبل مني هذا الوسام

شكرا جزيلا اخى كمال على الموضوع القيم والشرح الوافى


جزاك الله خيرا

احسنت ياغالي بارك الله فيك
موضوع جميل اخر من ابداعاتك في المنتدى

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
الحمدلله والصلاة والسلام على رسول الله وعلى آله وصحبه أجمعين
شـكــ وبارك الله فيك ـــرا لك ... لك مني أجمل تحية . اخى كمال على هذا الموضوع

مشكور أوخيي على الموضوع
موفق بإذن الله ... لك مني أجمل تحية .