出品：科普中國
製作：中國科學院半導體研究所 劉翠翠
監製：中國科學院電腦網路資訊中心
你知道嗎？？
橘子皮也能解鎖你的手機了～～
還有， 你那能指紋支付的錢， 也可能屬於橘子皮了~~
恐懼襲來， 隔壁小明狐疑：“不是說好了， 每個人都是一片獨一無二的葉子， 每一個指紋都有著獨一無二的脈絡嗎？而且， 橘子皮成精了嗎？”
其實， 對於你那“翻臉不認主人”的手機， 對不起， 不是的！
為什麼呢？這要從前段時間網上披露的一個橘子皮解鎖手機的事件說起：
透明膠帶紙、導電筆、橘子皮、衛生紙，
這些看似八竿子打不著的東西到了一起，
為何就能發揮出代替指紋解鎖的功效了呢？
難不成每一個獨一無二的指紋， 都在橘子皮界對應一個同樣獨一無二的脈絡嗎？
還是， 橘子皮， 真的成精了？？
非也非也~~
其實， 真相是這樣的————————（往下看唄）
現在， 我們常用的手機解鎖方式就是——電容式手機指紋解鎖， 簡單快捷的解鎖特徵深受消費者的喜愛， 因此也是目前應用最為廣泛、技術最為成熟的指紋解鎖方式。
判斷你的手機是否是電容式指紋解鎖的條件就是：解鎖鍵附近是否有一個金屬圈。 有了這個金屬圈， 當手指靠近解鎖鍵的時候， 就會喚醒手機的指紋識別功能。 如下圖所示：
揭秘現象之前， 怎能不講講原理捏。 所以， 我們必須知道：電容式手機指紋解鎖鍵是如何工作的呢？
其實， 這個小小的按鍵， 是由一個個利用矽晶元與電解液形成的電容式紋識別模組組成， 也就是一些小小的感測器。 感測器連接一個個小小的電容極板， 而這些小小的電容器裡的電容值， 僅僅取決於感測器上的極板到指紋表面的距離， 就像下圖中的d。
公式內， C就是電容器的電容值。 介電常數真空εr=1， k為靜電力常量， S為兩板正對面積， d為兩板間距離。 顧名思義， 電容就是能夠存放電的器件， 而d越大， 電容越小， 反之亦然。 當充到一定電壓之後的電容勻速放電時， 電容值或電阻值愈小， 時間常數也愈小， 電容的充電和放電速度就愈快。
我們都知道， 人的手指上的指紋由一條一條像山脈一樣的細細的脊而形成清晰而獨特的紋絡。 有脊便會有溝，這些高度上細微的差別讓手指指紋處摸起來凹凸不平，錯落有致。
當你按壓解鎖鍵時，貼在手指指紋的脊上的電容因為距離小而電容大，貼在指紋的溝上的電容因為距離大而電容小。
此時，感測器將給所有的電容充電，當電容被充到一定的電壓之後便開始放電。因為脊下的電容高，所以放電慢；而溝下的電容低，所以放電快。
通過檢測不同電容處不同的放電速率，並轉換成一個8位輸出，便可形成非常好的原始指紋圖像。存入你的手機裡，便形成了你手機默認的開機“鑰匙”。
當你嘗試解鎖時，手機內的演算法會選取指紋上的若干點（一般為30個以上）進行計算和比對。如果你的指紋和你的手機內設定好的指紋的點對得上了，你和你的手機“對暗號”就能成功，即可開機玩耍了。
可是，為什麼橘子皮也能成為你的手機的解鎖工具的呢？
其實，這些作案工具裡有一個非常重要的物品，它就是——導電筆。
因為導電筆劃出來的導電塗層也可以和按鍵形成電容，所以當解鎖鍵上貼上了導電筆塗畫過的透明膠帶紙，而且你用指紋解鎖三次之後，手機將會把新的解鎖圖案學習進去。這個新圖案中不僅包含你的手指的部分指紋資訊，還包含導電塗層的資訊。
這個時候，不僅是橘子皮，也可以是別人的手指，濕紙巾......這些都能解開你的手機，揮霍你的錢財了。
可是，為啥手機能把導電塗層的圖案學習進去呢？它和指紋又不像！
這是因為一般手機指紋識別系統的演算法裡的bug。指紋識別的演算法只能識別圖案，並不能識別是否為活體皮膚的指紋。雖說蘋果手機自發佈之時，便聲稱以採用射頻技術得以檢測是否為真皮。但是對其應用的現實十分慘澹，仍舊是只要圖案對的上就ok了。
說到指紋解鎖，現在手機指紋解鎖這麼方便，你還記得它是何時誕生的嗎？
2013年9月10日，約伯斯發佈了最新的手機——iphone 5s。這款手機創新性地應用了蘋果公司申請的一項專利“利用生物特徵進行設備間的無線匹配與通訊的系統”，翻譯成白話就是利用人特有的性質，如指紋、虹膜、聲音、人臉識別等，來加密控制或申請訪問電子設備的一項技術。
自此開始，手機的發展發生了翻天覆地的變化。世界上的各大手機廠商迅速跟進，包括HTC、三星等，均著手研究指紋解鎖技術，並迅速發佈了帶有相關功能的手機。
直到現在，經過短短幾年時間的發展，利用生物特徵實現手機解鎖、加密的功能已經成為了所有智慧設備的必備功能之一了。我們不得不感歎，科技的發展讓我們的生活更加多樣化的同時，也更加便利。
現在，橘子皮也能實現指紋解鎖了，小夥伴們是不是又恐慌起來了捏？？？
那倒也不必，因為——
你的手機24h不離手，誰又能事先拿你的手機去搞小動作呢？
還有一個讓你不必恐慌的理由，它就是——
不是所有的指紋識別設備所使用的感測器都是電容式的，還有光學式和生物射頻式呢。
光學式指紋識別設備
光學式指紋識別是較早的指紋識別技術。光線射到手指上再反射回機器以獲取資料。這種方式是採集手指上的特徵點，與手機模組的原理有所區別。但是，與手機模組的相同點是：均不可以識別是否為真皮皮膚的指紋紋路。而且，這種設備一般都比較大。。。目前的常見應用是：公司的指紋打卡機。
這種技術是利用射頻信號來獲得指紋圖像。超聲波設備是向手指表面發射超聲波，然後接受反射回來的回波。這種射頻信號可以穿透手指表層，所以它不僅可以檢測指紋紋路，能且可以識別這個指紋是不是真皮皮膚的指紋。雖然這種技術用來進行指紋識別更加有效，只是技術還不太成熟。。。。目前的常見應用是公安系統的指紋採集器。
現在，我們坐等的是：一種手機應用的既能快速進行指紋識別，又能準確檢測是否為真皮皮膚的可靠技術和計算演算法~~
小夥伴們，看你們的咯。
“科普中國”是中國科協攜同社會各方利用資訊化手段開展科學傳播的科學權威品牌。
本文由科普中國融合創作出品，轉載請注明出處。
有脊便會有溝，這些高度上細微的差別讓手指指紋處摸起來凹凸不平，錯落有致。
當你按壓解鎖鍵時，貼在手指指紋的脊上的電容因為距離小而電容大，貼在指紋的溝上的電容因為距離大而電容小。
此時，感測器將給所有的電容充電，當電容被充到一定的電壓之後便開始放電。因為脊下的電容高，所以放電慢；而溝下的電容低，所以放電快。
通過檢測不同電容處不同的放電速率，並轉換成一個8位輸出，便可形成非常好的原始指紋圖像。存入你的手機裡，便形成了你手機默認的開機“鑰匙”。
當你嘗試解鎖時，手機內的演算法會選取指紋上的若干點（一般為30個以上）進行計算和比對。如果你的指紋和你的手機內設定好的指紋的點對得上了，你和你的手機“對暗號”就能成功，即可開機玩耍了。
可是，為什麼橘子皮也能成為你的手機的解鎖工具的呢？
其實，這些作案工具裡有一個非常重要的物品，它就是——導電筆。
因為導電筆劃出來的導電塗層也可以和按鍵形成電容，所以當解鎖鍵上貼上了導電筆塗畫過的透明膠帶紙，而且你用指紋解鎖三次之後，手機將會把新的解鎖圖案學習進去。這個新圖案中不僅包含你的手指的部分指紋資訊，還包含導電塗層的資訊。
這個時候，不僅是橘子皮，也可以是別人的手指，濕紙巾......這些都能解開你的手機，揮霍你的錢財了。
可是，為啥手機能把導電塗層的圖案學習進去呢？它和指紋又不像！
這是因為一般手機指紋識別系統的演算法裡的bug。指紋識別的演算法只能識別圖案，並不能識別是否為活體皮膚的指紋。雖說蘋果手機自發佈之時，便聲稱以採用射頻技術得以檢測是否為真皮。但是對其應用的現實十分慘澹，仍舊是只要圖案對的上就ok了。
說到指紋解鎖，現在手機指紋解鎖這麼方便，你還記得它是何時誕生的嗎？
2013年9月10日，約伯斯發佈了最新的手機——iphone 5s。這款手機創新性地應用了蘋果公司申請的一項專利“利用生物特徵進行設備間的無線匹配與通訊的系統”，翻譯成白話就是利用人特有的性質，如指紋、虹膜、聲音、人臉識別等，來加密控制或申請訪問電子設備的一項技術。
自此開始，手機的發展發生了翻天覆地的變化。世界上的各大手機廠商迅速跟進，包括HTC、三星等，均著手研究指紋解鎖技術，並迅速發佈了帶有相關功能的手機。
直到現在，經過短短幾年時間的發展，利用生物特徵實現手機解鎖、加密的功能已經成為了所有智慧設備的必備功能之一了。我們不得不感歎，科技的發展讓我們的生活更加多樣化的同時，也更加便利。
現在，橘子皮也能實現指紋解鎖了，小夥伴們是不是又恐慌起來了捏？？？
那倒也不必，因為——
你的手機24h不離手，誰又能事先拿你的手機去搞小動作呢？
還有一個讓你不必恐慌的理由，它就是——
不是所有的指紋識別設備所使用的感測器都是電容式的，還有光學式和生物射頻式呢。
光學式指紋識別設備
光學式指紋識別是較早的指紋識別技術。光線射到手指上再反射回機器以獲取資料。這種方式是採集手指上的特徵點，與手機模組的原理有所區別。但是，與手機模組的相同點是：均不可以識別是否為真皮皮膚的指紋紋路。而且，這種設備一般都比較大。。。目前的常見應用是：公司的指紋打卡機。
這種技術是利用射頻信號來獲得指紋圖像。超聲波設備是向手指表面發射超聲波，然後接受反射回來的回波。這種射頻信號可以穿透手指表層，所以它不僅可以檢測指紋紋路，能且可以識別這個指紋是不是真皮皮膚的指紋。雖然這種技術用來進行指紋識別更加有效，只是技術還不太成熟。。。。目前的常見應用是公安系統的指紋採集器。
現在，我們坐等的是：一種手機應用的既能快速進行指紋識別，又能準確檢測是否為真皮皮膚的可靠技術和計算演算法~~
小夥伴們，看你們的咯。
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