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紋識別其實不是新技術，早在2011年MOTO Atrix 4G就已經有指紋識別解鎖功能，但由于當時的技術所限，其指紋識別的成功率并不能讓人滿意，2013年蘋果在iPhone 5S上加入了Touch ID指紋識別功能，隨著技術以及指紋識別功能的加入，其他廠商也在手機中加入指紋識別功能。這些指紋識別功能是否真的好用？正面識別與背后識別有什么差異？接下來我們就來談談這些問題。
手機業界常見的指紋識別解決方案
筆者的同事曾在《指紋識別媲美蘋果？魅族MX4 Pro深度評測》一文中為大家整理出來了現階段手機業界常用質問識別解決方案，筆者在其基礎之上進行了完善。
從表中我們可以發現，現在最主要的解鎖方式有正面按壓、背面按壓、正面滑動、背面滑動以及背面按壓這幾種方式，這幾種方式孰優孰劣筆者在后面會進行詳細的測試，首先，筆者跟大家聊一聊這幾個指紋識別供應商。
一、AuthenTec（美國）
簡介：AuthenTec 是世界領先的PC、無線設備以及訪問控制市場指紋認證傳感器和解決方案的提供商。而在2012年7月27日，蘋果以3.56億美元收購了該公司。從此AuthenTec隸屬于蘋果。
其所研發的指紋識別傳感器是基于電容和無線射頻的半導體，傳感器是與iPhone和iPad的Home鍵相結合，最上層為藍寶石蓋板。該傳感器是由臺積電完成晶圓代工，***精材、晶方科技完成晶圓級封裝，日月光負責后續封裝與測試以及SiP模組制作。
面向對象：蘋果旗下的手機以及平板產品，不向同行業廠商提供任何產品以及技術，但是對銀行安全以及管理業務可以提供（筆者感覺像是為Apple Pay做鋪墊）。
二、新思Synaptics Validity（美國）
簡介：Synaptics是全球領先的移動計算、通信和娛樂設備人機界面交互開發解決方案設計制造公司。其成立于1986年，總部在美國。2013年10月17日時，其以2.55億美元的價格收購了生物ID識別公司Validity，正式進軍指紋識別領域。
面向對象：三星Galaxy S5以及去年發布的HTC One Max都是采用的Synaptics的設計方案，不過稍顯不同的是，S5采用的是正面與Home鍵結合，而HTC One Max則采用背面置于后蓋的方案，雖說在指紋識別的位置上有所不同，但是方案確實一樣的。
三、Fingerprint Cards AB（FPC）
簡介：FPC致力于開發、生產和銷售生物識別元件和技術，幫助通過分析和比對個人獨特的指紋確認用戶的身份，總部在瑞典哥德堡，并在納斯達克上市。其推出全球首個使用Android智能手機和平板的電容式觸摸指紋傳感器—FPC1020。
面向對象：其面向的對象有很多，大家所熟知的就是vivo Xplay 3S、華為Mate7以及OPPO N3，這兩個都是將傳感器置于背部，不過解鎖方式稍微有所不同。
四、Goodix匯頂科技（中國）
簡介：匯頂科技成立于2002年，于2006年開始進軍觸控行業。匯頂科技立足于全球領先的人機交互技術研發及芯片設計，匯頂科技現作為MTK 唯一戰略合作伙伴，具有豐富的電容觸摸芯片的量產經驗并擁有完善的觸控測試系統和測試標準，已經擁有電容觸控技術專利超過30項。
面向對象：目前手機市場上只有魅族MX4 Pro，這也是國內手機廠商首創正面按壓式指紋識別方案，對此筆者感到驕傲，國內的科技公司能夠做到這點真的是很難得。
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各個手機指紋識別原理
對于四家公司，筆者已經為大家簡單介紹了一下，接下來就 iPhone 6、魅族MX4 Pro、三星Note 4、華為Mate7、OPPO N3這幾款機器指紋方案的具體實現原理。下圖是指紋識別過程簡單的過程，而每個手機在指紋識別方案上是具體實現，由于華為Mate7與OPPO N3采用的是同一家的方案，N3是Mate7方案的升級版，在實際的原理是相同的，因此筆者在下文放在一起講解。
iPhone 5S/6指紋識別原理：
iPhone 5S/6的Touch ID指紋傳感器被放置在Home鍵中，Home鍵傳感器表面由激光切割的藍寶石水晶制成，能夠實現精確聚焦手指，保護傳感器的作用，并且傳感器會在此時進 行指紋信息的紀錄與識別，而傳感器按鈕周圍則是不銹鋼環，用于監測手指，激活傳感器和改善信噪比。隨后，軟件將讀取指紋信息，查找匹配指紋來解鎖手機。
其中指紋傳感器部分在開始表格中提到的基于電容和無線射頻的半導體傳感器，這位指紋讀取做了兩層驗證。第一層是借助了一個指紋電容傳感識別器來識別整個 接觸面的指紋圖像。第二層則是利用無線射頻技術并通過藍寶石片下面的感應組件讀取從真皮層反射回來的信號，形成一幅指紋圖像。
電容傳感識別：手指構成電容的一極，另一邊一個硅的傳感器陣列構成電容另一極，通過人體帶有的微電場與電容傳感器間形成微電流，指紋的波峰波谷與感應器之間的距離形成電容高低差，從而描繪出指紋圖像的
無線射頻識別：將一個低頻的射頻信號發射到真皮層。由于人體細胞液是導電的，讀取真皮層的電場分布而獲得整個真皮層最真皮層，并且通過讀取真皮層的電場分布而獲得整個真皮層最精確的圖像，而Touch ID外面有一個驅動環，由它將射頻信號發射出來。
經過對指紋圖像的紀錄，將其數據錄入到數據庫中，然后Touch ID在指紋驗證過程中，獲得指紋掃描圖像之后，其能夠對指紋進行360°全方位的掃描并且與數據庫指紋數據進行比對判斷。當新的指紋圖像與數據庫樣本 指紋互相匹配成功，該指紋圖像就能夠用于加強和完善數據庫的樣本信息，這樣能夠使得更多的樣本信息被紀錄了，提高指紋識別的成功率以及能夠在各種角度成功 的識別指紋。
魅族MX4 Pro指紋識別原理
魅族認為背部的指紋識別體驗不好，因此魅族在最后時刻選擇了匯頂，MX4 Pro采用的是匯頂科技GT6618/28指紋識別模塊，下圖為該模塊的具體參數。其中工作模式中的Finger Flash模式是匯頂的專利技術。
在Finger Flash模式下，魅族MX4 Pro可以實現從息屏到亮屏然后到喚醒最后解鎖這樣的一體化操作。在鎖屏狀態下，用戶通過按壓HOME鍵點亮屏幕并在Home鍵上停留一會就可以實現解 鎖，這與iPhone6在鎖屏狀態下采用的解鎖實現方案是一樣的，此外在屏幕點亮的情況下，兩者均可實現輕觸HOME鍵解鎖。匯頂的指紋識別與蘋果的 iphone5s一樣都是采用基于電容觸摸的原理。這樣的話豈不是匯頂科技侵權了？
匯頂科技是否侵權？匯頂科技董事長張帆表 示，匯頂認為不存在侵權。副總經理龍華解釋，其一是IC的專利一般保護的是芯片的layout，也就是實現方案，雖然實現原理一樣，但是實現的方式不一 樣，就不是侵權。其二，這里另一個重要的技術是指紋識別芯片的封裝與模組形式，匯頂花了大量的時間研發封裝技術，形成自己獨有的專利。并且不會找蘋果的封 裝廠商，也不會像他們那樣使用很復雜的封裝方式。
筆者個人覺得，蘋果是一個很注重專利的公司，匯頂科技如果真的是侵權蘋果的話，蘋果應該不會輕易放過他們，但是到魅族發布至今，蘋果官方并沒有什么發表任何聲明，由此可見，匯頂科技應該是不存在侵權行為的。
華為Mate 7指紋識別原理
華為Mate 7 采用瑞典FPC公司的FPC1020指紋識別方案 ，該方案是將傳感器置于手機后蓋中，雖說是按壓式指紋識別技術，但是它應該屬于接觸式。只需要對將手機輕輕放在解鎖區域，就能夠進行解鎖。
華為Mate7指紋傳感器上覆蓋一層銀色的鍍膜，指紋識別區域和后殼之間還有一圈環形金屬狀，類似于包裹住iphone5s指紋感應區的不銹鋼探測環 （Stainless steel detection ring），這個金屬環除了充當指紋觸發器感覺還可以有很多功能。此外成熟的FPC1020的識別的面積是現階段其他手機的面積中最大的。
oppo N3所使用的方案
oppo N3使用的是FPC1020的升級版—FPC1021。兩者差異性并不大，所以筆者就不進行贅述了，不過FPC1021相較于FPC1020小30%，但是相對于iPhone的Touch ID依然還是有點大，放在Android手機正面，不太合適，因此，OPPO N3 將它放在了背面。
華為Mate 7與OPPO N3采用背部指紋識別方案原因
1.設計與美觀
華為Mate 7與OPPO N3的操作順應安卓的變化，采用虛擬按鍵的方式，EMUI是在屏幕內部設置了虛擬按鍵，如果為了指紋識別而在正面下巴安裝一個指紋識別傳感器，這對手機整 體外觀而言會大打折扣的，OPPO N3雖在屏幕面板外設置虛擬按鍵，但如果在Home鍵的位置進行安裝指紋識別傳感器的話，這與OPPO的設計語言有很大出入，所以沒有必要這樣做。
2.Sensor大小
由于Sensor大小的原因，在正面指紋識別的Sensor所占據的面積會比較大，對華為Mate 7以及OPPO N3的窄下巴進行挑戰，而放在背部則也能實現指紋識別功能，方便性與實用性上也不太差，并且能夠保證正面設計的完整性，自然會選擇背部指紋識別。
筆者個人認為華為與OPPO將指紋識別Sensor放在背部，主要由于用于在使用手機的時候，眼睛更多的是在正面，而背面的關注則少了很多，那么給用戶 一個漂亮的正面，將指紋識別Sensor放在背部，也是基于用戶考慮的。至于放在背部與放在正面除了這方面的原因，筆者會在后文為大家介紹兩者的優劣的。
三星Note 4指紋識別方案原理
三星Note 4指紋識別傳感器跟蘋果一樣，同樣選擇集成在Home鍵之下，不過三星Note 4采用的是Synaptics& Validity的方案，屬于摩擦類型，在解鎖菜單設置過程也和iphone5s類似。
三星Galaxy S5 滑動式指紋識別必須從上向下滑動，當手指劃過傳感器的時候，會對手指進行逐行掃描，這樣就要要求你必須固定姿勢，固定方向并且手指覆蓋整個Sensor才可被識別。這樣要求你固定姿勢的劃擦，相對而言，用戶體驗就會變得差很多了。
三星為什么沒有使用按壓式指紋識別？
首先，按壓式指紋識別方案在匯頂出現之前，AnthenTec獨享了這項技術，三星用了全球第二大的Validity，Validity到現在為止只有劃擦式的指紋識別功能，而三星為什么沒有選擇匯頂，各位覺得三星會選擇一個國內還在發展中的科技公司么？
其次，瑞典的Fingerprint Cards AB的FPC1020方案中的Sensor體積太大了，與三星的Home鍵大小會沖突，Home鍵的尺寸與Sensor的大小不合適，如果在下面重新設計 Home鍵那就不是三星的傳統設計語言了。這對于三星來說，這是難以接受的。
筆者個人感覺如果三星不改變Home鍵的設置的話，那么就必須等到按壓式指紋識別技術更加成熟，使得Sensor能夠做到很小的話，這樣才能使用按壓式的指紋解鎖方案了。但是到了那個階段，三星跟進的話，那就顯得有些遲了。
介紹完手機指紋方案的公司以及各公司不同解鎖方式的原理，接下來筆者將與大家聊聊關于指紋識別安全性、實用性以及未來發展方面，在這些方面，讓用戶感受一下那些方案是比較好的方案。
對于安全性方面的問題，相信是每個人都特別關心的問題，隨著指紋技術的加強，在安全性方面各個公司又是如何實現的呢？其采用的安全處理方案之間是相互獨立還是相互之間有聯系的呢？
各方案安全性解析
蘋果Touch ID安全性
蘋果技術實力是毋庸置疑的，正是由于其技術實力，在iPhone上使用的是由蘋果單獨設計的Secure Enclave模塊，據安全手冊上描述，Secure Enclave是一個建在蘋果最新的單芯片系統設計內部的協處理器。
其與應用處理器不同，該協處理器處理安全時會啟動序列碼和軟件更新機制，專門負責對數據保護加密操作的關鍵操作以及數據保護完整的流程。只有 Secure Enclave能夠訪問用戶指紋信息，蘋果公司也無法獲知，也不會傳到iCould上面。而Secure Enclave是基于ARM TrustZone技術的，相當于是蘋果定制了一個高度優化的TrustZone版本，TrustZone安全系統是由硬件和軟件分區來成就的。
不管是硬件還是軟件中，都有兩個區，一個是安全子系統，一個是正常的區。TrustZone可確保正常區組件不訪問安全區的數據。而那些敏感的數據就放 在安全區，來防止許多可能的攻擊。當有安全驗證的需求時，Moniter模式就會自主進行兩個虛擬處理器的切換，有針對性地工作。
魅族mTouch安全性
對于魅族mTouch的安全性，我們不防來看看其官方網站對mTouch的描述，其也是從軟件和硬件方面對指紋進行安全保障，其保障的方式，也是采用的ARM TrustZone的技術，首先來看看軟件方面。
軟件方面魅族采用的是Tiny算法對指紋進行加密，并且在Flsh芯片上也進行了AES 128的加密算法進行加密，多重的加密算法能夠最大限度的保證你指紋識別的安全。
而硬件方面，魅族mTouch與蘋果一樣都運用了ARM TrustZone技術，也就是可信計算方面的技術，因此兩者的安全性是一脈相承的，雖說蘋果經過了自己的定制，但筆者覺得兩者之間的差異并不會相差太 多，我們可以認為魅族即使沒有達到蘋果的安全水平但也是相差不遠了吧。
Mate 7指紋識別安全性
華為是基于芯片硬件的安全解決方案。指紋加密，存儲，校驗的程序是運行在海思芯片里物理隔離的安全OS中，安卓環境下的程序無法直接訪問，即使手機被root后，這部分仍然不能被訪問和篡改。
手機并不會保存指紋圖像，只會去保存提取后的模板信息，當然通過指紋模板是不能還原出指紋圖像的。在所錄入的所有指紋模板信息在手機中是手機本身利用 AES256算法進行加密的，每個芯片都有獨一無二的密鑰，這個密鑰在芯片出廠時就是被一次性熔斷寫入的，根本無法從外部讀取和修改。指紋模板數據只能寫 入和刪除，無法讀取和修改，自然也不會上傳任何服務器，更不會被任何第三方程序讀取。
指紋安全程序對外提供經過簽名的驗證結果，整個過程通過RSA 2048簽名保護，無法被仿冒和篡改。支付寶就是通過這個結果來判斷是否要付款的，并且付款的指紋只有一個。其他的是不可以實現的。
ARM TrustZone的運行機制
ARM的TrustZone技術簡要來講就是屬于ARM為了保護指紋、密碼信息所構建的一個安全體系，這個安全體系是從根本上（硬件上）就已經開始隔離 SoC與所有軟件，其屬于獨立自主的一個體系。這個就是說，在這個體系中，即使用戶將iOS設備越獄、Android設備root，這對它來說是沒有任何 影響的，他是獨立于系統與應用軟件之外的一個個體。
筆者未能找到關于三星Note 4的指紋識別方案為了保證安全是如何處理的，不過由于采用系統以及硬件方面都是大同小異，相信Note 4的指紋識別方案與魅族華為的都差不多，硬件上都是基于ARMTrustZone技術，軟件加密上雖說不同但實際效果上還是大同小異的。
背部識別與正面識別對比
指紋識別方案越來越成熟，不僅是在指紋識別方案的選擇上是不同的，在指紋識別Sensor的位置的選擇上有一定差異，現在對于正面識別與背面識別很多人都持有不同意見，筆者就來先梳理一下兩者（主要是MX4 Pro與華為Mate 7）優缺點吧。
1.正面識別方案將指紋識別Sensor集成在Home鍵中，在交互上，能夠更加直觀的看到手指是否按壓到Sensor上，而背部則是人眼無法直接看到 的，不過筆者進行試驗之后，在第一次可能需要適應，而后來由于Sensor是內凹進去，所以比較容易觸摸到，也不會有很差的體驗。
2.當單手持握的時候，手大的朋友在正面或者背面解鎖上都比較容易。而背面解鎖一般會在攝像頭下部，對于手小的用戶而言其手指無法觸摸到背部Sensor的位置，這就需要他們調整自己的握持姿勢了，正面則就不會出現這種問題了。
所以，筆者個人覺得，對于大多數人而言，背部觸摸并不比正面按壓要來的復雜，由于華為Mate 7的解鎖速度上是要快于iPhone的，別看這一點小小的進步，這對于用戶而言，用戶體驗的提升是巨大的。
從視頻中大家可能會看不出太大的區別，但在實際體驗過程中還是有所不同的，MX4 Pro與iPhone 6的解鎖方式相似，速度差距微乎其微，所以在體驗上沒太大差別。而華為Mate 7不需要按壓，可以直接對手機進行解鎖，其減少了按壓亮屏的過程，在速度上要由于iPhone 6的，而三星Note 4需要整個手指都能覆蓋到Sensor上，所以對姿勢還是比較挑剔的。
手機支付問題
對于指紋識別功能，只是一個單純的指紋解鎖這個相信很多人是不滿意的，蘋果的Apple Pay就為中國的指紋解鎖開啟了一扇大門，那現在指紋支付方面都到了何種地步了？
從表中我們可以發現，三星Note 4與華為Mate 7都為開通自家應用商店指紋支付功能，而只有華為Mate 7支持支付寶指紋支付（三星S5現也已經支持），iPhone 6與魅族MX4 Pro只是支持其自家應用商店，而魅族表示對于支付寶的支持還需要半年左右；微信指紋支付方面目前還未有所動靜。
蘋果選擇開放了Touch ID的接口，并推出了Apple Pay，在美國已經支持了多種支付方式，但是目前在中國卻是沒有太大起色，而國內魅族華為都在有著進一步的發展，魅族相信很快就能夠支持支付寶指紋支付 了，而微信支付在明年也望開通指紋支付功能。在國內，國產廠商在指紋支付方面應該會走在蘋果前面。
總結
這篇文章，筆者從提供指紋識別方案的公司、指紋識別原理、安全性以及其他方面進行了詳細的解析，相信朋友們對指紋識別也有了一定的了解。指紋識別發展到今日，之后會在支付上進一步的發展，國內廠商的飛速發展會使得手機行業進步更快，這對消費者而言，也是一個很好的消息，相信在不久的將來，指紋支付將會取代 密碼付款。
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