看到iPhone5S/5C,不少朋友都觉得苹果似乎变不出啥新花样了，居然也跟诺记玩起彩壳概念。其实非也，iPhone5S强大的是它的新花招Touch ID指纹辨识功能，它被誉为开创了手机生物验证的新时代，未来将可能在辨识技术上占有一席之地。那这个名为“Touch ID 传感器”有什么过人之处呢？


Touch ID，新在哪
　　谈到指纹识别，相信不少朋友都不以为然，早在数年前，笔记本电脑就支持指纹辨识，体验还不怎么样，常常无法识别指纹，或者需要用户洗干净手后它才能读取指纹信息。
　　的确，以前笔记本使用的指纹系统属于光学识别系统，实现较为简单：我们可以把它视为缩小的数码相机，通过影像来捕捉到指纹的图片，然后和设置时录入的参照图片相匹配。但光学指纹识别系统由于光不能穿透皮肤表层，只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，因此识别率并不高。如果用户手指上粘了较多的灰尘，可能就会出现识别出错的情况。安全方面也不太令人满意，如果人们按照手指做一个指纹手模，也可通过识别系统。当然，针对光学识别缺点，目前笔记本电脑也开始采用第二代指纹识别系统——电容式指纹采集，电子信号可穿过手指的表面和死性皮肤层而达到手指皮肤的真皮层，直接读取指纹图案，改变以前指纹识别容易出错和不稳定的缺点。
　　不过，你完全不能以传统眼光来看待苹果的Touch ID指纹识别技术，因为Touch ID有着不少新意。


　　首先，iPhone 5s 内置的 Touch ID 采用了一个精度为500ppi的感应器，能够全方位的扫描指纹。和Thinkpad笔记本指纹识别不同的是，iPhone 5s的指纹识别是360°的，你不需要把手指摆正，再从上往下滑动手指，只需要把手指很随意的放上去，几乎都可以被识别。当然在这看似简单的背后但蕴含都会极高的技术含量：Touch ID指纹读取做了两层验证。 


　　第一层验证，借助了一个指纹电容传感识别感应器提高识别率。它通过人体带有的微电场与电容传感器间形成微电流，通过指纹的波峰波谷与感应器之间的距离形成电容的高低差，从而描绘整个接触面的指纹图像，然后通过模式识别算法进行处理。这个跟我们现有手机的电容屏实现类似。
　　而且为了提高识别效果，Touch ID还引入了无线射频。射频技术是将一个低频的射频信号发射到真皮层。因为人体细胞液是导电的，读取真皮层的电场分布而获得整个真皮层最精确的图像。因为指纹的沟和脊的部分电场强弱的不同，所以传感器能获得很完整的图像，甚至人的汗孔。射频电波会直接检测皮肤下方的活体组织，而不是直接去扫皮肤表面。

　　此外，Touch ID外面有一个驱动环,由它将射频信号发射出来，然后水晶石下面的感应组件读取从真皮层反射回来的信号，形成一幅指纹图像。之后用模式识别算法进行图像增强，计算方向图，二值化处理，然后细化等一系列非常复杂的过程，形成指纹图像或者模板。再次提高指纹识别率。 

 

　　当然，物无完物，Touch ID传感器也有使用局限性。如果手上有水，或汗液过多都会对传感器产生影响。因为水或者汗液是导电的，会影响电场分布，以致于获得的图像很差，影响识别效果。此外，如果拇指在某些外科手术之后留下伤疤的话，Touch ID功能也不能正常识别指纹。好在苹果考虑到了这个情况：Touch ID用户可扫描最多5个手指的指纹，用于登录iPhone 5s。
　　小贴士：网上有个段子：“下班路上歹徒抢走5s，随后他又回来割了我的手指，我哭了。我知道他会再回来，因为他割错了。”实际上，断指在离开肉身后表面电气特性会发生变化，导致Touch ID读出的指纹残缺，所以没办法匹配。



Touch ID 传感器，安全吗？
　　指纹辨识系统，最大功能在于信息安全的提升，不过这项系统的搭载却有不少疑虑。而苹果对于这项指纹辨识，也在安全上下了一番苦心。
　　首先，系统数据库中的指纹资料并不是一张完整图样，而一串经过加密的数字资料（也叫数字式的模版template），同时Touch ID不会将已扫描的用户指纹存储在传感器中，或远程存储在iCloud云存储服务中。而是把加密的指纹数据存储到A7芯片的secure Enclave中，并且会被独立保存，只有Touch ID传感器才能访问，其它软件均无权读取。




    谈到Secure Enclave，就不得不提一下ARM的TrustZone 安全技术。TrustZone技术被紧密地整合到了A7处理器，而且通过AMBA AXI总线和特定TrustZone System IP扩展到整个系统，可以保证内存、加密模块、键盘、屏幕和传感器等外设的安全，令其免受软件攻击。而Secure Enclave就是苹果公司定制的高度优化TrustZone版本。Secure Enclave这种基于硬件架构的安全性是非常稳固的，因此若想访问储存在Secure Enclave内的信息，就需要在硬件破解上耗费大量心血。另外，若想使用Touch ID，用户还必须创建一个密码，以防出现什么问题。如果手机重启或48个小时未解锁，只有这个密码可以解锁手机，这就让手机的安全性多了一层保障。


体验，只是第一步
　　随着智能手机这个私人电脑储存的个人信息、社交以及工作数据越来越丰富，iPhone 5s 引入的指纹解锁技术对安全而言颇有意义。因为你无须一次次地输入解锁密码或图像密码（谁知道旁边有没有不怀好意的人在偷看呢），即使手机丢了，数据也还是相对安全的，本人以外的指纹手机是识别不了的。
　　当然，Touch ID 能做的并不只是解锁设备和授权iTunes、App Store 的购买。未来苹果肯定会大加利用这一功能，如与Passbook结合来增加Passbook的安全性和身份验证，从而建立一个全套数字钱包，来和谷歌、Isis和Paypal这些公司相竞争。Passbook能够存储门票，通行证和优惠券，并根据地点数据来正确地显示他们。由于iTunes商店目前拥有近6亿张活跃的信用卡，所以不难想象苹果会让消费者在Passbook当中存储自己的卡片。这时Touch ID指纹认证无疑会给予用户一种非常安全的感觉，从而帮助该平台采纳率的提升。


写在最后
　　虽然Touch ID将智能手机的体验带进了一个更高的层次，但通过观察苹果前一代的核心卖点——Siri的发展路程来看，Touch ID还有很长的路要走。Touch ID究竟能发挥出多大的潜力，我们拭目以待。


延伸阅读
Touch ID值三亿多刀
　　你可知道苹果为Touch ID这个小小的技术花了多少钱？一共是花了3.56亿美元——在2012年7月苹果以此价钱直接收购了Authentec公司：Authenec的主打技术是指纹射频识别技术，而之前Authentec收购的upek是基于电容式的指纹射频识别技术。因此，以后别家想使用Touch ID类似技术，那就要看苹果的心情了。


摩托罗拉早用了指纹识别


　　iPhone5S并不是首款支持指纹识别的智能手机。早在2011年摩托罗拉推出的Atrix 4G智能手机就加入了AuthenTec指纹识别传感器，但这款设备的销量令人失望，该功能最后也被从该系列中拿掉。