Pembaca sidik jari dulunya termasuk dalam bidang spionase Hollywood. Barang-barang tersebut berukuran besar dan mahal, hanya diperuntukkan bagi agen rahasia dan perampokan berisiko tinggi. Era itu sudah berakhir. Saat ini, perangkat ini ada dimana-mana. Anda akan menemukannya di kantor polisi, lobi perusahaan, dan di sudut-sudut keyboard PC modern.

Hambatan untuk masuk telah runtuh. Anda dapat membeli pemindai sidik jari USB pribadi dengan harga di bawah $100. Tiba-tiba, desktop atau laptop Anda dilindungi oleh teknologi biometrik yang dulunya dianggap eksotik. Ini menggantikan—atau menggandakan—kata sandi Anda. Anda tidak lagi mengetikkan serangkaian karakter. Anda menekan satu jari.

Tapi bagaimana cara kerjanya? Dan yang lebih penting, apa yang terjadi jika tidak?

Mekanisme Identitas Digital

Sebagian besar pemindai tingkat konsumen ini mengandalkan penginderaan kapasitif. Anggap saja seperti baterai mikroskopis. Sensor tersebut berisi ribuan pelat kapasitor kecil. Saat sidik jari Anda menyentuh kaca, bagian tepi cetakan Anda menyentuh permukaan. Lembah (ruang antar punggung bukit) tidak.

Perbedaan fisik ini menciptakan variasi muatan listrik di seluruh permukaan sensor. Pemindai memetakan pola ini. Itu tidak menyimpan gambar jari Anda. Ia menyimpan representasi matematis dari topografi unik—lingkaran, lingkaran, dan lengkungan yang menjadikan Anda, Anda.

“Sistem tidak menyimpan foto jari Anda. Sistem menyimpan peta punggung bukit dan lembah.”

Ini berbeda dengan pemindai optik yang menggunakan cahaya untuk mengambil gambar. Sensor kapasitif lebih sulit dibodohi dengan foto sederhana, namun sensor tersebut bukannya tidak terkalahkan. Mereka mengukur konduktivitas. Kulit kering dapat menyebabkan kegagalan. Tangan basah dapat menyebabkan pembacaan yang salah. Dan jika sensornya kotor? Anda terkunci.

Bagaimana Keamanan Sidik Jari Dibandingkan dengan Kata Sandi

Mengapa menjauh dari kata sandi? Karena mereka mengerikan. Manusia buruk dalam menciptakan string yang rumit. Kami menggunakannya kembali. Kami menuliskannya di catatan tempel. Kami melupakan mereka.

Pemindai sidik jari menawarkan kemudahan. Anda tidak bisa melupakan jari Anda. Anda selalu memilikinya. Bagi rata-rata pengguna, ini terasa seperti peningkatan. Ini lebih cepat. Itu adalah sentuhan. Rasanya aman.

Tapi ternyata tidak.

Kata sandi adalah rahasia. Sidik jari Anda bersifat publik. Anda meninggalkannya di cangkir kopi, gagang pintu, dan layar ponsel pintar. Setelah kata sandi dicuri, Anda mengubahnya. Bisakah Anda mengubah sidik jari Anda? Tidak.

Ini adalah kelemahan mendasar dalam otentikasi biometrik. Kata sandi adalah sesuatu yang Anda ketahui. Sidik jari adalah sesuatu yang adalah Anda. Jika database yang menyimpan “adalah” dilanggar, kerusakannya bersifat permanen. Tidak ada “reset” untuk identitas Anda.

Dimana Terjadi Kegagalan

Pemindai sidik jari tidaklah sempurna. Mereka gagal karena dua alasan: positif palsu dan negatif palsu.

Positif palsu adalah ketika sistem mengatakan “ya” kepada orang yang salah. Hal ini jarang terjadi pada sistem perusahaan kelas atas tetapi lebih sering terjadi pada unit konsumen yang lebih murah. Negatif palsu adalah ketika sistem mengatakan “tidak” kepada orang yang tepat. Hal ini terjadi jika jari Anda sedikit tidak sejajar, kering, atau kotor.

Bagi penegak hukum, hasil negatif palsu dapat berarti tersangka bebas. Bagi Anda, itu berarti Anda terlambat bekerja karena pemindai Anda tidak mengenali ibu jari Anda.

Lalu ada spoofnya. Bisakah Anda memalsukan sidik jari

Sidik jari bukan sekadar trik evolusi yang keren. Mereka adalah alat yang fungsional. Tonjolan di ujung jari Anda sudah ada jauh sebelum kita perlu membuka kunci ponsel. Nenek moyang kita membutuhkan pegangan. Pola kulit berperan seperti tapak pada ban, menyalurkan keringat dan meningkatkan gesekan. Membantu tangan menggenggam benda dalam kondisi basah atau kering. Keuntungan biologis itulah yang menjadi pendorong utama.

Keunikan punggung bukit tersebut lain ceritanya. Ini sebagian besar karena keberuntungan.

DNA memberikan cetak biru pembentukan kulit pada janin yang sedang berkembang. Tapi itu tidak menentukan pola mikro yang tepat. Detail itu muncul dari kacaunya faktor lingkungan di dalam rahim. Posisi bayi. Kepadatan cairan ketuban. Tekanan terhadap dinding rahim. Variabel acak ini berinteraksi dengan cara yang secara statistik tidak mungkin ditiru. Tidak ada dua orang yang memiliki cetakan yang sama. Bahkan bukan kembar identik.

Keacakan biologis inilah yang menjadikan analisis sidik jari berguna untuk keamanan dan forensik. Mata yang terlatih atau perangkat lunak yang canggih dapat melihat perbedaan kecil antara dua cetakan yang tampak identik dengan mata telanjang.

Pemindai modern mengotomatiskan proses ini. Mereka menangkap pola punggungan dan membandingkannya dengan database. Mereka melakukan ini dengan menggunakan salah satu dari dua teknologi utama: pemindaian optik atau kapasitansi. Keduanya menghasilkan gambar digital dari punggungan gesekan. Namun metode mereka pada dasarnya berbeda.

Mekanisme Pemindaian Optik

Pemindai optik adalah jenis tertua dan paling dikenal. Cara kerjanya mirip dengan pemindai dokumen flatbed atau kamera digital. Komponen intinya adalah Charge Coupled Device (CCD). Ini adalah susunan penginderaan cahaya yang sama yang ditemukan pada camcorder dan DSLR.

CCD terdiri dari ribuan dioda peka cahaya kecil yang disebut photosites. Setiap lokasi foto mengubah foton menjadi sinyal listrik. Sinyal-sinyal ini mewakili piksel. Data kolektif membentuk citra digital.

Berikut adalah bagaimana proses penangkapan sebenarnya terjadi.

Anda meletakkan jari Anda di piring kaca. Rangkaian Light Emitting Diodes (LED) di bawah kaca menerangi jari Anda. Cahaya memantul dari bagian kulit Anda. Lembah di antara punggung bukit menyerap lebih banyak cahaya atau membiarkannya menyebar secara berbeda. CCD menangkap cahaya yang dipantulkan ini.

Hasilnya adalah gambar terbalik. Area yang lebih gelap pada file digital berhubungan dengan tonjolan, yang memantulkan lebih banyak cahaya kembali ke sensor. Area yang lebih terang mewakili lembah.

Namun gambar mentah saja tidak cukup. Pemindai perlu memastikan data dapat digunakan sebelum mencoba mencocokkan hasil cetak dengan catatan yang disimpan. Prosesor menjalankan pemeriksaan kualitas dengan cepat.

Ini menganalisis kegelapan piksel rata-rata. Jika gambar terlalu gelap atau terlalu terang, pemindaian akan ditolak. Sistem kemudian menyesuaikan waktu pemaparan. Ini memungkinkan lebih banyak cahaya masuk atau menghalanginya. Ia mencoba lagi. Perulangan ini berlanjut hingga pencahayaan mencukupi.

Setelah eksposur benar, prosesor akan memeriksa definisi gambar. Ini memindai garis horizontal dan vertikal di seluruh gambar. Sidik jari yang tajam dan jelas akan menunjukkan pergantian yang berbeda antara piksel gelap dan terang di sepanjang garis ini. Jika gambar buram atau kontrasnya rendah, pemindai perlu mencoba lagi.

Hanya ketika gambar sudah tajam dan terekspos dengan benar barulah sistem memulai proses pencocokan.

Mengapa Pemindai Kapasitansi Berbeda

Pemindai kapasitif tidak bergantung pada cahaya. Mereka tidak menggunakan LED atau CCD. Sebaliknya, mereka menggunakan prinsip kapasitansi. Setiap tubuh manusia bersifat konduktif. Pemindai menciptakan jaringan kapasitor mikroskopis pada permukaan kaca.

Saat Anda meletakkan jari Anda pada sensor, punggung dan lembah berinteraksi dengan medan listrik ini secara berbeda. Punggungan tersebut menyentuh kaca, mengubah kapasitansi pada titik-titik tertentu. Lembah-lembah tersebut melayang sedikit di atas permukaan, menciptakan tanda kelistrikan yang berbeda.

Pemindai memetakan perubahan kapasitansi ini. Ini membangun representasi digital jari berdasarkan sinyal listrik, bukan cahaya yang dipantulkan. Cara ini lebih tahan terhadap faktor lingkungan seperti kelembapan atau kotoran pada kaca. Ini juga cenderung lebih tahan lama karena tidak ada lensa optik rumit yang pecah atau tidak sejajar.

Kedua teknologi tersebut memiliki tujuan yang sama: peta digital dengan ketelitian tinggi dari pola punggung bukit unik Anda. Pilihan di antara keduanya sering kali bergantung pada biaya, ukuran, dan lingkungan spesifik di mana pemindai akan digunakan. Unit optik lebih murah untuk diproduksi tetapi bisa lebih besar. Unit kapasitif lebih kecil dan lebih aman, itulah sebabnya mereka mendominasi pasar ponsel pintar saat ini.

Pemindai kapasitif tidak bergantung pada cahaya. Mereka menggunakan listrik.

Anda mendapatkan gambar punggung bukit dan lembah, sama seperti sensor optik, namun mekanismenya sama sekali berbeda. Alih-alih kamera, Anda memiliki serangkaian sel kecil. Setiap sel adalah chip semikonduktor yang berisi dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh lapisan isolasi. Sel-sel ini berukuran mikroskopis. Lebih kecil dari lebar satu tonjolan di jari Anda.

Sistem terhubung ke integrator. Rangkaian ini menggunakan penguat operasional pembalik. Itu adalah campuran kompleks antara transistor, resistor, dan kapasitor. Kami tidak akan mendalami fisika op-amp secara lengkap di sini—itu adalah lubang kelinci. Ketahuilah bahwa penguat mengubah tegangan suplai berdasarkan fluktuasi arus input.

Berikut pengaturannya:
Terminal non-pembalik dibumikan. Terminal pembalik terhubung ke tegangan referensi dan loop umpan balik. Lingkaran umpan balik itu mencakup dua pelat konduktor.

Pelat-pelat itu membentuk kapasitor. Komponen listrik yang menyimpan muatan.

Saat Anda meletakkan jari Anda pada sensor, kulit Anda bertindak sebagai pelat ketiga. Itu terletak di atas isolator. Di lembah, ada kantong udara.

Jarak itu penting. Perubahan kapasitansi berdasarkan jarak antar pelat. Punggungan lebih dekat ke sensor dibandingkan lembah. Oleh karena itu, kapasitor di bawah punggungan menyimpan lebih banyak muatan daripada kapasitor di bawah lembah.

Prosesor menangani pemindaian dalam beberapa langkah:
1. Menutup saklar reset untuk setiap sel. Ini menyebabkan arus pendek pada input dan output untuk menyeimbangkan rangkaian.
2. Ini membuka saklar.
3. Menerapkan muatan tetap ke rangkaian integrator.

Kapasitor terisi daya. Kapasitansi loop umpan balik mempengaruhi tegangan pada input amplifier. Ini menggeser tegangan output. Karena jarak ke jari Anda bervariasi, keluaran tegangan untuk punggungan berbeda dengan tegangan lembah.

Prosesor membaca tegangan ini. Ia memutuskan apakah suatu sinyal mewakili punggung bukit atau lembah. Ini mengulangi hal ini untuk setiap sel dalam array. Hasilnya adalah peta digital sidik jari Anda.

Mengapa Kapasitif Mengalahkan Optik

Keuntungan utamanya adalah keamanan. Pemindai kapasitif memerlukan sidik jari fisik tiga dimensi. Mereka tidak hanya membaca pola terang dan gelap dari suatu kesan visual. Hal ini membuat sistem lebih sulit ditipu dengan cetakan atau foto palsu.

Ada juga manfaat ukuran. Pemindai optik memerlukan unit dan lensa CCD. Mereka besar. Pemindai kapasitif menggunakan chip semikonduktor. Mereka jauh lebih kompak. Inilah sebabnya mengapa Anda melihatnya tertanam di trackpad laptop dan bezel ponsel cerdas.

Minutiae: Sang Penjodoh Sejati

Film berbohong.

Dalam film, analisis sidik jari tampak seperti permainan transparansi yang tumpang tindih. Penyelidik menggeser satu gambar ke gambar lainnya hingga bagian tepinya sejajar. Ini terlihat dramatis. Ini tidak praktis.

Cetakan asli tercoreng. Dua pindaian pada jari yang sama mungkin tidak terlihat sama karena tekanan atau kotoran. Mencoba melapisi seluruh gambar akan membuang-buang daya pemrosesan. Hal ini juga menciptakan area permukaan yang lebih besar untuk pencurian data.

Sebaliknya, sistem membandingkan hal-hal kecil.

Ini adalah titik-titik spesifik pada sidik jari. Penyelidik dan algoritme fokus pada ujung garis punggungan. Atau dimana satu punggung bukit terbelah menjadi dua. Perpecahan itu disebut bifurkasi. Secara kolektif, fitur-fitur ini terkadang disebut sebagai typica.

Perangkat lunak ini menggunakan algoritma kompleks untuk memetakan titik-titik ini. Logikanya mirip dengan mengenali konstelasi berdasarkan posisi relatif bintang. Anda menarik garis di antara hal-hal kecil. Anda mengukur bentuk yang mereka bentuk.

Jika dua cetakan memiliki tiga ujung punggungan dan dua percabangan yang membentuk bentuk yang sama dengan dimensi yang sama, kemungkinan besar akan terjadi kecocokan.

Sistem tidak perlu menemukan setiap titik di kedua cetakan. Ia hanya perlu menemukan pola-pola kecil yang cukup umum untuk melewati suatu ambang batas. Ambang batas tersebut bervariasi tergantung pada pemrograman pemindai.

Ini adalah keseimbangan antara efisiensi dan akurasi. Temukan poin yang cukup. Percayai matematika. Dan semoga jari Anda tetap bersih.

Otentikasi bermuara pada tiga hal: apa yang Anda miliki, apa yang Anda ketahui, dan siapa Anda.

Kebanyakan sistem bersandar pada dua yang pertama. Kartu identitas dengan strip magnetik menutupi “apa yang Anda miliki”. Kata sandi atau PIN menangani “apa yang Anda ketahui”. Tapi sistem biometrik? Mereka menggali “siapa Anda sebenarnya”. Mereka mencari bukti fisik keberadaan Anda—pola tonjolan pada sidik jari Anda, bentuk iris mata Anda, irama unik suara Anda.

Mengapa Sifat Fisik Menang (Biasanya)

Pemindai sidik jari memiliki keunggulan dibandingkan kunci dan kode tradisional. Anda tidak bisa kehilangan sidik jari Anda. Anda tidak akan melupakannya jika Anda stres. Dan tidak seperti kata sandi, yang dapat ditebak atau dipaksakan, pola punggung bukit Anda hampir tidak mungkin ditebak.

Atribut fisik jauh lebih sulit dipalsukan dibandingkan kartu akses.

Itu adalah promosi penjualannya. Secara teori, biologi adalah kunci utama.

Ilusi Tak Terkalahkan

Di sinilah teorinya retak. Sistem biometrik bukannya sempurna. Mereka mempunyai kelemahan.

Pemindai optik sering kali kesulitan membedakan antara jari langsung dan foto beresolusi tinggi. Pemindai kapasitif, yang mengukur sifat kelistrikan kulit Anda, bisa diakali oleh jamur. Jika seseorang mencuri cetakan Anda, mereka dapat menirunya.

Lebih buruk lagi, tekad mengalahkan kenyamanan. Penjahat tidak perlu menebak kode Anda. Mereka bisa mencuri cetakan jari Anda. Beberapa pemindai canggih menggunakan sensor panas atau denyut nadi untuk memverifikasi apakah jari tersebut masih hidup. Namun hal tersebut pun bisa ditipu dengan cetakan gelatin yang diletakkan di atas jari asli. Teknologinya bagus. Itu tidak sempurna.

Cacat Fatal: Anda Tidak Dapat Mengubah Wajah Anda

Bahaya sebenarnya bukanlah pemindai gagal mengenali Anda. Mungkin saja ia mengenali orang yang salah. Atau data Anda dicuri.

Pikirkan tentang hal ini. Jika Anda kehilangan kartu kredit, hubungi bank. Anda mendapat nomor baru. Jika seseorang mencuri PIN Anda, Anda mengubahnya. Ini adalah ketidaknyamanan sementara.

Biometrik bersifat permanen.

Jika seseorang mencuri data sidik jari Anda, Anda akan terjebak dengannya. Selamanya. Anda tidak bisa menumbuhkan jari baru. Anda tidak dapat memperbarui pola iris mata Anda. Setelah templat biometrik tersebut beredar, disusupi dan disalin, Anda rentan seumur hidup. Anda harus benar-benar yakin bahwa setiap salinan telah dimusnahkan sebelum mempercayai sistem lagi. Tidak ada tombol reset untuk tubuh Anda.

Solusi Hibrida

Karena adanya risiko eksistensial ini, mengandalkan biometrik saja adalah tindakan yang sembrono. Sistem yang paling aman menggabungkan metode. Mereka menggunakan autentikasi multifaktor.

Bayangkan sebuah ATM. Anda memerlukan kartu (apa yang Anda miliki) dan PIN (apa yang Anda ketahui). Sistem biometrik bekerja paling baik bila dilapisi dengan kata sandi atau token konvensional. Hal ini menambah penghalang yang sebenarnya dapat diubah jika dikompromikan.

Masa Depan adalah Bio

Meskipun terdapat risiko, penerapan pemindai sidik jari dan sistem biometrik lainnya semakin cepat. Mereka menjadi bagian integral dari kehidupan sehari-hari, menggantikan kunci pada gantungan kunci dan kata sandi di dompet kita.

Kita sedang bergerak menuju dunia di mana tubuh kita adalah identitas kita. Itu nyaman. Ini cepat. Pada dasarnya, ini juga merupakan pertaruhan berisiko tinggi terhadap identitas fisik kita sendiri.

Untuk mengetahui lebih dalam tentang cara kerja sistem ini, lihat dermatoglyphics (studi tentang sidik jari), sistem pengenalan wajah, dan protokol enkripsi. Tautan di bawah ini mengeksplorasi mekanisme di balik keajaiban.

Pertanyaan yang Sering Dijawab

Bagaimana sidik jari dipindai?
Sebuah mesin menangkap gambar pola punggung bukit dan lembah di jari Anda. Gambar ini diubah menjadi template digital. Templat itu disimpan dalam database. Kemudian, dibandingkan dengan pindaian baru untuk identifikasi.

Apakah sidik jari bisa dipalsukan?
Ya. Pemindai optik dan kapasitif dapat tertipu oleh cetakan, foto beresolusi tinggi, atau replika gelatin. Beberapa sistem menggunakan deteksi keaktifan (panas/denyut) untuk mengurangi hal ini, namun penyerang yang gigih dapat melewati banyak pemeriksaan ini.

Mengapa pencurian biometrik lebih buruk daripada pencurian kata sandi?
Kata sandi dapat diatur ulang. Sidik jari tidak bisa. Setelah data biometrik Anda dicuri, data tersebut akan disusupi seumur hidup Anda, tanpa opsi untuk membuat ID biologis baru.

Artikel Terkait HowStuffWorks

  • Cara Kerja Bukti DNA
  • Cara Kerja Sistem Pengenalan Wajah
  • Cara Kerja Enkripsi
  • Cara Kerja Pencurian Identitas
  • Cara Kerja Penguncian Kunci
  • Cara Kerja Kamera Digital
  • Cara Kerja Pemindai
  • Cara Kerja Kapasitor
  • Bagaimana cara kerja kata sandi keamanan?
  • Apa itu “kartu pintar”?

Tautan Hebat Lainnya

  • Analisis Sidik Jari – Dasar-dasar
  • Dermatoglifi
  • Dampak Jari “Gummy” Buatan pada Sistem Sidik Jari
  • Sejarah Sidik Jari
  • Mengambil Sidik Jari