1 前言 

　　指纹识别技术是众多生物特征识别技术中的一种，可用的生物特征识别技术有指纹、人脸、声纹、虹膜等，指纹是其中应用最为广泛的一种。指纹在人体生物特征中唯一性非常好，仅在理论上有重合的可能，概率在一百五十亿分之一，而且指纹识别算法软件经过了近二十年的发展，已经是成熟的产业。目前指纹识别技术已广泛应用到日常消费品中，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、智能门锁、门禁等，主流的指纹识别技术可大致划分为电容式、光学式及超声波式三种，识别方式有按压式和滑动式，消费品中应用最广泛的是电容式指纹识别。

　　2019年，北京市、天津市、河北省三地消费者协会联合公布了网售智能门锁的测试结果，其中利用假指纹可将智能门锁轻易解锁成为热门话题，甚至引起行业和用户恐慌，且利用指纹膜解锁手机的新闻时有发生，引发人们对指纹识别安全可靠性的讨论。经调查发现，在网络购物平台上有大量硅胶指纹膜售卖，主要目的是方便购买者考勤代打卡，普通消费者可轻易获得，因此我们利用购买的指纹膜材料制作指纹膜，对日常带有指纹识别功能的消费品进行测试，评估指纹解锁的安全风险。

　　2 电容硅胶指纹膜解锁智能手机 

　　将拇指和食指的指纹录入手机中，用已录入指纹的手指分别解锁手机，验证指纹已成功录入。将制作好的电容硅胶指纹膜（图1）放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，观察手机是否能成功解锁。若手机为滑动解锁，则将硅胶指纹膜的顶端放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，用其他手指推动指纹膜缓慢向下滑动，观察手机是否能成功解锁，每个指纹膜重复解锁20次。

图1电容硅胶指纹膜

　　测试结果如下表：

表1 指纹膜解锁手机结果

注：未：没有解开；一次：1次测试即解开；多次：2次以上测试解开

　　手机解锁区域主要为屏下光学指纹解锁、后置指纹解锁、Home键指纹解锁，如图2所示。

图2 不同解锁区域

　　指纹解锁区域在Home键的手机分为虚拟Home键，即不可按压却可模拟反馈振动的Home键，和实体Home按键，即需要实际按压或滑动才能解锁。Home键为虚拟按键的手机中，有一款可被指纹膜成功解锁。Home键为实体按键，无论按压式还是滑动式解锁方式均可被指纹膜成功解锁。

　　屏下光学指纹解锁的手机均可被指纹膜成功解锁，解锁成功率高低不一。后置指纹识别的手机均可被指纹膜成功解锁，且试验一次即可解锁成功。

　　样-8的Home键略高于屏幕玻璃，样-9、样-10的Home键略低于屏幕玻璃，如图3所示，因此Home键凹陷不会影响指纹膜解锁手机效果。

图3 Home键对比

　　样-7的解锁方式为Home键滑动式解锁，滑动式需由上至下滑动经过指纹采集区，指纹才能被完整收集，采集过程较为繁琐，因此经过多次试验后才最终被电容指纹膜成功解锁。

　　3 电容硅胶指纹膜解锁平板电脑

　　将拇指和食指的指纹录入平板电脑中，用已录入指纹的手指分别解锁平板电脑，验证指纹已成功录入。将硅胶指纹膜放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，观察平板电脑是否能成功解锁，如图4所示。每个指纹膜重复解锁20次。

图4 Home键指纹解锁

　　本次试验样品为2台平板电脑，指纹解锁区域均在Home键，为实体按键，可被指纹膜成功解锁，且试验一次即可解锁成功。

　　4 电容硅胶指纹膜解锁笔记本电脑 

　　将拇指和食指的指纹录入笔记本电脑中，用已录入指纹的手指分别解锁笔记本电脑，验证指纹已成功录入。将硅胶指纹膜放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，观察笔记本电脑是否能成功解锁。若笔记本电脑为滑动解锁，则将硅胶指纹膜的顶端放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，用其他手指推动指纹膜缓慢向下滑动，观察手机是否能成功解锁，如图5所示。每个指纹膜重复解锁20次。

图5 按压式&滑动式解锁

　　测试结果见表2。

表2 指纹膜解锁笔记本电脑结果

　　按压式指纹解锁的笔记本电脑的指纹识别区域在触控板右侧，均被指纹膜解锁，且第一次就成功解锁。

　　滑动式指纹解锁的笔记本电脑的指纹识别区域在触控板右侧，可被指纹膜解锁，但经过多次试验后才解锁成功，因滑动式指纹识别区域为一长条，面积较按压式指纹识别区域小很多，且需指纹膜由上至下滑动，才能完成指纹识别过程，滑动过程中手指移动的速度和力度会影响图像采集，采集动作对比按压式来说对实验人员的使用技能要求更高。

　　5 电容硅胶指纹膜解锁智能门锁 

　　将拇指和食指的指纹录入智能门锁中，用已录入指纹的手指分别解锁智能门锁，验证指纹已成功录入。将硅胶指纹膜放在指纹识别区域，用未录入的手指（如另一只手的拇指和食指）另按压指纹膜，观察智能门锁是否能成功解锁，如图6所示。每个指纹膜重复解锁20次。

图6 半导体指纹头解锁

　　测试结果见表3。

表3 指纹膜解锁智能门锁结果

　　目前智能门锁的指纹头种类主要有光学指纹头和半导体指纹头两种，半导体指纹头主要包含电容指纹头、半导体压感式指纹头、半导体温度感应指纹头(半导体刮擦式指纹头)、半导体超声波反射式指纹头。其中电容指纹头是现在市面上智能门锁使用最常见的半导体指纹头。

　　本次试验样品为4款智能门锁和2款庭院指纹锁，4款智能门锁和1款庭院指纹锁的指纹头均宣称采用半导体指纹头，均在多次试验后被电容硅胶指纹膜成功解锁，应为电容指纹头。

　　电容硅胶指纹膜放置于指纹头的指纹采集区域的位置对指纹解锁的成功率影响很大，当指纹膜被识别失败，智能门锁提示“无效指纹”后，换不同角度进行第二次尝试可将智能门锁解锁。

　　6 总结 

　　常见带有指纹识别功能的消费品大多数均可被电容硅胶指纹膜解锁，无论指纹识别传感器是光学式还是电容式，识别方式是按压式还是滑动式，均有可能被电容硅胶指纹膜解锁。

　　1）智能手机大多数可被电容硅胶指纹膜成功解锁，解锁成功率高达77%，其中主要的指纹识别方式，如Home键指纹识别、后置指纹识别、屏下光学指纹识别的手机都有被解锁的可能。目前随着全面屏的发展，屏下指纹识别技术得到广泛应用，取消了手机背板打孔和“大下巴”，提升手机颜值，然而仍有可能被电容硅胶指纹膜解锁。

　　2）平板电脑应用指纹解锁功能较少，且多数产品采用电容式指纹识别技术，被电容硅胶指纹膜解锁成功率较高。

　　3）笔记本电脑按压式指纹识别采用电容式指纹识别传感器，可被电容硅胶指纹膜解锁，制作的硅胶指纹膜纹路清晰且与手指凹凸一致，经过多次尝试后，也可成功解锁采用滑动式指纹识别的笔记本电脑。

　　4）智能门锁与门禁的指纹头大多采用电容式指纹传感器，被电容硅胶指纹膜解锁成功率较高。

　　5）通过网购渠道可轻易获得指纹膜制作材料，按说明书制作出电容硅胶指纹膜，但在现实生活中，抓握过的物品上残留的指纹基本上不可能通过本方法被完整复制，因此通过本方法复制指纹发生解锁消费品的概率较低。

　　指纹识别的安全可靠性与消费者的人身财产安全紧密相关，最易引起消费者的关心和社会的关注，指纹识别技术目前仍存在发展优势，希望生产厂家能最大程度地提高个人消费品领域指纹识别模块对指纹假体呈现攻击的防护等级。

　　文章作者：蒋皓静、刘迎春　　　　　　　　　中国标准化研究院产品安全研究所

　　　　　　　刘卫、杨玉斋、史晓文、杨磊　　　中标能效科技（北京）有限公司

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