تشهد صناعة الهواتف الذكية العاملة بنظام التشغيل “أندرويد” توسعا متسارعا في توظيف تقنيات التعرف الحيوي، وفي مقدمتها مستشعرات بصمات الأصابع التي تحولت إلى إحدى أهم واجهات تأمين الأجهزة والتحقق من هوية المستخدم، فقد تجاوز استخدامها وظيفة إلغاء قفل الشاشة لتدخل في منظومة أوسع تشمل المصادقة على التطبيقات، وحماية البيانات الشخصية، وتأكيد العمليات المصرفية، وإجراء المدفوعات الإلكترونية.

يستند هذا الانتشار إلى قدرتها على الجمع بين سهولة الاستخدام وسرعة التحقق، مقارنة بالأساليب التقليدية القائمة على كلمات المرور والرموز السرية.
وتستند الحماية البيومترية في الهواتف الذكية إلى مبدأ يقوم على تحويل السمات الحيوية للمستخدم إلى بيانات رقمية تستخدم للمطابقة، بدلا من تخزين البصمة بوصفها صورة يمكن استرجاعها وإعادة استخدامها، وتكتسب هذه الآلية أهمية أمنية خاصة؛ لأن البيانات البيومترية تختلف عن كلمات المرور في طبيعتها؛ فالمستخدم يستطيع تغيير كلمة المرور إذا تعرضت للاختراق، بينما تظل السمات الحيوية الأساسية، كالبصمة، مرتبطة به طوال حياته، ومن ثم، فإن حماية القالب البيومتري وآليات معالجته تمثل جزءا أساسيا من أمن الهوية الرقمية.
وتشير البنية الأمنية المعتمدة في الأجهزة الحديثة إلى أنّ بيانات البصمة لا تعامل عادة باعتبارها ملفا عاديا متاحا لنظام التشغيل أو للتطبيقات؛ إذ تُعالج ضمن مكونات أمنية معزولة، غالبا داخل “بيئة التنفيذ الموثوقة” (Trusted Execution Environment)، أو في مكونات عتادية مخصصة للأمان بحسب تصميم الجهاز، ويقوم هذا الفصل بين البيانات البيومترية وطبقات النظام العادية على تقليص مساحة الهجوم ومنع التطبيقات من الوصول المباشر إلى القالب البيومتري، كما تتكامل هذه البنية مع آليات الحماية التي يوفرها نظام “أندرويد”، ومن بينها سياسات العزل والتحكم في الصلاحيات وآليات الحماية المستندة إلى SELinux.
وبموجب هذا التصميم، لا تحتاج التطبيقات إلى معرفة البصمة نفسها حتى تستفيد من المصادقة البيومترية؛ إذ يقتصر ما تحصل عليه – عادة – على نتيجة عملية التحقق، أي نجاح المطابقة أو فشلها، ويشكّل هذا الفصل بين عملية التعرف والجهات المستفيدة منها إحدى الركائز الأساسية لحماية الخصوصية؛ لأنه يقلل من احتمالات استخدام البيانات البيومترية خارج الغرض الذي جمعت من أجله، كما أن معالجة هذه البيانات محليا داخل الجهاز تحد من الحاجة إلى نقلها إلى خوادم خارجية أو تخزينها في السحابة.
وتتفاوت البنية العتادية لمستشعرات البصمة باختلاف الشركات والأجهزة، ويمكن تصنيف أبرز التقنيات المستخدمة إلى ثلاثة أنماط رئيسية، هي المستشعرات الضوئية والسعوية وفوق الصوتية، ولكل منها خصائص مختلفة من حيث آلية الالتقاط والدقة ومقاومة محاولات التزييف.
تعتمد المستشعرات الضوئية، المستخدمة على نطاق واسع خصوصا في مستشعرات البصمة المدمجة تحت الشاشة، على إضاءة سطح الإصبع والتقاط صورة لتفاصيل البصمة بواسطة مستشعر تصوير صغير، وتمتاز هذه التقنية بسهولة دمجها في تصميمات الهواتف الحديثة وتكلفتها المناسبة لمجموعة واسعة من الأجهزة، غير أنّ طبيعتها التصويرية تجعل جودة عملية التعرف مرتبطة بعوامل عدة، منها جودة المستشعر والإضاءة ونظافة سطح الإصبع، فضلا عن مستوى الحماية الذي يضيفه النظام لمواجهة محاولات محاكاة البصمة.
أمّا المستشعرات السعوية، فهي تعمل من خلال قياس التغيرات في المجال الكهربائي الناشئة عن التلامس بين سطح المستشعر وتضاريس الجلد، وتتيح هذه الآلية بناء تمثيل رقمي لتفاصيل البصمة اعتمادا على الفروق الكهربائية بين النتوءات والمناطق المنخفضة في الجلد، وقد أثبتت هذه المستشعرات حضورا واسعا في الهواتف والأجهزة الإلكترونية بسبب سرعتها ودقتها، مع اعتماد مستويات مختلفة من تقنيات كشف الحيوية للتقليل من فرص استخدام نماذج اصطناعية لمحاكاة البصمة.
وتستخدم المستشعرات فوق الصوتية موجات صوتية عالية التردد لقراءة تفاصيل البصمة وتحليل تضاريس الجلد، وتتيح هذه التقنية التقاط معلومات أعمق من مجرد الصورة السطحية، الأمر الذي يمنحها قدرة متقدمة على التعامل مع بعض الظروف التي قد تؤثر في المستشعرات البصرية، مثل وجود الرطوبة أو الأوساخ على سطح الإصبع، كما تسمح طبيعة الاستشعار فوق الصوتي بإنتاج تمثيل أكثر تفصيلا لبنية البصمة، وهو ما يجعلها من التقنيات المتقدمة في مجال المصادقة البيومترية المدمجة في شاشات الهواتف، غير أنّ ارتفاع مستوى التطور التقني لا يعني الوصول إلى حصانة مطلقة، فقد أظهرت أبحاث أمنية أن أنظمة التعرف البيومتري يمكن أن تصبح هدفا لهجمات تستغل طبيعة المطابقة الاحتمالية التي تقوم عليها هذه الأنظمة.
في هذا السّياق، كشفت دراسة لباحثين من جامعة تشجيانغ ومختبرات “تنسنت” عن هجوم أطلق عليه اسم BrutePrint، يقوم على استغلال بعض نقاط الضعف في آليات المصادقة البيومترية بهدف زيادة احتمالات الوصول إلى تطابق مقبول بعد عدد كبير من المحاولات.
ويستفيد هذا النوع من الهجمات من حقيقة أن أنظمة التعرف على البصمات لا تبحث دائما عن تطابق رياضي مطلق بين نموذجين، وإنما تعتمد على درجة تشابه تسمح باتخاذ قرار احتمالي بشأن هوية المستخدم، ولذلك يمكن للمهاجم، في ظروف محددة، محاولة استغلال هامش القبول وإرسال عدد كبير من العينات التجريبية، مع البحث عن ثغرات في آليات تحديد عدد المحاولات الفاشلة أو في عملية إدارة النتائج البيومترية.
ومع ذلك، فإنّ قابلية تنفيذ مثل هذه الهجمات ترتبط بمجموعة من الشروط التقنية والمادية، ولا تعني أن أي هاتف ذكي يمكن اختراقه بهذه الطريقة بمجرد امتلاك نسخة من البصمة؛ فالهجوم يتطلب – في العادة – الوصول الفيزيائي إلى الجهاز، وامتلاك تجهيزات وبرمجيات مناسبة، والاستفادة من خصائص معينة في المستشعر أو منظومة المصادقة، كما أن اختلاف الشركات المصنعة وإصدارات النظام وتصميمات العتاد يجعل قابلية استغلال الثغرات متفاوتة من جهاز إلى آخر.
وتكشف هذه المعطيات أن أمن البصمة الرقمية لا يعتمد على المستشعر وحده، وإنما على سلسلة متكاملة من الطبقات الأمنية تبدأ من تصميم العتاد وتمتد إلى البرمجيات ونظام التشغيل وآليات تخزين القوالب البيومترية وإدارة المحاولات الفاشلة، كما تشمل هذه الحماية تقنيات كشف الحيوية، والتشفير، والعزل العتادي، والتحكم في الصلاحيات، وتحديثات النظام والبرامج الثابتة.
وتزداد أهمية هذا التكامل في ظل اتساع نطاق استخدام المصادقة البيومترية؛ فالبصمة لم تعد مجرد وسيلة لفتح الهاتف، وإنما أصبحت مفتاحا للوصول إلى منظومة واسعة من الخدمات والبيانات الحساسة، ولذلك فإن اختراق آلية المصادقة لا يمثل مشكلة تقنية محدودة، بحكم أنه يمكن أن يتحول إلى مدخل نحو بيانات شخصية ومالية واتصالات خاصة، بحسب مستوى الصلاحيات التي يحوزها الجهاز.
وتفرض التطورات المستحدثة إعادة النظر في مفهوم «الحصانة البيومترية»؛ فالبصمة توفر مستوى مرتفعا من الراحة والأمان العملي، لكنها لا ينبغي أن تعامل باعتبارها بديلا مطلقا عن جميع طبقات الحماية الأخرى، وتظل الرموز السرية القوية، وتحديث نظام التشغيل، واستخدام المصادقة متعددة العوامل في الخدمات الحساسة، وضبط التطبيقات والأذونات، عناصر أساسية في بناء منظومة دفاع متكاملة.
في المحصلة، تكشف المنظومة البيومترية الحديثة عن انتقال أمني مهم من حماية الجهاز بكلمة مرور إلى بناء هوية رقمية مرتبطة بخصائص جسدية فريدة، وقد أسهم هذا الانتقال في جعل عملية المصادقة أسرع وأكثر انسيابية، لكنه – في الوقت نفسه – نقل جزءا من المعركة الأمنية إلى فضاء أكثر تعقيدا يتعلق بكيفية التقاط السمات الحيوية وتمثيلها وتخزينها والتحقق منها، ومن هنا، فإن مستقبل أمن الهواتف الذكية لن يرتبط بتطوير مستشعرات أكثر دقة فحسب، وإنما بقدرة الشركات على بناء منظومات متعددة الطبقات تجعل تجاوز إحدى حلقات الحماية غير كاف للوصول إلى هوية المستخدم وبياناته.