MK
摩柯社区 - 一个极简的技术知识社区
AI 面试

Objective-C中的Touch ID与Face ID身份验证

2024-09-096.6k 阅读

一、Touch ID 与 Face ID 简介

（一）生物识别技术背景

在当今数字化时代，信息安全至关重要。传统的密码认证方式存在诸多弊端，比如用户容易遗忘密码，而且密码可能被暴力破解、窃取等。生物识别技术应运而生，它利用人体固有的生理特性（如指纹、面部特征等）和行为特征（如笔迹、声音等）来进行个人身份的鉴定。其中，Touch ID（指纹识别）和 Face ID（面部识别）是苹果设备上广泛应用的两种生物识别技术，为用户提供了便捷且安全的身份验证方式。

（二）Touch ID 概述

Touch ID 是苹果公司推出的指纹识别技术，首次在 iPhone 5s 上亮相。它允许用户通过将手指放在设备的主屏幕按钮（iPhone 8 及更早机型）或电源按钮（iPhone SE（第二代）及更新机型）上进行身份验证。Touch ID 技术通过高精度的传感器扫描指纹的独特纹路，将其转化为数字数据，并与设备中预先存储的指纹模板进行比对。如果比对成功，设备就会确认用户身份，允许访问受保护的内容或执行特定操作。

（三）Face ID 概述

Face ID 是苹果公司在 iPhone X 上首次引入的面部识别技术。它利用原深感摄像头系统，通过投射 30,000 多个不可见的点到用户面部，绘制出精确的面部深度图，并捕捉面部的 2D 图像。这些数据被发送到设备的安全隔区进行处理，生成面部识别数据。当用户尝试通过 Face ID 进行身份验证时，设备会实时捕捉面部数据并与之前存储的面部识别数据进行比对。Face ID 不仅能识别用户的正面面部，还能在一定角度范围内识别，且具备一定的抗欺骗能力，比如照片、面具等都无法骗过它。

二、Objective - C 中使用 Touch ID 与 Face ID 的框架与权限

（一）LocalAuthentication 框架

在 Objective - C 中，要实现 Touch ID 与 Face ID 身份验证，需要使用 LocalAuthentication 框架。这个框架提供了与设备本地身份验证机制交互的接口。通过 LocalAuthentication 框架，开发者可以轻松地调用 Touch ID 或 Face ID 进行身份验证，而无需深入了解生物识别技术的底层实现细节。

在项目中使用 LocalAuthentication 框架，首先需要在 ViewController.h 文件中导入该框架：

#import <LocalAuthentication/LocalAuthentication.h>

（二）权限请求

在使用 Touch ID 或 Face ID 之前，必须请求用户授权。苹果公司非常重视用户隐私，因此在应用尝试使用生物识别技术时，系统会弹出标准的授权对话框，向用户解释应用要使用生物识别技术的目的。

在代码中，可以通过以下方式请求权限：

LAContext *context = [[LAContext alloc] init];
NSError *error = nil;
if ([context canEvaluatePolicy:LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics error:&error]) {
    // 设备支持生物识别技术，并且权限请求成功
} else {
    // 处理权限请求失败的情况，如设备不支持生物识别，或者生物识别功能未开启等
    switch (error.code) {
        case LAErrorBiometryNotAvailable:
            NSLog(@"设备不支持生物识别技术");
            break;
        case LAErrorBiometryNotEnrolled:
            NSLog(@"用户未在设备中录入生物识别数据（指纹或面部数据）");
            break;
        case LAErrorUserCancel:
            NSLog(@"用户取消了权限请求");
            break;
        case LAErrorUserFallback:
            NSLog(@"用户选择使用密码而不是生物识别");
            break;
        default:
            NSLog(@"权限请求失败，错误码：%ld", (long)error.code);
            break;
    }
}

三、Objective - C 中实现 Touch ID 身份验证

（一）基本流程

  1. 创建 LAContext 对象，用于与本地身份验证机制进行交互。
  2. 检查设备是否支持 Touch ID 以及是否有权限使用。
  3. 设置身份验证的理由，这个理由会显示在系统弹出的身份验证对话框中，告知用户为什么应用需要进行身份验证。
  4. 调用 evaluatePolicy:localizedReason:reply: 方法进行身份验证，在回调中处理验证结果。

（二）代码示例

以下是一个完整的使用 Touch ID 进行身份验证的代码示例：

#import "ViewController.h"
#import <LocalAuthentication/LocalAuthentication.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 创建 LAContext 对象
    LAContext *context = [[LAContext alloc] init];
    NSError *error = nil;
    if ([context canEvaluatePolicy:LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics error:&error]) {
        // 设置身份验证理由
        NSString *reason = @"通过 Touch ID 验证您的身份以访问此功能";
        [context evaluatePolicy:LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics localizedReason:reason reply:^(BOOL success, NSError * _Nullable error) {
            if (success) {
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"验证成功" message:@"您已通过 Touch ID 成功验证身份" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
                    UIAlertAction *okAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"确定" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];
                    [alertController addAction:okAction];
                    [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
                });
            } else {
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"验证失败" message:@"Touch ID 验证失败，请重试" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
                    UIAlertAction *okAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"确定" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];
                    [alertController addAction:okAction];
                    [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
                });
                switch (error.code) {
                    case LAErrorAuthenticationFailed:
                        NSLog(@"身份验证失败，可能是指纹不匹配");
                        break;
                    case LAErrorUserCancel:
                        NSLog(@"用户取消了身份验证");
                        break;
                    case LAErrorUserFallback:
                        NSLog(@"用户选择使用密码而不是 Touch ID");
                        break;
                    case LAErrorSystemCancel:
                        NSLog(@"系统取消了身份验证，例如设备被锁定");
                        break;
                    case LAErrorPasscodeNotSet:
                        NSLog(@"设备未设置密码");
                        break;
                    case LAErrorBiometryLockout:
                        NSLog(@"生物识别尝试次数过多，已被锁定");
                        break;
                    case LAErrorBiometryNotAvailable:
                        NSLog(@"设备不支持 Touch ID");
                        break;
                    case LAErrorBiometryNotEnrolled:
                        NSLog(@"用户未录入指纹");
                        break;
                    default:
                        NSLog(@"身份验证失败，错误码：%ld", (long)error.code);
                        break;
                }
            }
        }];
    } else {
        // 处理设备不支持或权限问题
        switch (error.code) {
            case LAErrorBiometryNotAvailable:
                NSLog(@"设备不支持 Touch ID");
                break;
            case LAErrorBiometryNotEnrolled:
                NSLog(@"用户未录入指纹");
                break;
            case LAErrorUserCancel:
                NSLog(@"用户取消了权限请求");
                break;
            case LAErrorUserFallback:
                NSLog(@"用户选择使用密码而不是 Touch ID");
                break;
            default:
                NSLog(@"权限请求失败，错误码：%ld", (long)error.code);
                break;
        }
    }
}

@end

在上述代码中，首先创建了 LAContext 对象，并检查设备是否支持 LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics 策略（即 Touch ID 或 Face ID，这里优先使用 Touch ID）。如果支持且权限请求成功，设置身份验证理由并调用 evaluatePolicy:localizedReason:reply: 方法进行验证。在回调中，根据验证结果显示相应的提示框，并处理不同的错误情况。

四、Objective - C 中实现 Face ID 身份验证

（一）与 Touch ID 的共性与差异

Face ID 的实现与 Touch ID 有很多共性，同样需要使用 LocalAuthentication 框架，并且基本流程也是创建 LAContext 对象、检查权限、设置理由并进行验证。主要差异在于，当设备支持 Face ID 且用户录入了面部数据时，系统会优先使用 Face ID 进行身份验证。如果设备不支持 Face ID 或用户未录入面部数据，才会考虑其他身份验证方式（如 Touch ID 或密码）。

（二）代码示例

以下代码展示了如何在 Objective - C 中实现 Face ID 身份验证：

#import "ViewController.h"
#import <LocalAuthentication/LocalAuthentication.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    LAContext *context = [[LAContext alloc] init];
    NSError *error = nil;
    if ([context canEvaluatePolicy:LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics error:&error]) {
        NSString *reason = @"通过 Face ID 验证您的身份以访问此功能";
        [context evaluatePolicy:LAPolicyDeviceOwnerAuthenticationWithBiometrics localizedReason:reason reply:^(BOOL success, NSError * _Nullable error) {
            if (success) {
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"验证成功" message:@"您已通过 Face ID 成功验证身份" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
                    UIAlertAction *okAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"确定" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];
                    [alertController addAction:okAction];
                    [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
                });
            } else {
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:@"验证失败" message:@"Face ID 验证失败，请重试" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
                    UIAlertAction *okAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"确定" style:UIAlertActionStyleDefault handler:nil];
                    [alertController addAction:okAction];
                    [self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
                });
                switch (error.code) {
                    case LAErrorAuthenticationFailed:
                        NSLog(@"身份验证失败，可能是面部识别不匹配");
                        break;
                    case LAErrorUserCancel:
                        NSLog(@"用户取消了身份验证");
                        break;
                    case LAErrorUserFallback:
                        NSLog(@"用户选择使用密码而不是 Face ID");
                        break;
                    case LAErrorSystemCancel:
                        NSLog(@"系统取消了身份验证，例如设备被锁定");
                        break;
                    case LAErrorPasscodeNotSet:
                        NSLog(@"设备未设置密码");
                        break;
                    case LAErrorBiometryLockout:
                        NSLog(@"生物识别尝试次数过多，已被锁定");
                        break;
                    case LAErrorBiometryNotAvailable:
                        NSLog(@"设备不支持 Face ID");
                        break;
                    case LAErrorBiometryNotEnrolled:
                        NSLog(@"用户未录入面部数据");
                        break;
                    default:
                        NSLog(@"身份验证失败，错误码：%ld", (long)error.code);
                        break;
                }
            }
        }];
    } else {
        switch (error.code) {
            case LAErrorBiometryNotAvailable:
                NSLog(@"设备不支持 Face ID");
                break;
            case LAErrorBiometryNotEnrolled:
                NSLog(@"用户未录入面部数据");
                break;
            case LAErrorUserCancel:
                NSLog(@"用户取消了权限请求");
                break;
            case LAErrorUserFallback:
                NSLog(@"用户选择使用密码而不是 Face ID");
                break;
            default:
                NSLog(@"权限请求失败，错误码：%ld", (long)error.code);
                break;
        }
    }
}

@end

可以看到，这段代码与 Touch ID 的实现代码几乎相同，只是在实际运行时，如果设备支持 Face ID 且用户已录入面部数据，系统会自动使用 Face ID 进行身份验证。错误处理部分也与 Touch ID 类似，只是错误原因可能针对 Face ID 的特定情况，比如面部数据未录入、设备不支持 Face ID 等。

五、高级应用场景与注意事项

（一）高级应用场景

  1. 应用内敏感操作保护：在金融类应用中，当用户进行转账、修改重要信息等敏感操作时，可以使用 Touch ID 或 Face ID 进行身份验证，增强操作的安全性。例如，一款银行应用在用户发起大额转账时，调用生物识别技术进行身份验证，只有验证通过才能完成转账操作。
  2. 隐私数据访问控制：对于一些包含用户隐私数据的应用，如密码管理应用、健康数据应用等，可以通过 Touch ID 或 Face ID 限制对隐私数据的访问。只有用户通过生物识别验证后，才能查看或编辑这些敏感数据。

（二）注意事项

  1. 错误处理的完整性：在实现生物识别身份验证时，要全面处理各种可能的错误情况。不仅要处理身份验证失败的情况，如指纹或面部识别不匹配，还要处理权限问题、设备不支持、用户取消等多种情况。确保应用在任何情况下都能给用户提供友好的提示，引导用户正确操作。
  2. 用户体验优化：虽然生物识别技术提供了便捷的身份验证方式，但在应用中使用时，要注意不要过度频繁地要求用户进行验证，以免影响用户体验。例如，在用户短时间内多次执行相似操作时，可以适当放宽验证频率，通过其他方式（如短时间内的会话保持）来确保安全性。
  3. 兼容性考虑：不同型号的苹果设备对 Touch ID 和 Face ID 的支持情况不同。在开发应用时，要充分考虑兼容性，确保应用在各种支持生物识别技术的设备上都能正常运行。同时，也要提供备用的身份验证方式（如密码），以满足设备不支持生物识别或生物识别功能出现故障时用户的使用需求。

在 Objective - C 中实现 Touch ID 与 Face ID 身份验证，为开发者提供了强大的安全功能。通过合理运用 LocalAuthentication 框架，处理好权限请求、身份验证流程以及各种错误情况，开发者可以为用户打造安全、便捷的应用体验。同时，在高级应用场景中充分发挥生物识别技术的优势，并注意相关的注意事项，能够进一步提升应用的质量和用户满意度。无论是保护用户隐私数据，还是确保应用内敏感操作的安全性，Touch ID 与 Face ID 身份验证都有着广阔的应用前景。