單機非接觸式IC卡門禁系統的改進設計
www.63-hd.com 時間：2012/3/22 來源：門窗幕墻網 作者：www.63-hd.com 點擊：871
摘要：門禁系統是在傳統門鎖基礎上發展起來的智能管理系統。文章介紹了非接觸IC卡和基于校園“一卡通”中的單機式門禁系統。從學校的應用中發現了新的單機門禁系統解決方案，用UML簡單闡述了新的系統的管理軟件的模型。
1非接觸式IC卡
目前，非接觸式IC智能射頻卡(內建MCU，ASIC等)的主流產品主要采用PHILIPS公司的MIFARE技術，已被定為國際標準(ISO／IEC14443IYPEA)。歐洲一些較大的IC卡制造商、IC卡讀寫器制造商和IC卡軟件設計公司等也都以MIFARE技術為標準。
以PHIUPs的S50為例，卡片上內建8KbitEEPROM存儲容量并劃分為16個扇區，每個扇區又劃分為4個數據存儲塊，每個扇區可由多種方式的密碼管理，卡片制造時具有唯一的序列號，沒有重復相同的兩張MIFARE卡片。序列號存在第0扇區的第0塊。IC卡數字模塊主要包括ATR模塊、AntiCollision模塊、SelectApplication模塊、Authentication&AccessControl模塊、Control&ArithmeticUnit控制及算術運算單元、RAM／ROM單元、CryptoUnit數據加密單元、EEPROMINTERFACE／EEPROMMEMORY。其認證過程如圖1所示：
圖1門鎖的認證過程
(A)環由MIFARE1卡片向讀寫器發送一個隨機數據RB；
(B)環由讀寫器收到RB后向MIFARE1卡片發送一個令牌數據TOKENAB，其中包含了讀寫器發出的一個隨機數據RA；
(C)環MIFAREI卡片收到TOKENAB后，對TOKENAB的加密部分進行解密，并校驗第一次由(A)環中Mifare1卡片發出的隨機數RB是否與(B)環中接收到的TOKENAB中的RB相一致；
(D)環如果(C)環校驗是正確的，則MIFARE1卡片向讀寫器發送令牌TOKENBA給讀寫器；
(E)環讀寫器收到令牌TOKENBA后，讀寫器將對令牌TOKENBA中的RB(隨機數)進行解密；并校驗第一次由(B)環中讀寫器發出去的隨機數RA是否與(D)環中接收到的TOKENBA中的RA相一致；
如果上述的每一個環都為“真”，都能夠正確通過驗證，則整個認證過程成功。讀寫器將對卡上的這個扇區進行READ／WRITE等操作。每個塊中的數據可以加密，其算法為DES、RAS，這樣提高了數據的安全性。
2傳統單機門禁系統思想
由于單機門禁系統只需要智能門鎖這一簡單設備，不需要和外界電路連接，不需要布局門框，對升級為智能鎖十分方便，因此應用廣泛。門禁系統由門禁控制器、讀卡器、卡片、電子鎖、管理軟件組成。門禁系統的核心部分是門禁控制器，相當于計算機的CPU，它負責整個系統輸入、輸出信息的處理、儲存和控制。讀卡器(識別儀)負責讀取卡片中數據(生物特征信息)的設備。電控鎖是門禁系統中鎖門的執行部件。管理軟件對進／出人員進行實時監控和查詢，對各門區進行編輯，對系統進行編程，對各突發事件進行查詢。卡片分為設置卡、時間卡、初始化卡，分別設置門鎖密碼、調整門鎖時間、恢復門鎖為初始設置。
其過程一般為：第一步設置門密碼。用管理軟件設置卡的密碼、讀取方式，刷卡后把信息存到鎖控制器中；第二步用管理軟件設置用戶卡，就是在用戶卡的特定扇區和特定塊中存入密碼信息。當用戶刷卡時，讀卡器讀取卡中密碼與存儲器中的密碼相比較，相同就啟動電磁鎖開門，密碼都是通過加密的，外部很難破解。
3單機非接觸式IC卡門禁系統的改進
新方案的改進分為兩個方面：第一是管理軟件端，第二是門禁控制器。所謂改進是要把卡片的序列號存到門控制器的存儲中，控制器負責遍歷存儲器的卡片序列號，判斷是否可以開門。把卡片信息存在鎖中，每次刷卡遍歷存儲器，有與之匹配的就開門，這樣可以自由增減門用戶，不會因為丟失卡而要重新設置門，你只需要把卡片信息從門鎖存儲器中刪除就可以了。
管理軟件的主要功能是設置門卡和時間卡，管理用戶卡的發行、銷毀、統計和考勤。注冊是記錄用戶卡的唯一序列號和用戶信息，它們是一對一的關系。當用戶掛失時，只需要把該用戶信息對應的序列號刪除，重新用設置卡設置門鎖。用專門的設備可以定期讀取刷卡信息以及統計用戶時間。在連有計算機的門禁系統中，這些都很容易實現，但它的投入比較多，而且有可能破壞原建筑的原貌。
單機非接觸式IC卡門禁系統用例圖如圖2所示：
圖2單機非接觸式IC卡門禁系統用例圖
門鎖的設置過程是對門進行初始化操作并設置好門鎖的時間，刷設置卡和存入用戶信息。
用戶卡和開門的過程是刷卡時，門鎖將讀取用戶卡的序列號，序列號保存在0扇區的0塊，是生產時固定的，然后控制器遍歷存儲器，當序列號相同時綠燈亮，啟動電磁鎖開門；否則不能開門。
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