تحلیل کوتاهی از سیستم های کنترل دسترسی مبتنی بر فناوری RFID

　　اتوماسیون، اطلاع رسانی و هوش به نیازهای زمانه تبدیل شده اند. از زمان ورود به قرن بیست و یکم، فناوری بی نهایت و فناوری رایانه ای به تدریج عمیق تر شده اند و صنعت اینترنت اشیاء در حال شکوفایی است. سیستم های کنترل دسترسی مبتنی بر فناوری RFID نمونه خوبی از عملی بودن اینترنت اشیاء هستند. سیستم های کنترل دسترسی را می توان بر اساس روش های شناسایی ورود و خروج به سه دسته اصلی تقسیم کرد: شناسایی رمز عبور؛ شناسایی کارت؛ بیومتریک. تشخیص رمز عبور با تأیید صحت رمز عبور وارد شده، مجوزهای ورود و خروج را تأیید می کند. شناسایی رمز عبور نسبتا امن تر است، اما رمزهای عبور به راحتی فراموش می شوند و نیاز به وارد کردن هر ورودی دارند که کار دشواری است. بیومتریک به شناسایی برخی ویژگی های انسانی اشاره دارد. بیومتریک بسیار امن و راحت است، اما هزینه بالای آن پذیرش آن را دشوار می کند. شناسایی کارت به دو دسته تقسیم می شود: دسته اول از کارت های مغناطیسی استفاده می کند، اما کارت های مغناطیسی ناامن تر، به راحتی فرسوده می شوند و نیاز به مغناطیس مکرر دارند؛ نوع دوم کارت های RFID است که ارزان، آسان برای استفاده، بسیار امن و قابل مدیریت از طریق پایگاه های داده هستند. آن ها عملکرد هزینه عالی و فرصت های مناسبی برای تبلیغات ارائه می دهند.

　　خلاصه اینکه، این مقاله یک سیستم کنترل دسترسی مبتنی بر فناوری RFID را معرفی می کند که کم هزینه و بسیار ایمن است. امکان مشاهده اطلاعات مربوط به سیستم های کنترل دسترسی به صورت بلادرنگ وجود دارد.

　　۱ ساختار کلی و اصل کاری

　　معماری کلی سیستم از دو بخش تشکیل شده است: سیستم مدیریت سرور کامپیوتری بالایی و دستگاه خوان کارت کامپیوتر پایینی. دستگاه کارت خوان پایینی عمدتا از شش بخش تشکیل شده است: منبع تغذیه، کنترلر اصلی، نمایشگر LCD، کارت خوان/ماژول نوشتن، آنتن و ارتباط سریال. در میان آن ها، ماژول کارت خواندن/نوشتن M102GPCV3 از فناوری RF بدون تماس ۱۳.۵۶ مگاهرتز استفاده می کند که قادر به خواندن کارت های MifareOne S50، S70، FM11RF08 و سازگار است. LCD برخی اطلاعات فوری و تاریخ و زمان را نمایش می دهد. پورت سریال برای ارتباط بین کامپیوتر پایین تر و سرور میزبان کامپیوتر استفاده می شود. سیستم مدیریت سرور کامپیوتر میزبان از مدیریت پایگاه داده MySQL استفاده می کند، به طوری که رابط مدیریت خاص از طریق یک صفحه وب نمایش داده می شود.

　　اصل کاری کل سیستم کنترل دسترسی این است: یک نفر، یک کارت و بر اساس شماره سریال کارت، اطلاعات شخصی مربوطه در سیستم مدیریت پایگاه داده ایجاد می شود. هنگام باز کردن در، کارت روی کامپیوتر پایین تر کشیده می شود. کارت خوان کامپیوتر پایین شماره سریال را به سرور کامپیوتر میزبان ارسال می کند، سرور سپس اطلاعات شخصی مربوطه را بر اساس شماره سریال در پایگاه داده جستجو کرده و به کامپیوتر پایین تر ارسال می کند. در عین حال، کامپیوتر پایین داده ها را از بخش ثابت کارت (خوانش کارت) می خواند، داده های خوانده شده را یک به یک با داده های ارسالی کامپیوتر میزبان مقایسه می کند و فقط در صورتی در را باز می کند که داده دقیقا یکسان باشد؛ در غیر این صورت، خطایی روی LCD نمایش داده می شود و در باز نمی شود. تمام اطلاعات فوق برای ذخیره سازی به سیستم مدیریت کامپیوتر میزبان بارگذاری خواهد شد. سیستم مدیریت کامپیوتر بالایی می تواند مجموعه اطلاعات داده توسط کامپیوتر پایینی را تغییر دهد (نوشتن کارت).

　　۲. طراحی سخت افزار سیستم

　　۲.۱ طراحی کلی سخت افزار

　　کنترل کننده اصلی سیستم کنترل دسترسی، تراشه ARM-STM32F103VET6 با هسته Codex-M3 است که با فرکانس ۷۲ مگاهرتز، فلاش روی تراشه ۵۱۲ کیلوبایت کار می کند و شامل چندین کنترلر USART برای اتصال ماژول خواندن/نوشتن RFID و ارتباط با رایانه میزبان است. ماژول خواندن/نوشتن از یک ماژول M102GPCV3 با فرکانس کاری ۱۳.۵۶ مگاهرتز استفاده می کند. برد کنترل اصلی از پورت JTAG برای اشکال زدایی و دانلود برنامه استفاده می کند، در حالی که LM117 ولتاژهای ۳.۳ ولت و ۵ ولت را به برد سیستم می دهد. پورت ورودی/خروجی متصل به LCD 12864 برای نمایش پرامپت ها و تاریخ های مرتبط استفاده می شود. USART1 به ماژول کارت خوان متصل است تا اطلاعات کارت را بخواند، در حالی که USART2 به MAX232 برای ارتباط با رایانه میزبان متصل است.

　　۲.۲ طراحی سخت افزاری ماژول کارت خوان و مدار کنترلر اصلی

　　M102GPCV3 طراحی ماژول خواندن/نوشتن دو حالت رابط ارائه می دهد: حالت باس I2C با سرعت ۱۰ مگابیت بر ثانیه و حالت UART تا ۱۲۲۸.۸ کیلوبیت بر ثانیه. در اینجا، حالت UART استفاده می شود که اجازه می دهد اطلاعات کارت از طریق M102GPCV3 خوانده و نوشته شود.

　　۳. طراحی نرم افزار سیستم

　　۳.۱ طراحی کلی نرم افزار سیستم

　　طراحی کلی نرم افزار سیستم کنترل دسترسی شامل طراحی نرم افزار کارت خوان پایین و طراحی نرم افزار سیستم مدیریت پایگاه داده کامپیوتری بالایی است. کارت خوان کامپیوتر پایینی سیستم کنترل دسترسی عمدتا امکان خواندن کارت و ارتباط با سیستم مدیریت کامپیوتر بالایی را فراهم می کند که در محیط Keil4 به زبان C برنامه ریزی شده است. سیستم مدیریت رایانه میزبان با استفاده از ابزارهای برنامه نویسی Myecfipse و Firefox نوشته شده است. همان طور که در شکل ۳ نشان داده شده است.

　　۳.۲ طراحی نرم افزاری سیستم پایین خوانش کارت کامپیوتر

　　سیستم پایین تر کارت خوان کنترل دسترسی کامپیوتر در شکل ۴ نشان داده شده است. سیستم کارت خوان پایین باید پروتکل انتقال استاندارد ISO14443TYPEA را دنبال کند، یعنی دنبال کردن توالی جستجوی کارت→ انتخاب کارت → ضد برخورد→ احراز هویت کلید→ و خواندن بلوک. در طول پیشگیری از تعارض، شماره سریال خوانده شده و به سیستم مدیریت کامپیوتر میزبان ارسال می شود، جایی که در سیستم مدیریت پایگاه داده ذخیره می شود. داده های خواندن بلوکی خوانده شده و با داده های از پیش تعیین شده برای قضاوت مقایسه می شوند.

　　۳.۳ طراحی نرم افزار برای سیستم مدیریت پایگاه داده کامپیوتری سطح بالا

　　سیستم مدیریت پایگاه داده کامپیوتر میزبان هنگام کشیدن کارت برای ورود به محل، اطلاعات را ثبت و منتشر می کند و همچنین اطلاعات و مجوزهای دارنده کارت را اضافه، حذف و ویرایش می کند. اطلاعات در یک پایگاه داده ذخیره می شوند و جداول اطلاعاتی به زبان جاوا ساخته شده و در وب سایت منتشر می شوند. کاربران عادی می توانند وارد حساب های معمولی خود شده و به وب سایت های LAN مراجعه کرده و اطلاعات مربوط به سیستم های کنترل دسترسی را بررسی کنند. مدیران می توانند از طریق حساب مدیر خود وارد شوند و اطلاعات کارت و مجوزها را تغییر دهند.

　　۴ نتیجه گیری

　　پس از چندین آزمایش فیزیکی، سیستم کنترل دسترسی RFID طراحی شده با این راهکار ایمن، قابل اعتماد و آسان برای استفاده است. علاوه بر این، نسبت به سایر سیستم های کنترل دسترسی، نسبت هزینه-عملکرد بسیار بالایی ارائه می دهد. با توسعه سریع جهانی فناوری اینترنت اشیا و ترویج پروژه کارت طلایی چین، باور بر این است که فناوری RFID به طور فزاینده ای در صنایع مختلف به کار گرفته خواهد شد. سیستم های ممنوعه مبتنی بر RFID نیز همزمان با این روند توسعه خواهند یافت. واقعیت ها این را ثابت می کنند: آمارها نشان می دهند که در سال ۲۰۰۸، فروش کنترل دسترسی RFID ۸۷.۲٪ از کل بازار اوراق بهادار را تشکیل می داد.