摘要：門禁系統(tǒng)是在傳統(tǒng)門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能管理系統(tǒng)。文章介紹了非接觸IC卡和基于校園“一卡通”中的單機(jī)式門禁系統(tǒng)。從學(xué)校的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了新的單機(jī)門禁系統(tǒng)解決方案，用UML簡單闡述了新的系統(tǒng)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(nèi)建MCU，ASIC等)的主流產(chǎn)品主要采用PHILIPS公司的MIFARE技術(shù)，已被定為國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO／IEC 14443 IYPEA)。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(shè)計(jì)公司等也都以MIFARE技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)。

    以PHIUPs的S50為例，卡片上內(nèi)建8Kbit EEPROM存儲(chǔ)容量并劃分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)又劃分為4個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)塊，每個(gè)扇區(qū)可由多種方式的密碼管理，卡片制造時(shí)具有唯一的序列號(hào)，沒有重復(fù)相同的兩張MIFARE卡片。序列號(hào)存在第0扇區(qū)的第0塊。IC卡數(shù)字模塊主要包括ATR模塊、AntiCollision模塊、Select Application 模塊、Authentication & Access  Control模塊、Control& Arithmetic Unit控制及算術(shù)運(yùn)算單元、RAM／ROM 單元、Crypto Unit數(shù)據(jù)加密單元、EEPROM INTERFACE／EEPROM MEMORY 。

(A)環(huán)由MIFARE 1卡片向讀寫器發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)RB；

(B)環(huán)由讀寫器收到RB后向MIFARE 1卡片發(fā)送一個(gè)令牌數(shù)據(jù)TOKEN AB，其中包含了讀寫器發(fā)出的一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)RA；

(C)環(huán)MIFARE I卡片收到TOKEN AB后，對TOKEN AB的加密部分進(jìn)行解密，并校驗(yàn)第一次由(A)環(huán)中Mifare 1卡片發(fā)出的隨機(jī)數(shù)RB是否與(B)環(huán)中接收到的TOKEN AB中的RB相一致；

(D)環(huán)如果(C)環(huán)校驗(yàn)是正確的，則MIFARE 1卡片向讀寫器發(fā)送令牌TOKEN BA給讀寫器；

(E)環(huán)讀寫器收到令牌TOKEN BA后，讀寫器將對令牌TOKEN BA中的RB(隨機(jī)數(shù))進(jìn)行解密；并校驗(yàn)第一次由(B)環(huán)中讀寫器發(fā)出去的隨機(jī)數(shù)RA是否與(D)環(huán)中接收到的TOKEN BA中的RA相一致；

    如果上述的每一個(gè)環(huán)都為“真”，都能夠正確通過驗(yàn)證，則整個(gè)認(rèn)證過程成功。讀寫器將對卡上的這個(gè)扇區(qū)進(jìn)行READ／WRITE等操作。每個(gè)塊中的數(shù)據(jù)可以加密，其算法為DES、RAS，這樣提高了數(shù)據(jù)的安全性?！?/P>

2 傳統(tǒng)單機(jī)門禁系統(tǒng)思想
    由于單機(jī)門禁系統(tǒng)只需要智能門鎖這一簡單設(shè)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(yīng)用廣泛。門禁系統(tǒng)由門禁控制器、讀卡器、卡片、電子鎖、管理軟件組成。門禁系統(tǒng)的核心部分是門禁控制器，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)輸入、輸出信息的處理、儲(chǔ)存和控制。讀卡器(識(shí)別儀)負(fù)責(zé)讀取卡片中數(shù)據(jù)(生物特征信息)的設(shè)備。電控鎖是門禁系統(tǒng)中鎖門的執(zhí)行部件。管理軟件對進(jìn)／出人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和查詢，對各門區(qū)進(jìn)行編輯，對系統(tǒng)進(jìn)行編程，對各突發(fā)事件進(jìn)行查詢?？ㄆ譃樵O(shè)置卡、時(shí)間卡、初始化卡，分別設(shè)置門鎖密碼、調(diào)整門鎖時(shí)間、恢復(fù)門鎖為初始設(shè)置。

    其過程一般為：第一步設(shè)置門密碼。用管理軟件設(shè)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(shè)置用戶卡，就是在用戶卡的特定扇區(qū)和特定塊中存入密碼信息。當(dāng)用戶刷卡時(shí)，讀卡器讀取卡中密碼與存儲(chǔ)器中的密碼相比較，相同就啟動(dòng)電磁鎖開門，密碼都是通過加密的，外部很難破解。

3 單機(jī)非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的改進(jìn)
    新方案的改進(jìn)分為兩個(gè)方面：第一是管理軟件端，第二是門禁控制器。所謂改進(jìn)是要把卡片的序列號(hào)存到門控制器的存儲(chǔ)中，控制器負(fù)責(zé)遍歷存儲(chǔ)器的卡片序列號(hào)，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(chǔ)器，有與之匹配的就開門，這樣可以自由增減門用戶，不會(huì)因?yàn)閬G失卡而要重新設(shè)置門，你只需要把卡片信息從門鎖存儲(chǔ)器中刪除就可以了。
管理軟件的主要功能是設(shè)置門卡和時(shí)間卡，管理用戶卡的發(fā)行、銷毀、統(tǒng)計(jì)和考勤。注冊是記錄用戶卡的唯一序列號(hào)和用戶信息，它們是一對一的關(guān)系。當(dāng)用戶掛失時(shí)，只需要把該用戶信息對應(yīng)的序列號(hào)刪除，重新用設(shè)置卡設(shè)置門鎖。用專門的設(shè)備可以定期讀取刷卡信息以及統(tǒng)計(jì)用戶時(shí)間。在連有計(jì)算機(jī)的門禁系統(tǒng)中，這些都很容易實(shí)現(xiàn)，但它的投入比較多，而且有可能破壞原建筑的原貌。

    門鎖的設(shè)置過程是對門進(jìn)行初始化操作并設(shè)置好門鎖的時(shí)間，刷設(shè)置卡和存入用戶信息。

    用戶卡和開門的過程是刷卡時(shí)，門鎖將讀取用戶卡的序列號(hào)，序列號(hào)保存在0扇區(qū)的0塊，是生產(chǎn)時(shí)固定的，然后控制器遍歷存儲(chǔ)器，當(dāng)序列號(hào)相同時(shí)綠燈亮，啟動(dòng)電磁鎖開門；否則不能開門。

4 方案比較
    傳統(tǒng)的單機(jī)門禁系統(tǒng)是以一對多的思想設(shè)計(jì)的，鎖中存著密碼，可以設(shè)置任意多張的用戶卡，但它主要存在安全系數(shù)不高的缺陷。一旦密碼泄露則能夠仿造，當(dāng)用戶卡遺失時(shí)，必須重新設(shè)置門鎖密碼，而且所有的用戶卡需重新刷卡系統(tǒng)才能正常工作。

    改進(jìn)的方法克服了上面的缺點(diǎn)。當(dāng)用戶卡掛失時(shí)，只需在設(shè)置卡中設(shè)置出這張卡的序列號(hào)，門鎖確認(rèn)并從存儲(chǔ)器中除去這張卡的信息，其他的都不需要改變。它的缺陷是所有的用戶卡信息都存在鎖內(nèi)，因此限制了用戶數(shù)量，再者反應(yīng)速度也沒有傳統(tǒng)方案快。