CC BY
45
ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
_2019 г. Выпуск 2 (53). С. 23-28_
DOI: 10.17816/byusu20190223 -28 УДК 681.5:621.38
Е. А. Годовников, А. В. Шицелов, Р. Т. Усманов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКУД ПРЕДПРИЯТИЯ С ИНТЕГРИРОВАННОЙ АУТЕНТИФИКАЦИЕЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ
В данной статье рассматривается проектирование системы контроля и управления доступом для предприятия с различными способами аутентификации и идентификации пользователей. Был проведен обзор существующих решений в области проектирования систем контроля и управления доступом. В ходе работы был предложен проект системы, а также были подробно описаны ее составные части.
Ключевые слова: СКУД, система контроля и управления доступом, автоматизированная система управления, NFC, iButton, идентификация, аутентификация, проектирование системы.
E. A. Godovnikov, A .V. Shitselov, R. T. Usmanov
DESIGN OF PHYSICAL ACCESS CONTROL SYSTEM WITH INTEGRATED WIRELESS AUTHENTICATION
This article discusses the design of a physical access control system for an enterprise with various methods of authentication and user identification. A review of existing solutions in the design of physical access control systems was conducted. In the course of the work, a system design was proposed, and its components were described in detail.
Keywords: PACS, physical access control system, automated control system, NFC, iButton, identification, authentication, system design.
I. Введение
Система контроля удаленного доступа (СКУД) с электромеханическими замками стала необходимой частью любого крупного учреждения. Чем больше помещений, тем больше ключей, которые приходится носить с собой или брать их на вахте, что также тратит дополнительное время сотрудников. Современным вариантом решения проблемы является открытие дверей при помощи электронного ключа или телефона [1, 2].
II. Проектирование
На сегодняшний день существуют различные способы аутентификации пользователя в системах СКУД:
- аутентификация по паре логин/пароль - самая простая аутентификация. Для ее реализации надо всего лишь проверить пару логин/пароль на наличие в базе данных пользователей. Недостатком данного метода является необходимость знать пару логин и пароль;
- аутентификация по технологии NFC (RFID) [3, 4, 5] - преимуществом данного способа аутентификации является то, что пользователю не надо вводить какие-либо данные, сам NFC-чип уже содержит всю необходимую информацию для аутентификации пользователя. Недостатком NFC будет являться необходимость наличия физического устройства (NFC-чипа) у пользователя;
- аутентификация по ключам iButton - обладает все теми же преимуществами и недостатками, что и NFC. Однако iButton обладает одним преимуществом перед NFC - это более простая и дешевая реализация как физического устройства, так и протокола передачи данных.
Функциональные требования
Согласно изложенным выше способам аутентификации и требованиям к системе [1], проектируемая система должна реализовывать следующие функции:
- авторизация пользователя через Wi-Fi-сеть;
- предоставление доступа к помещению через NFC-ключ;
- предоставление доступа к помещению через QR-код;
- регистрация событий открытия двери помещения с помощью обычного ключа;
- ведение журнала доступа пользователей в помещение.
Общая концепция системы
Согласно функциональным требованиям система должна уметь автоматически авторизовать пользователя в системе в тех случаях, когда он подключен к Wi-Fi-сети организации, а также поддерживать открытие двери по NFC-метке и QR-коду с ведением журнала доступа. Разберем каждую из частей отдельно.
Открытие двери по QR-коду
Начнем с наиболее простой задачи: открытие двери по QR-коду. Для ее решения предположим, что у нас есть некоторая система, которая умеет авторизовать пользователя по логину и паролю и предоставляет веб-интерфейс, в котором можно по нажатию кнопки открыть дверь. Тогда самым простым решением данной задачи будет сделать QR-коды со ссылкой на кнопку открытия двери. Тут сразу же стоит отметить, что в случае если пользователь не авторизован и не имеет прав, система должна перенаправить на страницу входа или же сообщить об отсутствии прав.
Авторизация посредством опознавания устройства в Wi-Fi-сети
Следующим шагом станет создание концепции автоматического входа пользователя в систему в том случае, если он зашел на форму входа из Wi-Fi-сети организации.
Так как в организации используется единая точка входа для всех клиентов Wi-Fi-сети и тип авторизации EAP, предлагается подключиться к шлюзу авторизации и при обнаружении нового пользователя в системе попытаться получить о нем информацию из шлюза авторизации Wi-Fi-сети [6].
Вход в помещение через NFC-метку, открытие двери и событие оповещения о доступе в помещение
Теперь стоит продумать способ открытия двери с сайта. Тут сразу же стоит отметить, что сайт является единой точкой управления всеми дверьми, к которому в небольшие интервалы времени будет обращаться большое количество людей, и система должна дать ответ каждому пользователю в приемлемое время. С другой стороны, необходимо управлять замком каждой двери в отдельности, а на открытие замка двери уходит некоторое время. Из этого следует, что нельзя управлять замком двери напрямую с сайта.
Для решения этой проблемы систему можно разделить на две части:
1. Веб-сайт, отвечающий за авторизацию, контроль доступа и инициирование команд управления дверьми.
2. Модуль управления замком двери, отвечающий за исполнение команды и обнаружение событий открытия двери.
Из этой архитектуры следует, что необходимо сделать интерфейс взаимодействия двух частей системы. Поскольку запросы к веб-сайту идут по протоколу HTTP, то лучше и проще всего реализовать взаимодействия между частями системы через REST.
Теперь стоит подумать об открытии двери NFC-картой. Поскольку устройство для считывания NFC-карты будет находиться рядом с дверью, то логичнее всего взаимодействовать с ним через модуль управления замком. Второй проблемой NFC будет аутентификация карты в системе - за эту часть отвечает веб-сайт. Из этого следует, что необходимо учесть возможность подтверждения карты через веб-сайт.
Протокол взаимодействия между системами
Для взаимодействия между системами будем использовать REST [7]. Теперь необходимо определиться с системой команд и форматом обмена данными, для этого определим, какими данными необходимо обмениваться двум частям системы (в данном случае сервер - это вебсайт, а клиент - модуль управления замком):
- команда на открытие/закрытие замка (от сервера к клиенту);
- команда на подтверждение доступа по карте (от клиента к серверу);
- добавление удаления ключей;
- событие открытие/закрытие двери (от клиента к серверу);
- событие открытие/закрытие замка (от клиента к серверу).
Команда на открытие/закрытие замка
Данная команда предназначена для управления замком и может посылаться как от сервера к клиенту, так и от клиента к серверу. Однако значения данных команд будут немного разные:
- Если сервер посылает данную команду клиенту, то это прямая команда на открытие замка, и клиент должен ее исполнить.
- Если команду посылает клиент серверу, то это запрос на доступ к двери, при этом клиент должен указать дополнительные параметры в запросе, а именно ID ключа и тип ключа (NFC или iButton). В случае если сервер успешно выполнит запрос, то клиент должен открыть замок (дверь).
Данная команда может иметь следующие параметры:
- id -уникальный идентификатор замка;
- type - тип ключа (NFC или iButton), используется только если запрос посылает клиент;
- key - сам ключ.
Стоит обратить внимание, что в команде явно не указывается, что надо сделать с дверью (открыть или закрыть). Это сделано потому, что команда работает как инвертер, т. е. каждый ее вызов изменяет состояние замка на противоположный.
Формат запроса представлен на листинге 2.1.
Листинг 2.1 - Формат запроса на открытие замка в формате JSON
{
"id": "1",
"type": "NFC",
"key": "123-123-321-abc-"
}
Добавление/удаление ключей
Данная команда нужна для регистрации и удаления ключей (NFC или iButton). Посылается от клиента к серверу и просто добавляет в базу один новый ключ или удаляет его.
Параметры:
- id - id в формате UUID;
- type - тип ключа;
- action - тип операции (добавить (add) или удалить (remove). Формат запроса представлен на листинге 2.2.
Листинг 2.2 - Формат запроса на открытие замка в формате JSON
{
"id": "123-321", "type": "ibutton", "action" : "remove"
}
Событие открытие/закрытие двери
Данный тип команд посылается только клиентом к серверу и служит для оповещения последнего о событиях, происходящих с дверью. Имеет 2 параметра:
- id - идентификатор двери;
- status - что произошло с дверью (возможные состояния открыта (open) и закрыта (close). Пример запроса представлен на листинге 2.3.
Листинг 2.3 - Команда оповещения сервера о состоянии двери в формате JSON
{
"id": "123-321", "status": "close"
}
Событие открытие/закрытие замка
Данный тип команд посылается только клиентом к серверу и служит для оповещения последнего о событиях, происходящих с замком. Имеет 4 параметра:
- id - идентификатор замка;
- status - что произошло с замком (возможные состояния открыта (open) и закрыта (close);
- key - id ключа (если событие было вызвано с использованием ключа);
- type - тип ключа (если событие было вызвано с использованием ключа). Пример запроса представлен на листинге 2.4.
Листинг 2.4 - Команда оповещения сервера о состоянии замка в формате JSON
{
"id": "123-321", "status": "open", "key": "123-123", "type": "NFC"
}
Проектирование базы данных
Для начала необходимо определить, какие данные мы будем хранить в системе:
1. Список дверей.
2. Состояние дверей (замков).
3. Пользователи и их права.
4. Журнал доступа.
На основе каждого из этих пунктов составим схему базы данных (рис.).
Рисунок - Схема базы данных
III. Заключение
В результате проделанной работы была спроектирована система контроля удаленного доступа (СКУД) с электромеханическими замками с возможностью доступа к системе посредством NFC-чипов, iButton-ключей, QR-кода, корпоративной беспроводной сети (Wi-Fi) или же простого входа по паре логин/пароль.
Предложенное решение было спроектировано с учетом возможности осуществлять вход пользователя в систему через разные способы аутентификации и предоставления ему выбора наиболее удобного для него способа войти в систему или открыть дверь.
Также был разработан протокол связи сервера системы с подчинёнными устройствами (замками), посредством которого и осуществляется непосредственное управление дверью
(замком) с возможностью двунаправленной связи клиента с сервером и системой событий состояния как двери, так и замка.
Литература
1. Годовников, Е. А. СКУД офисного помещения. Выбор архитектуры / Е. А. Годовников, Р. Т. Усманов, А. В. Шицелов. - Текст : непосредственный // Евразийское научное объединение. - 2018. - № 46. - С. 67-69.
2. Максимов, Р. Л. Разработка автоматической СКУД повышенной безопасности на базе типового решения СКУД BioSmart с использованием автоматного подхода / Р. Л. Максимов, А. Г. Рафиков. - Текст : непосредственный // Вопросы кибербезопасности. - 2015. - № 13. -C. 73-80.
3. Нуйкин, А. В. Использование RFID-технологии в экосистеме интернета вещей / А. В. Нуйкин, А. С. Кравцов. - Текст : непосредственный // Сборник тезисов 3-й Международной научной конференции «Международный форум «Микроэлектроника-2017». - Москва, 2017.
- С. 279-281.
4. Исхаков, А. Ю. Схемы аутентификации пользователя в СКУД с использованием QR кодов и передачи данных по технологии NFC / А. Ю. Исхаков, Р. В. Мещеряков. - Текст : непосредственный // Информационное противодействие угрозам терроризма. - 2014. - № 22.
- С. 11-15.
5. Рабинович, А. С. Аутентификация пользователя информационной системы с использованием технологии NFC / А. С. Рабинович, О. В. Казарин. - Текст : непосредственный // Вестник Московского финансово-юридического университета. - 2015. - № 1. - С. 166-171.
6. Hill, Brian. Cisco: The Complete Reference / B. Hill. - McGraw-Hill Osborne Media, 2002.
- 1300 p. - Text : direct.
7. Меньшенин, А. О. Защищенный протокол взаимодействия «хост - считыватель NFC» / А. О. Меньшенин, А. В. Кораблин. - Текст : непосредственный // Безопасность информационных технологий. - 2012. - № 2. - С. 72-76.
