RFID的門禁系統(tǒng)方案

門禁系統(tǒng)，乂稱為出入口控制系統(tǒng)，是對市要區(qū)域或通道的出入口進行管理與控制的系統(tǒng)。伴隨社會的發(fā)

展，它已不局限于簡樸H勺對門鎖或鑰匙的管理，而是集自動識別技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)與一體口勺新型現(xiàn)代

化安仝管理系統(tǒng)，已成為安仝防備系統(tǒng)中極為重要的?部分，被廣泛應用中智能大便、辦公空、賓館等場

所。目前，門禁系統(tǒng)的控制手段重要有：指紋識別、人臉識別、虹膜識別和射頻卡等。前3種方式都屬于

生物識別技術(shù)，是以人體某部分的特性為識別載體和手段，其唯一性和不可復制性決定了其是最安全的身

份驗證措施，但其價格昂貴，難以普及，旦波及到個人隱私，只合用于高端和絕對機密的場所。

射頻K是無線射頻技術(shù)和智能卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其具有使用簡樸、維護以便等特點。

為了提高門禁系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理和遠程監(jiān)控能力，簡介了一種基于Web技術(shù)I內(nèi)門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)采用無

線射頻技術(shù)，當讀寫器的射頻范圍內(nèi)出現(xiàn)非接觸式IC卡時，讀卡并將信息通過串口通信傳送給服務器進行

有關(guān)的數(shù)據(jù)處理，并構(gòu)建了基丁?C/S模式的管理平臺，管理員可通過Web網(wǎng)頁對門禁控制謠查詢和控制,

從而有效地實目前互聯(lián)網(wǎng)的任何位置對信息的實時監(jiān)控。

1系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用非接觸式ICk,運用無線射頻識別技術(shù)RFID(RedioFrequencyldentification)檢測IC

卡，當IC卡嵬近讀寫器時，讀寫器能精確地對其識別，并將其序列號發(fā)送給主控器和PC機，通過應用程

序連接后臺數(shù)據(jù)庫獲取。該卡號對應的顧客信息。

若該卡已進行注冊，則通過驗證并告知控制器開門，并記錄卡號和開門時間，反之則嚴禁通行并告知

持卡人離開。

系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器、串口通訊、服務器和顧客終端五部分構(gòu)成。如圖1所示。讀寫器是系統(tǒng)的

關(guān)健，其通過射頻信號與IC卡(電子標簽)通信，完畢讀卡、存儲和發(fā)送數(shù)據(jù)的工作，其可以獨立工作，也

可聯(lián)網(wǎng)工作，文中采用RS232串口通信與服務器相連。

服務器和顧客端之間采用C/S構(gòu)造，應用軟件與數(shù)據(jù)庫SQLSERVER連接通過ADO對象實現(xiàn)，兩者

通過局域網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)。在系統(tǒng)管理員授予權(quán)限的狀況下，顧客均可以查詢、記錄、打印管理系統(tǒng)的所有有

關(guān)記錄。

2硬件設計

2.1硬件總體設計

射頻讀寫器是系統(tǒng)的關(guān)鍵，山主控電路、射頻讀寫電路、天線耦合電路和天線等電路構(gòu)成，負點對射

頻信號的處理和數(shù)據(jù)的傳播，完畢對IC卡序列號讀取的任務，如圖2所示。

電子標簽，即射頻卡，由IC卡片、感應天線構(gòu)成，封裝在一種原則mJPVC卡內(nèi)，芯片及其天線無任何

外露部分。K片無需電源，在一定范圍內(nèi)靠近讀寫器時，通過天線的傳遞來完畢數(shù)據(jù)的讀寫操作。本文選

用Philips企業(yè)的Mifarel卡，該卡基于ISO14443TYPEA國際原則，每張卡具有全球唯的序列號，具

有防沖突功能。

天線I內(nèi)作用就是產(chǎn)生磁通量，為卡片提供電源，在讀寫器和卡片之間傳送信息。天線的有效電磁場范

國就是系統(tǒng)的有效工作區(qū)域。

讀寫芯片選用Philips生產(chǎn)的用于讀寫Mifarel卜的專用芯片MFR500,工作頻率為13.56MHz。

主控器由AT89S52單片機及其外圍電路構(gòu)成，負責控制讀寫模塊、與PC機間的串口通信和對外

部設備的控制操作。其中單片機對讀寫模塊II勺操作就是通過控制MFRC500來實現(xiàn)對Mifarel卡II勺噪作。

它是單片機與IC卡之間數(shù)據(jù)傳播的橋梁。

2.2射頻電路設計

射頻電路的關(guān)鍵是讀寫芯片MFRC500,它是單片機與IC卡之間數(shù)據(jù)傳播的橋梁。其與單片機的連接

如圖3所示。

OSCINOSCOUT

IRQR5TPD

MFINVNID

MFOUTRX

EAVSS

TVDDAUX

TX27

TX2AVDD

TVSSDVDD

NCSA2

NWRAl

NW)AO

DVSSALE

ADO已

4DOD7

>Dl行

DID6

APIS

AD3-D2D5

D3D4

單片機對?讀寫芯片采用中斷控制方式，中斷控制口INTO與MFRC500的IRQ腳相連。MFRC500內(nèi)

部有64個寄存器，單片機通過往寄存器里寫入控制命令來對其在行配置和操作，其中掉電檢測引腳

RSTPD連接單片機P2.0腳，NCS腳連接P2.7腳，NWR、NRD分別連接至單片機讀寫端口WR、RD腳,

數(shù)據(jù)口D0~D7連接至單片機P0口石英晶體振蕩器產(chǎn)生13.56NHZD勺工作頻率，L1.L2.C5.C6構(gòu)成的低

通濾波器用于克制晶振電路同步產(chǎn)生的高次諧波。接受電路由R1.R2.C3.C4構(gòu)成，采用MFRC500內(nèi)部

程必須嚴格按照固定的次序進行，即復位應答防碰撞選卡認證讀寫卡。由于該卡是可讀式，只需讀出卡的

序列號即可，不需對對應扇區(qū)做寫操作，故可忽視認證這?步。重要代碼如下：

3.2上位機軟件設計

在VC++6.0編程環(huán)境下，運用CSerialPort類來實現(xiàn)串口通訊，接受發(fā)送而來外JIC卡序列號，而后

通過ADO技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫獲取該k對應的顧客信息進行驗證處理。

系統(tǒng)基于SQLSERVER進行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，管理員進入系統(tǒng)必須輸入帳號和密碼，以制止非系統(tǒng)管理員

非法登錄系統(tǒng)。之后管理員可完畢對卡號信息口勺注冊、查詢、修改和刪除等工作，并未來訪信息（顧客和

通行時間）記錄在數(shù)據(jù)庫中，以便進行數(shù)據(jù)記錄和查詢等。監(jiān)控管理軟件的功能模塊如圖6所示。

監(jiān)控管理系統(tǒng)

信息公布模塊基于ASP.net實現(xiàn)，實現(xiàn)過程重要是通過讀取SQLServer數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控管理

信息表，做成信息公布網(wǎng)站布署到HS服務器，這樣，顧客就可以以訪問網(wǎng)頁的形式在任何位置查看系統(tǒng)

信息和門禁記錄。

4程序運行

以桂林電子科技大學電子工程學院試驗室門禁管理為例，實現(xiàn)了系統(tǒng)H勺軟硬件設計。管理員輸入帳號

和密碼后，進入如圖7所示的監(jiān)控管理軟件主界面。

經(jīng)測試，IC卡有效工作距離為6cm。當IC卡響應時，系統(tǒng)自動顯示卡號、持卡顧客信息以及注入時

間，并自動存入后臺數(shù)據(jù)庫。由于Mifarel卡具有全球唯一的序列號，故會員注冊時可將會員信息與IC卡

序列號捆綁在一起存入數(shù)據(jù)庫。這樣查閱信息時可按照時間或直接按照姓名進行精確查找。

5結(jié)語

提出的基于RFID和Web服務H勺門禁管理系統(tǒng)為重要部'川勺出入提供了智能化控制和遠程管理機

制。采用無線射頻技術(shù)RFID實現(xiàn)無鑰匙化出入，不易損失、可反復使用；采用SQL數(shù)據(jù)庫和Web服務

實現(xiàn)門禁的遠程監(jiān)控，操作以便、靈活且安全，在智能家居、辦公室出入、物流等場所具有廣闊的應用前

景。

sIcil11s1=M5(X)PiccConinionRrqiiesl(PICC_

REQALLUl);//向1(：卡發(fā)出請求信號并等待應

答

if(stalusl==M1_()K)

{sialusl=M5()()Picc(kiscAnticoll(0.(lardSnr):

//若返回M1_()K則尋卡成功，后啟動防碰撞

if(stalusl==

{stalusl=M5(X)PicH]ascSelect(CaMSnr.

sakl);

)//在工作區(qū)域內(nèi)選擇一張卡與其建立通信關(guān)

系

M50()PiccHalt();//停止

retuinstalus1;

基于SM7的重要門禁處理方案

.如今RFID門禁系統(tǒng)在我們平常生活中隨地可見，而近年來國家重要部門、金融機構(gòu)、

軍事單位等高級別重要門禁系統(tǒng)應用需求展現(xiàn)不停增長的態(tài)勢。由于目前所廣泛應用的

RFID門禁系統(tǒng)存在著嚴重的安全漏洞，國家密碼管理局根據(jù)國家1998年第273文獻精神

以及國家安全需要，向中央與國家機關(guān)印發(fā)了《有關(guān)請協(xié)助做好IC卡系統(tǒng)密碼管理工作口勺

函》,向各省（區(qū)、市）港碼管理部門印發(fā)了《有關(guān)加強IC卡系統(tǒng)密碼管理工作日勺告知》、

《重要門禁系統(tǒng)密碼應用指南》等文獻，對已建重要RFID電子門禁系統(tǒng)改造和升級，及新

建重要RFID門禁系統(tǒng)安全提出了詳細規(guī)定，并為到達該安全規(guī)定給出了有關(guān)的密碼應用方

式、措施指南。

.我司在國家密碼管理局臥J指導下，提出了詳細日勺整體處理方案，并能符合國家密碼管

理規(guī)定的重要RFID電子門禁系統(tǒng)SM7密碼安全方案。

.方案中H勺關(guān)鍵產(chǎn)品是支持SM7分組密碼算法的非接觸邏輯加密卡芯片（北京中電華大

電子設計有限責任企業(yè)依JCIR72128BA標簽芯片）和讀寫器中的JSM7/SM1安全模塊。.

本方案合用于如下兩種狀況：

.L新建重要門禁系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)：

.2.密碼系統(tǒng)未通過國家密碼管理局審批的重要門禁系統(tǒng)IJ勺改造升級。

1.系統(tǒng)構(gòu)成

本方案采用基于SM7算法H勺非接觸邏輯加密卡作為門禁卡。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

□

2.密碼系統(tǒng)概述

基于我國SM7密碼算法的重要RFID門禁系統(tǒng)波及應用子系統(tǒng)、密鑰管理及發(fā)卡子系統(tǒng)，如

圖2所示。

□

.本方案采用國家密碼管理局指定的SM7分組加密算法進行密鑰分散，實現(xiàn)一卡一

密；采用國家密碼管理局指定的SM7分組加密算法進行門禁卡與門禁讀卡器之間日勺身份鑒

別。

3.應用子系統(tǒng)

應用子系統(tǒng)中由門禁卡、門禁讀卡器和后臺管理系統(tǒng)構(gòu)成，通過各設備內(nèi)的密碼模塊對系統(tǒng)

提供密碼安全保護。其原理框圖如圖3所示。

□

3.1.門禁讀寫器

3.1.1.安全模塊

.門禁讀卡器采用北京中電華大電子設計有限責任企業(yè)生產(chǎn)并通過國家密碼管理局安全

審查，具有SM7/SM1密碼算法和真隨機數(shù)發(fā)生器H勺電子標簽讀寫安全模塊（已經(jīng)具有批量

供貨條件），負責寄存系統(tǒng)根密鑰、讀卡器中的安全密碼運算并鑒別門禁卡的I合法性。

3.1.2,與后臺管理系統(tǒng)的通信

?門禁讀寫器與后臺管理系統(tǒng)的通信采用的是目前使用最多日勺RS485傳播協(xié)議（傳播不

設字節(jié)數(shù)量限制）。本系統(tǒng)采用的協(xié)議為雙向通訊協(xié)議，可以由門禁讀寫器向后臺管理系統(tǒng)

發(fā)送數(shù)據(jù)，反之后臺管理也可向門禁讀卡器發(fā)送數(shù)據(jù)，同步對SM7電子標簽、卡片、數(shù)據(jù)進

行加密（如DES算法），用于傳播門禁卡的唯一標識。如此后臺管理系統(tǒng)、門禁讀卡器、

SM7卡片三者之間缺一不可，三者結(jié)合使用愈加安全可靠。

3.1.3.門禁卡

.門禁卡采用北京中電華大電子設計有限責任企業(yè)生產(chǎn)并通過國家密碼管理局安全審

皆，具有SM7分組密碼算法/JCIR72128BA標簽芯片（已經(jīng)具自批量供貨條件），并在卡

內(nèi)寄存發(fā)行信息及卡片密鑰，用于門禁讀卡器或后臺管理系統(tǒng)對門禁卡進行身份鑒另J。

CIR72128BA芯片概述

.CIR72128BA是符合ISO/IE.14443?2ff-.TypeA規(guī)范歐J單界面非接觸邏輯加密卡

芯片，芯片集成了128字節(jié)EEPROM,帶國產(chǎn)SM7加密算法硬件協(xié)處理器，具有低成本、

高安全特點，可以應用于公共交通網(wǎng)絡的單程客票、多種大型會議或體育賽事門票，替代

目前普遍應用的紙質(zhì)票證。

芯片原則特性

?遵照ISO/IE.14443-2和-3TYPEA非接觸式邏輯加密存儲卡

?載波頻率13.56MHZ,副載波頻率847KHZ,數(shù)據(jù)通訊速率106Kbps

?支持短幀、原則幀和防沖突幀

?支持二級防沖突