Введение
Умный дом (англ. Smart House) - жилой дом современного типа, организованный для комфорта проживания людей при помощи современных высокотехнологичных устройств
Само понятие умный дом было сформулировано Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне (округ Колумбия) в 1970-х годах: Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства.
Принцип Системы интеллектуального управления зданием предполагает совершенно новый подход в организации жизнеобеспечения строения, в котором за счет комплекса программно-аппаратных средств значительно возрастает эффективность функционирования и надежность управления всех систем и исполнительных устройств здания.
Под умным домом следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс. Важной особенностью и свойством "Умного дома" отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.
Умный дом охранник и сторож, отчитается обо всех событиях, которые происходили в нем за время отсутствия хозяев: кто и когда приходил, сколько времени находился в доме, какие подозрительные личности долго крутились возле него. Их лица и действия зафиксированы в его памяти. Непрошенных гостей поджидают неприятные сюрпризы в виде ослепляющего света и звуковой сирены. Кроме того, об их проникновении в Дом сообщит по телефону Вам и вызовет охрану.
Контроль не только существенно повышает уровень безопасности, но и позволяет оперативно реагировать на поведение посетителей. Особое внимание уделяется системам, позволяющим выстраивать необходимые конфигурации из стандартных блоков, учитывая все особенности. Защита любого объекта включает несколько рубежей. При этом во всех случаях важным рубежом будет система управления контроля доступом (СКУД) на объект. Хорошо организованная с использованием современных технических средств СКУД позволит решать целый ряд задач.
Целью работы является разработать электронный кодовый замок, используя стандартные логические элементы, который должен состоять не менее, чем из пяти функциональных блоков, проанализировать принцип действия. В ходе выполнения курсового проекта необходимо разработать схему электрическую функциональную, электрическую структурную и электрическую принципиальную схемы. Необходимо произвести расчеты по выбранным элементам (в данном курсовом проекте - блока управления исполнительным устройством с оптронной развязкой и блока индикации), выполнить чертеж печатной платы, сборочный чертеж.
Глава 1. Виды систем контроля доступа
Современный «умный» дом уже сложно представить без системы контроля и управления доступом. СКУД заменит в доме одновременно и консьержа и охрану. При этом СКУД очень прост и удобен в использовании: используя «магнитную» карту, брелок или ключ-«таблетку», можно легко открыть входную дверь или ворота. Благодаря системе контроля и управления доступом, не придется даже вставать с места. Представьте, что к дому подошел незнакомец и нажал на кнопку звонка. Увидев посетителя на большом экране видеодомофона и пообщавшись дистанционно, одним нажатием кнопки на панели монитора возможно открыть дверь или ворота посетителю, и не придется выглядывать в окно или выходить на улицу, чтобы узнать о целях визита гостя.
Система препятствует проникновению в помещение или на территорию посторонних лиц с недобрыми намерениями. Автоматические электромеханические защелки откроются лишь при наличии индивидуально запрограммированной магнитной карты, брелока, ключа «таблетки» или устройства, считывающего отпечаток пальца, и не пропустят тех, кто не имеет права доступа на территорию. Эта система работает в автоматическом режиме и не зависит от местонахождения хозяина. При подключении к системе GSM-модуля, возможно контролировать доступ в помещение и на территорию при помощи мобильного телефона.
Установленная в квартире система видеонаблюдение и система контроля - это современное комплексное решение для тех, кто действительно заботится о своем комфорте, безопасности своего имущества и желает, чтобы любая ситуация была под контролем.
Если хозяин квартиры отправится всей семьей на отдых, то домашний «консьерж» продолжит свою бессменную работу. При первой же попытке проникновения в квартиру подозрительных лиц, система отправит SMS, чтобы вы мгновенно отреагировали и приняли меры по защите имущества. Имея доступ к интернету, можно в любой момент просмотреть архив с видеозаписями и увидеть всех посетителей за время отсутствия хозяина.
Рассмотрим подробнее виды систем контроля доступа:
1.1 Кодовые замки
Кодовые замки являются эффективным средством предотвращения доступа посторонних лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа. Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным. В данном курсовом проекте осуществляется разработка электронного кодового замка для наружной двери жилого дома с использованием микроконтроллера. Одним из требований является осуществление сигнализации при попытке подбора кода.
1.2 Парольная система
Парольная система как неотъемлемая составляющая подсистемы управления доступом системы защиты информации (СЗИ) является частью "переднего края обороны" всей системы безопасности. Поэтому парольная система становится одним из первых объектов атаки при вторжении злоумышленника в защищенную систему. Подсистема управления доступом СЗИ затрагивает следующие понятия:
· Идентификатор доступа - уникальный признак субъекта или объекта доступа.
· Идентификация - присвоение субъектам и объектам доступа идентификатора и (или) сравнение предъявляемого идентификатора с перечнем присвоенных идентификаторов.
· Пароль - идентификатор субъекта доступа, который является его (субъекта) секретом.
· Аутентификация - проверка принадлежности субъекту доступа предъявленного им идентификатора; подтверждение подлинности.
Можно встретить и такие толкования терминов идентификатор и пароль пользователя:
Идентификатор - некоторое уникальное количество информации, позволяющее различать индивидуальных пользователей парольной системы (проводить их идентификацию). Часто идентификатор также называют именем пользователя или именем учетной записи пользователя. Пароль - некоторое секретное количество информации, известное только пользователю и парольной системе, предъявляемое для прохождения процедуры аутентификации. Учетная запись - совокупность идентификатора и пароля пользователя. Одним из наиболее важных компонентов парольной системы является база данных учетных записей (база данных системы защиты).
Возможны следующие варианты хранения паролей в системе:
- в открытом виде;
- в виде хэш-значений (hash (англ.) - смесь, мешанина);
- зашифрованными на некотором ключе.
Наибольший интерес представляют второй и третий способы, которые имеют ряд особенностей. Хэширование не обеспечивает защиту от подбора паролей по словарю в случае получения базы данных злоумышленником. При выборе алгоритма хэширования, который будет использован для вычисления хэш-значений паролей, необходимо гарантировать несовпадение хэш-значений, полученных на основе различных паролей пользователей. Кроме того, следует предусмотреть механизм, обеспечивающий уникальность хэш-значений в том случае, если два пользователя выбирают одинаковые пароли. Для этого при вычислении каждого хэш-значения обычно используют некоторое количество "случайной" информации, например, выдаваемой генератором псевдослучайных чисел. При шифровании паролей особое значение имеет способ генерации и хранения ключа шифрования базы данных учетных записей. Возможны следующие варианты:
· ключ генерируется программно и хранится в системе, обеспечивая возможность ее автоматической перезагрузки;
· ключ генерируется программно и хранится на внешнем носителе, с которого считывается при каждом запуске;
· ключ генерируется на основе выбранного администратором пароля, который вводится в систему при каждом запуске.
Наиболее безопасное хранение паролей обеспечивается при их хэшировании и последующем шифровании полученных хэш-значений, т.е. при комбинации второго и третьего способов хранения паролей в системе.
1.3 Биометрическая идентификация
Всем хорошо известны сцены из фантастических фильмов: герой подходит к двери и дверь открывается, узнав его. Это одна из наглядных демонстраций удобства и надежности применения биометрических технологий для контроля доступа. Однако на практике не так все просто. Сегодня некоторые фирмы готовы предложить потребителям контроль доступа с применением биометрических технологий.
Традиционные методы идентификации личности, в основе которых находятся различные идентификационные карты, ключи или уникальные данные, такие как, например, пароль не являются надежными в той степени, которая требуется на сегодняшний день. Естественным шагом в повышении надежности идентификаторов стали попытки использования биометрических технологий для систем безопасности. Диапазон проблем, решение которых может быть найдено с использованием новых технологий, чрезвычайно широк:
· предотвратить проникновение злоумышленников на охраняемые территории и в помещения за счет подделки, кражи документов, карт, паролей;
· ограничить доступ к информации и обеспечить персональную ответственность за ее сохранность;
· обеспечить допуск к ответственным объектам только сертифицированных специалистов;
· избежать накладных расходов, связанных с эксплуатацией систем контроля доступа (карты, ключи);
· исключить неудобства, связанные с утерей, порчей или элементарным забыванием ключей, карт, паролей;
· организовать учет доступа и посещаемости сотрудников.
Разработкой технологий для распознавания образов по различным биометрическим характеристикам начали заниматься уже достаточно давно, начало было положено в 60-е годы. Значительных успехов в разработке теоретических основ этих технологий добились наши соотечественники. Однако практические результаты получены в основном на западе и только "вчера". Мощность современных компьютеров и усовершенствованные алгоритмы позволили создать продукты, которые по своим характеристикам и соотношению стали доступны и интересны широкому кругу пользователей. Идея использовать индивидуальные характеристики человека для его идентификации не нова. На сегодняшний день известен ряд технологий, которые могут быть задействованы в системах безопасности для идентификации личности по:
· отпечаткам пальцев (как отдельных, так и руки в целом);
· чертам лица (на основе оптического и инфракрасного изображений);
· радужной оболочке глаз;
· голосу и другим характеристикам.
У всех биометрических технологий существуют общие подходы к решению задачи идентификации, хотя все методы отличаются удобством применения, точностью результатов. Любая биометрическая технология применяется поэтапно:
· сканирование объекта;
· извлечение индивидуальной информации;
· формирование шаблона;
· сравнение текущего шаблона с базой данных.
Биометрическая система распознавания устанавливает соответствие конкретных физиологических или поведенческих характеристик пользователя некоторому заданному шаблону. Обычно биометрическая система состоит из двух модулей: модуль регистрации и модуль идентификации. Модуль регистрации "обучает" систему идентифицировать конкретного человека. На этапе регистрации видеокамера или иные датчики сканируют человека для того, чтобы создать цифровое представление его облика. Модуль идентификации получает от видеокамеры изображение человека и преобразует его в тот же цифровой формат, в котором хранится шаблон. Полученные данные сравниваются с хранимым в базе данных шаблоном для того, чтобы определить, соответствуют ли эти изображения друг другу. Степень подобия, требуемая для проверки, представляет собой некий порог, который может быть отрегулирован для различного типа персонала, мощности PC, времени суток и ряда иных факторов.