Dallas touch memory протокол

Контактная память (от англ. touch memory иногда встречается англ. contact memory или англ. iButton ) — класс электронных устройств, имеющих однопроводный протокол обмена информацией (1-Wire) и помещённых в стандартный металлический корпус (обычно имеющий вид «таблетки»).

Металлический корпус служит для защиты находящихся внутри микросхем.

Внутри может использоваться разнообразная электроника: от однократно записываемой и флэш-памяти до всевозможных контроллеров, таймеров, датчиков температуры и т. п.

Устройство активизируется в момент контакта со считывателем. Операции чтения и записи осуществляются практически мгновенно во время контакта.

В простейшем случае это просто энергонезависимая память, размещаемая в металлическом корпусе.

Небольшой размер позволяет прикреплять контактную память практически на любом носителе — изделии, карточке, брелоке.

Содержание

Использование [ править | править код ]

Устройства контактной памяти используются:

• в системах управления доступом персонала
• в системах электронных платежей
• для автоматической идентификации изделий (товаров) и объектов

Наиболее известным примером использования являются ключи для домофонов (наиболее правильное название на русском языке — «контактный ключ»).

Термин [ править | править код ]

Термин «контактная память» недостаточно устоялся в русском языке. В разных городах и ситуациях используются разные эквиваленты: ключ от домофона, «магнитный ключ», «контактный ключ», «таблетка», кнопка и т. д. Однако всё это относится лишь к одному устройству, использующему технологию контактной памяти — контактному ключу. [2]

Электронные ключи iButton (Dallas Touch Memory) — оригинальное семейство микросхем, разработанных и выпускаемых фирмой Dallas Semiconductor, США. Каждая такая микросхема заключена в стальной герметичный цилиндрический корпус и имеет уникальный регистрационный номер (ID), записываемый в процессе изготовления во внутреннее постоянное запоминающее устройство. Количество комбинаций ID достигает 256 триллионов — этого более чем достаточно, чтобы исключить случайный подбор.

Все электронные ключи iButton выполнены по жёстким стандартам. Попробуйте согнуть их — это невозможно. Бросьте устройство на пол, наступите на него, опустите его в воду или в снег — всё тщетно. Корпус ключа выдерживает механический удар 500 G, рабочий диапазон температур от -40° до +85° С (для ключей iButton DS1990) и от -40° до +70° С для всех остальных, падение с высоты 1,5 метра на бетонный пол, 11-килограммовую нагрузку, не подвержен воздействию магнитных и статических полей, промышленной атмосферы.

Электронный ключ iButton рассчитан на ношение в течение 10 лет и гарантированно сохраняет прочность корпуса при 1 миллионе контактов со считывателем. Его компактная форма в виде толстой монеты обеспечивает самовыравнивание в ответном контактном разъёме считывателя, что гарантирует простоту использования.

Ключ iButton можно закрепить практически на любой поверхности, идеально подходят печатные платы, пластиковые карточки, идентификационные брелоки и брелоки для ключей.

По выполняемым функциям ключи iButton подразделяются следующим образом:

• Ключи только с идентификационным номером (ID) — модели электронных ключей iButton DS1990
• Ключи с идентификационным номером (ID) и памятью (энергонезависимое ОЗУ, ПЗУ и ППЗУ) — модели ключей iButton DS1992, DS1993, DS1995, DS1996
• Ключи c ID и энергонезависимым ОЗУ с защитой — модели электронных ключей iButton DS1991
• Ключи с ID, энергонезависимым ОЗУ и часами-календарём реального времени — модели электронных ключей iButton DS1994
• Ключи с ID и цифровым термометром (так называемые термохроны)
• Ключи с ID и Java-криптопроцессором

Электронные ключи iButton широко используются в различных системах, требующих идентификации владельца или пользователя:

• В средствах защиты информации на ПК, ноутбуках, серверах для авторизации администраторов данных систем при выполнении действий по защите информации или пользователей электронных систем при получении доступа к электронным документам — для работы с ними, подписывании с помощью ЭЦП.
• В системах контроля и управления доступом для идентификации персонала при проходе в оборудованные системой контроля доступа помещения, здания.
• В охранных системах для постановки на охрану и снятия с неё охраняемых объектов, для отметки персонала охраны на контрольных точках охраняемого периметра при его патрулировании.
• В банковских и платёжных системах, например, в АРМ клиент-банка для авторизации пользователей выполняющих платёжные операции.

Помимо охранных систем, электронный ключ iButton может служить для идентификации пользователя в системах электронных расчётов, требующих наличия кредитных карт или цифровой подписи пользователя.

Для обеспечения идентификации при работе с компьютером достаточно одного прикосновения электронного ключа к контактному устройству считывателя, чтобы пользовательский идентификационный код считался из памяти ключа iButton.

Устройство электронных ключей iButton (ключей Dallas Touch Memory)

Для обеспечения повышенной устойчивости к воздействиям внешней среды полупроводниковые кристаллы микросхем электронных ключей iButton помещаются в стальной корпус MicroCan. Корпус представляет собой небольшой цилиндр диаметром 16,25 мм и высотой 3,10 мм (модификация F3) или 5,89 мм (более распространённая на сегодняшний день модификация ключей — модификация F5). Верхняя крышка электрически изолирована от остальной части цилиндра полипропиленовой втулкой и является контактом ключа iButton для считывания данных. Нижняя часть цилиндра имеет фланец для облегчения крепления ключа на различных аксессуарах и является общим контактом.

В 2002 году проведена сертификация корпуса MicroCan. Все приборы в этом корпусе имеют санитарно-эпидемиологическое заключение и соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим нормативам и правилам РФ, зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под № 23169-02 и допущены к применению в РФ.

Описание протокола 1-Wire электронных ключей iButton (ключей Dallas Touch Memory)

Обмен данными с электронными ключами iButton производится через интерфейс 1-Wire, также являющийся фирменной разработкой Dallas Semiconductor. Информация в этом интерфейсе передаётся по единственному проводнику, то есть шина данных — однопроводная. Питание ключи iButton получают из этого же проводника, заряжая внутренний конденсатор в моменты, когда на шине 1-Wire нет обмена данными. Скорость обмена по протоколу 1-Wire достаточна для обеспечения передачи данных в момент касания контактного устройства считывателя ключом.

Протокол интерфейса 1-Wire обеспечивает возможность работы с множеством ключей iButton, подключённых параллельно к линии данных 1-Wire. Команды интерфейса позволяют определить ID всех ключей, подключённых в данный момент к линии и затем работать с конкретным прибором, переведя остальные в режим ожидания.

Управление линией данных 1-Wire и выдачу команд производит ведущее устройство, в качестве которого может использоваться любой микроконтроллер или персональный компьютер. Для обеспечения целостности данных используется вычисление контрольных кодов, а также аппаратный промежуточный буфер в ОЗУ электронного ключа iButton. Данные сначала записываются в этот буфер, затем ведущий проверяет их правильность, и только после этого выдаёт команду ведомому устройству — скопировать их из буфера в основную память.

Для подключения ключей iButton к персональному компьютеру, а также для считывания с них информации, используются специальные адаптеры, преобразующие сигналы стандартных портов компьютера (RS232, LPT и USB) в сигналы 1-Wire.

В первую очередь, понятие iButton используется для обозначения домофонных ключей, выполненных в форме брелка с металлической таблеткой. Однако распространенность систем, работающих по 1-Wire, сделала Touch Memory одним из основных интерфейсов связи считывателя и контроллера СКУД.

Электронный ключ Touch Memory

Принцип работы

Популярные ключи Dallas Touch Memory, они же таблетки iButton, функционируют следующим образом.

В качестве считывателя выступает контактор, при соприкосновении которого с идентификатором замыкается электросхема и происходит передача на контроллер уникального 48-битного номера (+8 бит — код семейства, + 8 бит CRC — проверка) и на основании полученных данных принятие решения о допуске или отказе в доступе.

При этом таблетка Touch Memory выступает в качестве пассивного идентификатора, поскольку и питание, и опрос осуществляются через контроллер СКУД.

Конструктивные особенности таблеток iButton

Основой электронного ключа Touch Memory является, выполненный в виде таблетки диаметром 16 мм, герметичный корпус из нержавеющей стали, верхняя крышка которого электрически изолирована от нижней части при помощи полипропиленовой втулки. Толщина стали корпуса составляет 5,8 мм (корпус F5) или 3,2 мм (корпус F3). При этом верхняя крышка является контактом данных, а нижняя — общим контактом. Внутри корпуса размещается кремниевый чип (микросхема).

Эта конструкция обеспечивает высокую устойчивость ключей iButton к внешним воздействиям и неблагоприятным условиям окружающей среды. Например, они способны выдержать 11-килограммовую нагрузку на корпус, механический удар 500 г, падение с высоты 1,5 метров на бетонный пол. А, кроме того, могут работать в условиях повышенной влажности, не чувствительны к загрязнениям, вибрации и действию магнитных и статических полей. Рабочий диапазон температур составляет -40ºС до +85ºС для DS1990 и от -20ºС до +85ºС для остальных приборов семейства.

Достоинства электронных ключей Dallas Touch Memory

• небольшой размер;
• возможность работы в агрессивных условиях окружающей среды;
• высокая скорость считывания (менее 5 мс);
• простой и быстрый обмен данными по протоколу 1-Wire;
• идентификация по касанию;
• удобство совмещения ключа с контактором, за счет чашевидной формы последнего;
• возможность простого закрепления таблетки iButton на различных поверхностях или в различных аксессуарах.

Сфера применения iButton

В силу невысокой стоимости, надежности, простоты считывающих устройств и открытому протоколу этот тип iButton (DS1990) получил массовое внедрение в качестве электронного ключа в системах охранной сигнализации, разграничения доступа к информации и физическим объектам, электронным проходным, электронным замкам и в системах безопасности для банков и офисов.

Также применяется для маркировки объектов и маршрутов в системах контроля патрульно-постовой службы, контроля передвижения транспорта, системах инвентарного и складского учёта и в качестве кредитных карт в локальных платежных системах. Но наиболее частым применением идентификаторов Touch Memory остаются домофонные системы.

Недостатки использования электронных идентификаторов

• недостаточная защищенность ключа от изготовления дубликата;
• недостаточная защищенность контактора.

Самый главный из них – это недостаточная вандалозащищенность самого считывателя: воздействие элекрошокером, пьезозажигалкой, да просто скачок напряжения могут вывести прибор из строя.

Особенно печальные последствия могут быть от воздействия электрошокера у проводной клавиатуры: электрический разряд может уничтожить ПКП, нарушив работу всей системы. Да и вообще, считыватель можно просто-напросто замазать краской или залепить жвачкой.

Многие клавиатуры со считывателями Touch Memory не защищены от воздействия ключа-вездехода, иногда называемого «ключом почтальона», а это не добавляет надежности в работе системы. Ну и, наконец, ключ можно потерять, или, что достаточно часто случается у меня лично, теряется сама «таблетка», а пластиковый корпус остается, — говорит Мария ЛИВЕНЦОВА специалист по ОПС, компании «Альтоника».

Интерфейс Touch Memory (1-Wire, iButton)

Интерфейс для связи между считывателем и контроллером СКУД Touch Memory – это разработанная корпорацией Dallas Semiconductor (с 2001 года — Maxim Integrated) двунаправленная шина 1-Wire, где используются всего два провода для питания и передачи данных.

Второй по популярности интерфейс для систем контроля доступа после интерфейса Wiegand.

Принцип работы интерфейса Touch Memory в СКУД

В случае использования интерфейса iButton для связи между контроллером и считывателем, последний эмулирует поведение ключа и контактора. Таким образом осуществляется возможность использовать простую схему передачи данных и, одновременно, идентификатор лучше защищенный от считывания, чем ключ Touch Memory.

Для обмена данными между считывателем и контроллером интерфейс 1-Wire использует всего одну двунаправленную сигнальную линию (второй провод — заземление), по времени отсутствия напряжения на которой определяется содержимое бита данных.

Преимущества и недостатки использования интерфейса iButton

Говоря о преимуществах интерфейса Touch Memory отмечают, в первую очередь, минимальное количество жил для передачи сигнала.

В качестве преимущества для решения определенных групп задач можно назвать возможность контроля удержания карты перед считывателем.

Некоторые производители реализуют двустороннюю связь считывателя и контроллера СКУД на базе протокола iButton.

Недостатками интерфейса 1-Wire являются:

• из-за низкой помехоустойчивости протокол Touch Memory эффективен лишь при небольшом расстоянии между считывателем и контроллером, которое может быть увеличено только с усложнением монтажа и с увеличением обшей стоимости системы контроля доступа;
• проблемы совместимости оборудования различных производителей, за счет отсутствия стандартизации процессов передачи сигнала;
• отсутствие шифрования передаваемых данных;
• отсутствие контроля целостности линии.

Материал спецпроекта "Без ключа"

Спецпроект "Без ключа" представляет собой аккумулятор информации о СКУД, конвергентном доступе и персонализации карт