Формат Wiegand

Вопросы, которые планируем рассмотреть в этой статье:

• Способ хранения двоичных данных на карте доступа.
• Получение данных считывателем и передача на контроллер системы контроля доступа.
• Возможности контроллера по получению и обработке сигнала.
• Что такое Wiegand (Виганд).

Термин Wiegand используется в различных областях, связанных с системами контроля доступа, считывателями и картами. К сожалению, часто этот термин используется неправильно, что приводит к путанице. Ниже приведены краткие сведения.

Wiegand это:

• 1. Интерфейс связи карта-считыватель
• 2. Интерфейс связи считыватель-контроллер
• 3. Электромагнитный сигнал, передающий данные
• 4. «Стандартный» двоичный 26-битный формат карт
• 5. Электромагнитный эффект
• 6. Технология изготовления карт В нашем случае рассматриваются только пункты 2 и 4.

Примечание. Термином Wiegand также описываются некоторые неупомянутые характеристики карт/считывателей.

Формат Wiegand

Говоря «формат Wiegand» заказчики HID иногда обозначают так технологию кодирования карт доступа. Но стоит помнить, что термином Wiegand часто обозначается стандартный 26-битный формат, отличающийся особым расположением двоичных данных.

• Формат описывает значение числа, способ его использования. Формат — это не само число.

• Число бит не определяет формат (кроме 26-битного формата). Например, существует более сотни 34-битных форматов.

• Размер и положение элементов данных на имеющемся числе битов может изменяться, например:

o в одном 34-битном формате код помещения состоит из 8 бит и начинается со второго бита; o в другом 34-разрядном формате код помещения состоит из 12 бит и начинается с 21-ого бита.

• Совместимость форматов определяется возможностями панели контроля доступа. Строка цифр 74955968459 не значит ничего. Если известно, что это телефон в России, то станет понятно, что 7 — код страны, 495 — код города, и так далее. Расшифровать данные позволяет использовать данные. Номер телефона всегда выглядит так: (xxx) yyy-zzzz, так как оборудование телефонных компаний поддерживает только такой формат. У оборудования систем безопасности схожие требования. Телефонные компании стремятся к тому, чтобы все знали формат телефонных номеров, в отличие от индустрии безопасности, в которой форматы хранятся в секрете и часто изменяются. Форматы данных на картах 125 кГц proximity и iCLASS идентичны. Это гарантирует совместимость контроллеров, работающих со считывателями proximity, со считывателями и картами iCLASS.

Стандартный 26-битный формат

Формат, используемый при программировании карты, определяется шаблоном хранения данных, совместимым с панелью контроля доступа. Все транспондеры корпорации HID (карты, брелоки, метки и т. п.) можно запрограммировать в стандартном 26-битном формате.

Стандартный 26-битный формат является открытым. Это значит, что приобрести такую карту может любой, и описание формат широко доступно. 26-битный формат является промышленным стандартом и доступен любому клиенту HID. Практически все системы контроля доступа могут работать со стандартным 26-битным форматом. Этот формат произошел от технологии кодирования данных Wiegand. Код заказа стандартного 26-битного формата в корпорации HID — H10301. В формате H10301 возможно кодирование 255 кодов помещений от 1 до 255. Для каждого кода помещения возможно кодирование 65535 кодов сотрудника от 1 до 65535. Общее число возможных комбинаций составляет 16711425. Ограничений на использование карт этого формата не существует. Его использование не отслеживается корпорацией HID, создание дубликатов карт разрешено. Корпорация HID поддерживает более 1000 других форматов карт, но все они имеют схожую концепцию, как и 26-битный формат. Другие изготовители карт также поддерживают свои проприетарные форматы. Формат H10301 описывает формат хранения двоичных данных. Ниже приведено описание этого формата.

Открытый 26-битный формат Wiegand

Максимальное значение кода помещения — 255, так как если все биты кода помещения имеют значения 1, в десятичном представлении число будет иметь вид 255. Максимальное значение кода карты — 65535, так как если все биты кода карты имеют значения 1, в десятичном представлении число будет иметь вид 65535.

Примечание: Биты контроля четности/нечетности используются для быстрой и простой проверки правильности передачи двоичных данных. Разработчик формата выбирает, контролирует ли конкретный бит четность или нечетность. Фиксированная группа бит данных объединяется с одним битом данных, суммирование значений этих бит должно быть четным (или нечетным).

В приведенном выше примере первый контрольный бит (четности) связан с первыми 12 битами данных. Если сложение значений этих 12 бит является нечетным числом, контрольному биту присваивается значение 1, чтобы результат сложения 13 бит был четным. Аналогично последние 13 бит всегда дают в сумме нечетное число.

Другие форматы

Чтобы лучше понять организацию форматов, рассмотрим два примера возможных форматов карт.

Примечание. Так как реальные форматы данных закрыты, мы не рассматриваем их в качестве примера.

В стандартном 26-битном формате одно из полей называется кодом помещения, другое — кодом карты. Эти поля могут называться по-разному в зависимости от формата. Одно и то же название может обозначать разные данные. Один из возможных форматов может выглядеть так:

В корпорации HID стандартному 26-битному формату присвоен код H10301. С его помощью может быть закодировано 225 помещений - от 1 до 225. Каждому коду фасилити могут соответствовать до 65535 кодов сотрудников. Более тысячи других форматов корпорации HID имеют схожую концепцию.

Чтобы глубже понять принципы организации форматов карт, обратимся к примерам. В стандартном 26-битном формате есть два поля - фасилити-код и код карты. Названия у них бывают разные и зависят от формата. Предположим, некий формат выглядит так:

Первый контрольный бит связан с одним подмножеством бит данных, второй контрольный бит — с другим подмножеством. Здесь определены и поля фасилити код(или код помещения) и код карты, однако этот формат отличается от H10301. Поэтому карты, где информация закодирована в этом формате, вполне могут не подойти к системами, работающими с H10301.

Также возможен и такой формат:

В этом формате 3 контрольных бита, поле код должности (5 бит), табельный номер (18 бит) и код комнаты (4 бит). Точные значения, предназначенные для программирования, необходимо уточнять у заказчика. Такой информацией корпорация HID не владеет. Заказчики склонны путать фасилити код и код места. Есть форматы, где присутствует лишь одно из этих полей, а есть такие, где какое-то одно или вообще ни одного. Поэтому при заказе карт надо быть весьма внимательными. Во избежание повторения номеров карт, необходимо знать номера используемых карт. Для настройки полей контроля доступа и ввода интегратором карт в систему требуется название формата кодируемые значения полей данных.

Один из возможных 36-битных форматов карт Первый контрольный бит связан с одним подмножеством бит данных, второй контрольный бит — с другим подмножеством. В этом формате также определены поля код помещения и код карты, но этот формат отличительно отличается от H10301, карты, закодированные в этом формате, могут быть несовместимы с системами, работающими с H10301.

Названия полей данных определяются разработчиком формата, поэтому названия могут быть любыми. Рассмотрим еще один возможный формат. Рис. 3. Один из возможных 30-битных форматов карт В этом формате 3 контрольных бита, поле код должности (5 бит), табельный номер (18 бит) и код комнаты (4 бит). В разговоре с заказчиком важно выяснить точные значения, которые должны быть запрограммированы на карты. Этой информацией владеет заказчик, а не корпорация HID.

Обратите внимание, что заказчики путают термины код помещения (Facility Code) и код места (Site Code). В некоторых форматах присутствует код помещений, в других — код места, в некоторых нет ни одного из этих полей, в некоторых — оба. Будьте очень внимательны при заказе карт. Чтобы избежать дублирования номеров карт, заказчик должен знать номера используемых карт.

Системные интеграторы также должны знать название формата данных и кодируемые значения полей данных, чтобы настроить панели контроля доступа и ввести карты в систему. Без этой информации ввести группу карт в систему практически невозможно.

Corporate 1000

Корпорация HID разработала уникальный формат, Corporate 1000, принадлежащий конечному пользователю. Корпорация HID гарантирует уникальность формата и то, никогда не будет создано повторяющихся карт этого формата. Для приобретения карт формата Corporate 1000 необходимо письменное подтверждение права использования этого формата. Это позволяет заказчику полностью контролировать производство и распространение карт этого формата. Ниже приведено еще несколько фактов о формате Corporate 1000:

• Панели контроля доступа заказчика должны быть совместимы с форматом Corporate 1000.
• Все форматы Corporate 1000 имеют длину 35 бит, форматы отличаются друг от друга размещением данных. Например, номер карты может быть разбит на три или более частей, размещенных в строке битов. Это гарантирует уникальность Corporate 1000.
• На данный момент существует несколько сотен форматов Corporate 1000, большинство форматов еще не занято.
• Как и остальные форматы, Corporate 1000 идентичны на картах 125 кГц proximity и iCLASS.

Примечание. Ни карта, ни считыватель не учитывают формат записи данных. Карта просто хранит и передает двоичные данные, а считыватель принимает и преобразует данные к стандарту протокола Wiegand (или другого протокола). Только контроллер обрабатывает данные в соответствии с форматом данных.

Интерфейс Wiegand считыватель-контроллер

Интерфейс определяет способ взаимодействия двух устройств. Считыватели HID взаимодействуют с контроллерами с помощью стандартных интерфейсов:

• Wiegand;
• Последовательный (RS232, RS422, RS485 Clock-and-Data (второй трек магнитной полосы) или ABA Остановимся на интерфейсе Wiegand, так как это самый распространенный интерфейс в системах контроля доступа.

На физическом уровне интерфейс Wiegand представляет собой три провода: Data Zero (обычно зеленый), Data One (обычно белый) и Data Return (обычно черный). При установке считывателя HID именно эти метки должны быть на считывателе и контроллере. Все стандартные считыватели HID поддерживают интерфейс Wiegand. Так как данные хранятся в двоичном виде, считыватель получает данные в виде электромагнитного сигнала, преобразует их к формату протокола Wiegand и посылает двоичную строку в контроллер. Нули передаются по зеленому проводу, единицы — по белому проводу. В контроллере данные объединяются и образуют строку, хранимую на карте.

Примечание. Считыватель не обрабатывает и не проверяет считанные данные. Это устройство просто передает данные, хранимые на карте, на контроллер по протоколу Wiegand.

Настройка контроллеров

Контроллеры настроены таким образом, что карты, не соответствующие определенному выбранному формату, не принимаются системой. Почти все контроллеры могут работать со стандартным 26-битным форматом (кроме проприетарного формата изготовителя). Простые контроллеры могут работать с одним-двумя форматами, более сложные способны поддерживать практически все форматы после соответствующей настройки. Некоторые даже могут создавать собственные форматы. После того, как формат выбран, следует настроить считыватель и заказать карты этого формата. Для правильной работы карты должны быть запрограммированы в формате контроллера. Это рекомендованный способ настройки, затрудняющий несанкционированное использование случайно найденной карты злоумышленником. Это происходит благодаря тому, что полная информация о формате карты хранится не на карте, а в контроллере. Формат — не число, а способ представления числа. Для размещения заказа на карты HID необходимо знать следующее:

• Название формата (например, H10301.cdf) — на данный момент для кодирования карт используется несколько сотен различных форматов, формата по умолчанию не существует. Заказчик должен знать название требуемого формата и сообщить его корпорации HID.
• Кодируемые данные — например, число в формате H10301.cdf, состоит из первого контрольного бита, 8 бит кода помещения, 16 бит кода сотрудника и последнего контрольного бита.

Преобразование двоичных, десятичных, шестнадцатеричных значений

Во всем мире для расчетов принято использовать десятичную запись числа, однако в компьютерах хранятся и обрабатываются двоичные данные. В двоичном представлении для записи числа используются только цифры 0 и 1. Часто для удобства 4 двоичных знака объединяют в группы, каждая такая группа представляет собой один знак шестнадцатеричной системы счисления. Для записи знаков шестнадцатеричной системы дополнительно используют буквы A-F.

В шестнадцатеричном формате для записи 24 бит необходимо всего 6 знаков. (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) (1111) группы двоичных знаков

F F F F F F

• Код помещения 255 выглядит как FF (15х16) + 15 = 255.
• Код карты 65535 выглядит как FFFF (15x4096) + (15x256) + (15x16) + 15 = 65535. Шестнадцатеричная система счисления используется во многих контроллерах благодаря компактности и удобству представления двоичных данных. Считыватели ProxPro и MaxiProx могут передавать данные на контроллер в шестнадцатеричном виде по протоколу RS-232 или RS-422.