作为门禁系统的前端设备,卡片的安全性始终放在首位,小小的卡片里藏着大大的乾坤;而当前,读卡器的外观工艺被门禁厂商视为希望拉动系统销售的利器。在对“一卡通”呼吁声颇高的今天,具备多种识别技术的门禁卡/读卡器的市场也在逐渐扩大。
国内门禁市场发展到今天,产业链分工相对成熟,特别是一些大型门禁企业的主要优势集中于控制器,而外围设备如门禁卡/读卡器一般通过OEM或者直接市场采购来完成。门禁系统集成商一般自己不生产卡片,甚至有的连读卡器都是OEM的,他们将卡片、读卡器、控制器、软件等一整套门禁系统解决方案打包卖给工程商或用户。正是由于国内这种产业链分工独特的现象,相对于整个门禁系统而言,作为配套销售的前端设备,门禁卡/读卡器的市场跟随门禁系统市场的脉搏而波动。
对于07年的门禁系统市场,不少门禁厂商表示销量一直都保持两位数的稳定增长,尤其是在经济较发达的北京、天津、青岛、上海、广州、深圳、厦门等城市,都获得了不错的市场表现。由于北京奥运的契机,作为奥运安防的第一道防线,门禁设备受到分外重视,例如,北京奥运村项目规模达2000个门、数字北京大厦200个门、天津奥林匹克中心600个门等等,其累积的采购量让不少厂商垂涎不已。另外,像现在一般一个控制器配1-8个读卡器,假如以07年9月本刊采访了解的门禁控制器市场年增长率将近38%来推算,伴随着控制器销量的稳定增长,读卡器的销量也将一路高攀。
不仅读卡器市场可喜,大部分厂商表示除了原有的磁卡、接触式智能卡、非接触式ID卡之外,门禁领域采用非接触式智能卡的量越来越多。像写字楼、小区、停车场等领域,门禁卡用于车辆、人员的管理已经很普遍了;而像企业采用门禁卡考勤等都已经成为潮流了。如今,门禁卡已经是城市“打工族”皮夹子里不可缺少的通行证。
安全是第一位
安全始终是门禁最关心的要素。Legic亚洲区总经理姜鹤松认为,“正是由于安全性的驱动,市场才逐渐地淘汰了条码卡、磁卡,甚至于ID卡因容易被复制都已经退居到市场边沿,取而代之的是非接触式智能卡。”非接触式智能卡的名目众多,市场上的称谓还有:高频感应卡、非接触式IC卡等,为了避免混淆,我们可以将它理解为工作频率在13.56MHz、可读写扇区并反复擦写数据、安全性更高、容量大、具备加密功能的卡,它的数据记录可靠,使用更方便,扩展功能丰富,如用于一卡通系统、消费系统等。国内门禁卡发展至目前,非接触式智能卡主要基于三种技术平台,也即核心芯片,分别是:使用最广泛的Mifare、专注于门禁消费和停车场的iCLASS、安全性受到公认的Legic。
开放而安全的Mifare
Mifare来自欧洲,采用ISO1443A标准,这个标准的特点是读卡距离近、读写速度快。它最早的应用在1989年汉城地铁,然后在亚洲、欧美的交通领域广为采用。它的所有权属于飞利浦(现在的NXP),全球只有它才能提供Mifare芯片,同时它授权给德国的英飞凌公司。澳大利亚BQT公司技术经理陆建军表示,“我们最早是用别的平台,但是后来集中采用Mifare,因为它是当前最开放的平台。”据了解,每个ISO标准有四层协议,Mifare开放了第三层。[nextpage]
“应该说,Mifare是一个开放的安全平台,现在国内大城市的公交系统都使用它作为读写载体,”BQT的陆建军解释,“但关键要看客户怎么使用,采用何种卡片读写方式。”例如,如果数据写在扇区里面,扇区又有密钥保护的话,它相对来说是安全的。但实际中,国内门禁市场很多时候并不是采用受密钥保护的扇区去保存数据,而是用卡的序列号CSN/UID,这样非常不安全。
而由于Mifare存在时间比较长,很多门禁厂商都接触过,我们甚至可以在网上免费下载它的资料。据相关人士透露,目前国内甚至已经有两家公司做出来的芯片可以和Mifare兼容。“Mifare平台技术越来越透明,面临被仿造、复制的危机。如此一来,目前国内门禁市场上基于Mifare平台开发的卡和读卡器,在品质上层次不齐,安全性的等次也不一。
另外,作为Mifare的下一代技术平台——Desfire,它的安全性、灵活性、存储量、可扩展性都是Mifare无法比拟的。据BQT的陆建军透露,美国政府和国防部已经将Desfire作为门禁的标准来实施,而国内的南京地铁采用的就是Desfire卡。它就像一个电脑管理文件夹,总目录下面可以建16个子目录,16个子目录下面可以存放不同的文件。
iCLASS主要用于门禁
工作频率在13.56MHz的iCLASS是HID的一个品牌,它符合ISO14443B和ISO15693两种标准。ISO15693的读卡距离要比ISO14443A和ISO14443B更远;而14443B与14443A相比有更高的读卡速度。iCLASS面世晚于Mifare,主要应用于门禁、停车场,以及部分消费系统。
在安全性方面,iCLASS独有64位动态密钥,以及相互认证和加密数据传输。“认证时最简单的一个办法就是在读卡器和卡片上各放一个密码,读卡器将传过来的密码做比较。而我们的做法不是这样,两者相互认证时不传输密码,所以无法被截获,而且每次传输的数据都会加上一个随机数。也就是说,你这个卡片不论刷多少次,他们之间传输的数据都是不一样的。即便数据被截获,你也没办法获知它的变化规律。”之所以如此看重安全性,HID的王晓钟解释,“HID不是卖芯片,是卖卡,而且我们的专长是做门禁,门禁是安防的第一道防线。”
Legic:安全性受公认
在非接触式门禁卡领域,还有一位不得不提及的先驱——Legic公司,“Legic是世界上最早把13.56MHz用到门禁卡上的公司之一。Mifare和Legic的渊源颇深,Legic的母公司是瑞士KABA集团,KABA和RFID界的鼻祖DESTRON(德思创)合作研发Legic。在1994年左右,DESTRON被飞利浦收购了,飞利浦把很多公司砍掉之后就变成了现在的Mifare,”Legic的姜鹤松介绍。Legic平台下有两种标准, ISO14443/15693的标准和其私有标准,但Legic在市场上最著名的是其私有标准,L84(空中巴士)公司就采用了基于Legic私有标准的卡,而宝马公司全球的每一个员工手中都有一张基于Legic平台的卡。”
与Mifare、iCLASS相比,Legic有点姗姗来迟。尽管如此,由于其独特的令牌管理和数据加密技术,现在已经被公认为在安全性方面领先的高端技术。“Legic是全球唯一一家13.56MHz技术供应商中把密码管理系统提供给客户的,”据Legic的姜鹤松介绍,“绝大部分人还没有意识到一个问题——你的密码如何去管理?比如一个用户的门禁系统采用Mifare技术,考虑到安全性他不愿意采用UID/CSN,而是把卡号写进受密钥保护的扇区中。但是,这个密码由谁去写?怎么能保证这个密码不被更多的人知道?时间一长,系统变得越来越不安全。”[nextpage]
对于很多持卡者来说,他并不知道一张小小的卡里藏着大大的乾坤,因此,专家建议,安全始终是门禁的最重要职责,不能以牺牲安全性为前提,否则整个门禁系统就是虚设了。用户/工程商应根据具体的需求来选择适合应用场所需求的卡片,读卡器/门禁系统供应商也有必要根据自身的定位来选择合适的技术平台作开发。
工艺设计——拉动系统销售的突破口
“千人一面”或许可以恰当地形容早期的读卡器产品,他们基本上都长着一张“大众化”的脸,单调的颜色、笨拙的外形,畏缩在门口角落,当有人刷卡的时候,它才“嘀”一声。然而,近两年读卡器产品有着脱胎换骨的转变,例如LED灯几乎成为标配,而在形状、大小、颜色、背光、彩屏显示等方面都让用户有了更多的选择,刷卡时还有语音提示、动画等。
缘何读卡器的外观工艺开始得到重视?随着门禁读卡器的应用领域拓宽,例如在酒店、商务楼、高档小区等,读卡器的外观工艺已经成为这些地方档次的象征,不少开发商也愿意花钱在这些细节之处提升品质,以此与竞争对手的门禁系统区别开来。“当读卡器的基本功都能满足需要时,客户明显地偏爱外观工艺更好的产品,”上海越龙智能科技有限公司总经理卢康康表示。另外,苏州精达毅力电子有限公司副总经理王王景也认为,“毫无疑问,稳定性、安全性很重要,但这些都要试过才知道,而外观是非专业客户选择时最主要的考量因素之一。”
受到市场需求的鼓舞,门禁系统供应商对读卡器的品质、外观工艺寄予了很高的期望,希望能以此带动门禁系统的销售量。杭州立方自动化工程有限公司销售副总任昌峰也表示,“我们的系统稳定性得到了政府、银行、交通等用户的认可;但他们也毫不留情地指出产品的美中不足是外观工艺,这成为我们下决心改善外观工艺的一大动力。不仅是我们,由于门禁系统的稳定性愈加成熟,大家都希望能把外观作为一个带动销售的突破口。”
作为与卡片相匹配的产品,读卡器不只起着安全保护的作用,它成为了日常生活中的一种装饰品。它不是突兀地依附于建筑,而是与建筑融为一体、看起来很亲切的“玩意”。然而,这种“玩意”也是有代价的。以读卡器工艺设计中必不可少、至关重要的两个环节——专业设计和模具开发为例,它们不仅需要厂商敢于“砸钱”进去,同时还要费心费力。据杭州立方的任昌峰介绍,“产品是设计和理念的结合,不是单纯花钱请专业公司设计就可以做到的;更重要的是融入我们的经验和想法,符合安装、使用简便的需要。而模具开发也需要反复修改,既要考虑整个产品的质感,又要考虑手感、显示屏的透光性等等。”
厂商各出“奇招”
“正是由于厂商在工艺设计各方面的投入,读卡器开始改变传统的死板造型,趋向于生活化、人文化和艺术化,”深圳丽泽智能科技有限公司技术经理郑平说道。而以本次产品专题收集的产品为例(见“门禁卡/读卡器产品精选”),我们可以看到不少产品设计新颖、夺目,由此也可以窥见厂商们在外观工艺、满足个性化需求方面做了多少“手脚”。
上海越龙的卢康康透露,“我们采取了一种与众不同的生产工艺,可以更加方便地为客户定制外观以满足特殊需要。例如,很多科技公司都有特殊要求,比如读卡器颜色与企业LOGO一致,触摸屏可以显示中文姓名和照片,甚至显示实时视频的企业宣传片等。而一些物业单位,我们提供的读卡器产品可以发布消息,如物业信息提示、天气预报等。对此,我们都会尽量贴近客户的需求。”[nextpage]
“为了满足客户在外观方面的独特需求,我们购买了一套激光雕刻仪器,”杭州立方的任昌峰欣喜地说道,“它给我们带来了一个新的亮点。像我们刚做的中国石化的一座大楼,在LED盖板上采用激光雕刻透出光,与建筑风格一致。同时它还可以将企业LOGO等雕刻上去,永远不用担心褪色。”
另外,还有厂商更是将读卡器设计成一个多用的平台。杭州立方的总经理周林健曾在一次访谈中提到,“它闲时可以播放广告,类似分众传媒,可作为用户日常运营的一个平台,给用户带来可观的额外收益。”不仅仅是读卡器,安防整体越来越朝着除了满足用户基本安全需求之外,还提供非安全、高效、附加值的方向发展。这种技术和产品上的延伸,也是厂商在价格缝隙中的市场创新之举。
当然,所有的“突发奇想”都是要基于技术实现的,而在提升读卡器外观工艺水平的同时,不能忽视守护安全的本职。Legic的姜鹤松提醒,“外观设计跟读卡器里面采用什么芯片是完全分开的。同一个外观下隐藏着不同安全级别的芯片。我们在注重外观同时,还应该真眼识别产品的安全性。”
以市场需求为向导,多技术卡/读卡器应用渐增
以上大致介绍了门禁卡和读卡器产品面临的现状和机会;然而,作为整个门禁系统的有机部分,卡片与读卡器的技术发展永远都是相辅相成的。当前,门禁系统与消费系统、停车场系统、考勤系统等的整合是国内门禁市场发展的一个重要方向,而门禁系统往往占主导地位,其它子系统围绕其展开和建立。例如,很多企业用户希望将门禁系统与考勤、就餐和停车系统整合,使用同一张门禁卡来完成,既方便又高效。上海越龙的卢康康认为,“在很多门禁系统升级、扩容项目中,客户希望新产品具备新功能的同时,也能兼容以前的卡片或读卡器。”
但问题在于,之前很多门禁系统都是基于磁卡或ID卡技术平台,如何在保障原有的设备投资的前提下实现多种应用呢?而如果增加更丰富的功能如刷卡消费、停车缴费的话,势必需要采用存储量更大、更安全、更多功用的非接触式IC卡技术平台。那么,如何兼容不同的技术平台?如何给客户提供最节省投资的解决方案?具备多种技术的门禁卡/读卡器由此应运而生。
多技术卡:市场前景可期
从20世纪70、80年代至今,门禁卡的发展经历了从磁卡——低频感应卡(如EM、Prox等ID卡)——高频(13.56MHz)感应卡的过程。高频感应卡,即非接触式IC卡凭借其更安全、更方便、数据容量大、多功用等优点,逐渐地在卡片市场独占鳌头,与此同时,磁卡、ID卡也并存。目前,门禁领域已经推出并有应用的多技术卡,也主要基于这三种卡片技术来自由组合。主要分两种情况:一种是不同频率的整合,如低频与高频;第二种是不同刷卡方式的整合,如接触式与非接触式。
第一种情况中,低频与高频整合的卡内有两个线圈,分别接两个芯片,好比一个同心圆,高频13.56MHz线圈在外圈。这类卡可以在低频读卡器和高频读卡器上读,典型的有HID的“复合卡”,在门禁与停车场、考勤等系统的整合中使用得较多。HID的王晓钟介绍,“上海浦东机场用的就是复合卡,共有几万张。浦东机场之前用的是125KHz的低频感应技术,现在它希望升级实现更多应用,但它不可能把1000多读卡器全部换掉,惟有换成复合卡,这种卡既可以在高频iCLASS读卡器上读写,也可以在原来的低频Prox读卡器上工作。”[nextpage]
不过,据丽泽的郑平所言,“部分所谓的复合卡在物理上整合了两种甚至多种芯片,但这些芯片分别拥有各自的卡号。这虽然符合了‘一卡多用'要求,但令后台管理比较混乱。而且,这类卡的技术门槛相对较低,主要考验供应商芯片封装的能力、二种卡的兼容性,以及对卡号全球唯一性的掌控能力。”
另外,据其透露,“目前有一种CPU卡,它的同一颗芯片连接了几种不同频率的线圈,也可以在不同频率的读卡器上工作。而且,最重要的是它做到卡号统一,便于后台统一管理,但缺点是目前造价较高,将来成本降低后或许会成为‘一卡通'的主要选择。”
在第二种情况中,典型的是接触式磁卡与非接触式感应卡的整合,业内较普遍地称之为“双界面卡”。它在带接触式芯片的卡内,再加一颗非接触式的芯片,既可以感应也可以插入使用。双界面卡的优势在于:它去掉了两种技术的缺点,兼具两者的优点。例如,感应卡内存有限,但安全性更高;接触式容易磨损,但内存很大。在传统门禁领域,这种双界面卡目前主要在酒店门禁锁上应用较多;而在消费领域,一些国家的信用卡就是双界面卡。
“我认为,双界面卡是将来的另一个方向,”Legic的姜鹤松表示,“目前在上海、厦门有试点的手机NFC技术,从某个程度上讲,NFC手机技术就是双界面技术的延伸。它只要把一个天线放到手机里面去,手机就可以当卡来用。”而据了解,Legic公司的双界面卡保留4K的存储空间,可用于以后扩展应用,如存入指纹模板等。
多技术读卡器:功能仍需完善
随着多技术卡的诞生以及应用逐渐增多,多种识别方式也是为读卡器厂商力求有所突破的关注点。目前,市场上已经出现多技术读卡器的“身影”。这种读卡器既可以读125KHz卡片信息,又可以读13.56MHz卡的扇区信息。另外,还有一些名为“智能读卡器”也可以在两种频率下工作。读卡器内部有两个模块,内部很多器件都是共用的,如天线等,因此这种读卡器的技术含量较复杂,投入开发的成本较高。而它被采用的前提在于:在升级项目中,换哪种产品更划算,换卡?换读卡器?
另外,两个模块放在同一个盒子里,既有好处也有坏处。好处在于保住了用户原有投资,坏处在于使用中会出现干扰、读取距离等问题。丽泽的郑平解释,“它的两个模块中一个是ASK方式调制,另一个是FSK方式调制,两种调制方式工作时会存在互相干扰,同时会出现影响反应速度和读取距离的问题。而且,它价格比单技术读卡器更贵。”诸多因素限制,使得多技术读卡器的市场前景不像多技术卡片一样普遍看好,其功能有待完善。
据了解,目前新系统大都采用统一标准、同一种格式的卡和读卡器。丽泽的郑平认为,“所谓的多技术卡/读卡器只是一项过渡技术。长远来看,读卡器和卡片的格式和协议将会趋向统一,届时多技术卡片和多技术读卡器将会退出历史舞台。”
关于未来走向哪里,我们只能预测。但可以肯定的是,多技术卡片和读卡器的市场才开始慢慢普及,在可见的将来仍有一定的市场空间,尤其是当客户提出购买一套既保留原有投资,又预留未来扩展空间的解决方案时。而多技术卡/读卡器的前途和市场将不只是门禁领域的升级和整合,更重要在于跨越多种行业和领域,实现更多样化的应用。[nextpage]
生物识别:“上帝的密码”
除了以上介绍的多技术门禁卡/读卡器之外,生物识别也丰富了识读技术。生物识别技术+13.56MHz非接触式技术,有望为门禁卡/读卡器厂商和生物识别厂商实现双赢。对于生物识别供应商来说,他找到了一种安全的载体;而对于门禁厂商而言,生物识别技术的采用将有助于开拓新的应用领域,尤其是高端市场领域,如银行金库、弹药库、高档住宅区,以及一些对安保要求非常严格的企业等。BQT的陆建军也看好生物识别技术在门禁卡/读卡器上的应用,“生物识别技术以其唯一性和不可替代性,越来越受到门禁市场的追捧,但其技术和市场还有很长的路要走。卡+指纹、卡+虹膜等方式都有可能。”
近年来,随着指纹识别技术的误判率和拒真率、成本降低等技术问题的不断克服,卡+指纹的识别方式的应用越来越受到市场认可,尤其是在一些具备一定规模的工厂受到欢迎。深圳中控的王平安谈到,“指纹+卡的方式用在工厂比较多,由于工人的手指磨损比较大,而且有时出现工伤不能打卡等,这时就不能用指纹考勤,而指纹+卡的方式更方便。”他还补充,如果从安全的角度出发,我们也会建议客户选用指纹+卡双重识别方式。
另外,HID的王晓钟也表示,在希望采用指纹识别技术的场所,单纯的指纹识别方式和卡+指纹的方式各有市场。“比如有一万多人的指纹时,如果采用指纹识别方式,要存储一万多人的指纹会是一个大的问题,即使能够达到,它的比对速度也会变得很慢,从而影响到人员流量。如只有数十个人,为了方便可以不需要用卡。”
另外,面部识别技术也已成为较受关注的未来之星。据中控的王安平透露,其公司目前已经在做多种生物识别技术的研发,其中面部识别以后将会更加关心。
而Legic的姜鹤松表示,“个人认为,面部识别技术将来很有机会成为门禁的主导技术。”据其解释,面部识别相对而言更好使用。只是现在的技术还没有取得很大的突破,将来或许会将脸部图像存到卡里去,刷卡时则做一个比对。
不论是指纹、虹膜、面部,或手指静脉等,生物识别技术以其唯一性和不可替代性,越来越受到门禁卡/读卡器制造商的追捧,只是其技术成熟和商用化还有很长的路要走。“卡+指纹、卡+虹膜、卡+面部识别等都有可能,”深圳市洛思特智能科技有限公司总经理刘学群预计,“大概还需要两年左右的时间,生物识别市场才会逐渐成熟起来。”
结语
随着门禁卡/读卡器的识别技术的日益丰富,产品形态愈来愈多样,其应用市场也越来越广泛。在满足安全性之余,用户也越来越关心所采购的产品可以给自己的管理带来多大的效益。也因如此,门禁卡的通用性、存储容量、可扩展性的地位与日俱增,这给芯片商提出了挑战;而读卡器的人性化、生活化也逐渐成为厂商在产品开发上的攻坚目标。例如,为了顺应建筑节能的潮流,厂商也开始在读卡器上做文章。诸如此类的动向,也使得我们期待:仅在方寸间的卡片/读卡器能给我们带来更大的惊奇。
(附)门禁系统中读卡器设计要点
门禁系统中读卡器是最外围设备,担负着读取卡片信息、人机界面交互、数据校验上传等一系列功能,其重要性不言而喻,所以读卡器的设计要具有以下的特点:[nextpage]
1.安全性:安全性是读卡器的基础,包括读卡方式的安全性、通讯方式的安全性、抗暴力设计、防尘防水设计、防拆设计、防撬机制设计等方面。
2.稳定性:读卡器的稳定性是指读卡器稳定工作的能力,读卡器的稳定将是系统稳定不可或缺的一部分,包括:宽温设计;电磁兼容;防雷击等。
3.外型美观及环境和谐:读卡器的发展趋势表明,根据不同的使用环境而专门设计读卡器的理念逐渐深入人心。不同的应用场合、不同的使用人群、不同的建筑风格等复杂的需求给读卡器引入更细致的工业设计,读卡器不再仅突兀地作为一卡通系统中的排头兵,而是成为了整个应用场景中自然而然的、和谐的组成部分。
4.人机界面友好性:随着读卡器技术的不断发展,其提供的功能由单纯地读出卡号、上传至控制器,而要加入更多的友好性设计,要提供丰富多彩的人性化功能和操作方式。譬如:信息提示、胁迫报警,以及工程学设计等。
5.安装调试的经济与便捷:读卡器除了给用户带来安全、稳定的使用和美观和谐的外型外,其设计成功与否还在很大程度上体现在安装调试时候的经济性和便捷性。例如:注意安装孔位、采用全接插件设计、布线的经济性和灵活性、输入/输出口设计等等。
6.节能环保设计:节能环保将是今后读卡器发展的重要趋势,包括针对减少能源消耗进行的低功耗设计及电磁辐射等。低功耗设计需要从软件和硬件两方面入手,如从供电电压、单片机结构、系统时钟设计和低功耗模式等多方面综合进行设计,同时优化软件设计,尽量减少CPU的运算量,控制I/O模块的间歇使用,使CPU在大部分时间(90%)处于休眠状态,大大降低功耗。
另外,在电磁辐射方面,不能片面追求读卡距离、成功率,而一味地加大读卡器功率、提高天线辐射能力,这会大大透支使用者的身体健康。