Глава 3. Обзор Lon-совместимых систем охранной сигнализации и контроля доступа.
Сегодня на рынке систем автоматизации преобладают системы закрытого протокола. Так производитель пытается защититься от хакеров элементарным сокрытием полного описания процесса взаимодействия компонент системы между собой. Ситуация выглядит примерно так: пользователь спрашивает: «Реализована ли аутентификация отправителя сообщения на уровне протокола в вашей системе?» и получает ответ: «Протокол засекречен, на ваш вопрос ответить не можем». Конечно, огульно заявлять, что производители скрывают простой факт, что «король-то голый», нельзя. Срабатывает простой принцип презумпции невиновности. Однако гораздо больше доверия вызывает производитель, использующий открытый протокол совместно с надежными механизмами защиты данных и аутентификации. Наиболее подходящим для систем безопасности является протокол LonWorks, поэтому темой данной статьи является попытка провести анализ рынка систем безопасности применительно к этому протоколу.
О протоколе LonWorks слышали многие, однако вкратце напомним еще раз о том, что же он собой представляет:
разработан компанией Echelon Corporation в 1990 году;
технология является стандартом «де- факто» для сетей контроля, поддерживается более 3000 производителей оборудования;
в данный момент принят комитетом Electronic Industry Assotiation (EIA) как стандарт EIA/IS-709;
соответствует 7-уровневой модели ISO и поддерживает все 7 уровней;
обеспечивает решение проблем разработки, построения и обслуживания СКУ любого масштаба и назначения;
включает в себя инструменты проектирования, устройства, протоколы взаимодействия, инструменты управления сетью, форматы данных, техническую поддержку.
В основе реализации лежит специализированная микросхема Neuron Chip, содержащая три микропроцессора с общей разделяемой памятью. Каждый из указанных микропроцессоров специализируется на своей подзадаче:
обеспечение процесса измерения и контроля (сигнальный процессор) посредством аппаратных аналоговых и дискретных входов/выходов;
реализация прикладного алгоритма (реализация алгоритма управления технологическим процессом);
обеспечение обмена информацией по специализированному протоколу передачи данных Lontalk, разработанному специально для решения задач автоматизации и безопасности.
Микросхема Neuron изобретенная компанией Echelon Corporation в 1990 году и являющаяся краеугольным камнем всей технологии LonWorks, содержит, на самом деле, три процессора. На рисунке вы можете видеть структурную схему этого кристалла.
Модель MC143150B1FU1, выпускаемая фирмой Motorola, имеет:
три 8-битных процессора конвейерной архитектуры для одновременной обработки кода приложения и сетевых пакетов;
программируемый 11-контактный порт ввода - вывода, имеющий 34 режима работы;
два 16-битных таймера/счетчика;
5-контактный коммуникационный порт для подключения сетевого трансивера;
2 Кб статической ОЗУ;
512 байт флэш-памяти и встроенный накристальный преобразователь напряжения для ее перепрограммирования;
48-битный идентификационный серийный номер, уникальный для каждого кристалла;
энергопотребление 16 ma на частоте 10 Mhz, 4 ma на частоте 625 Khz и 15 µa в энергосберегающем режиме;
позволяет адресовать до 64 Кб внешней ОЗУ (16 из них необходимы для реализации протокола LonWorks).
Несмотря на то, что протоколу уже 16 лет, он не устаревал и сейчас. И главная причина этого - отсутствие реального конкурента «трехголовому монстру» Neuron Chip-а. В тех случаях, когда ресурсов микросхемы не хватает, используется так называемая Host-архитектура, когда Neuron Chip работает в паре с более мощным процессором и памятью. Именно такая архитектура наиболее подходит для реализации решений задач безопасности.
Приведем конкретные количественные показатели по наиболее популярным в мировой практике открытым протоколам передачи данных в сетях автоматики (таблица).
Без ограничения общности можно сказать, что в большинстве представленных на отечественном рынке систем преобладают протоколы на базе RS-485. В приведенной таблице нет колонки для RS-485, но любой специалист без труда заполнит ее.
Однако главная «изюминка» протокола LonWorks, делающая его уникальным с точки зрения задач обеспечения безопасности, - это аутентификация отправителя сообщения на «сеансовом» уровне 7-уровневой модели OSI/ISO. Таким образом, в LonWorks решена проблема «компрометирующего воздействия».
Следующее кардинальное преимущество LonWorks - легкость интеграции с системами вентиляции, отопления, кондиционирования, управления освещением и диспетчеризацией. Конечно, при условии что эти системы используют либо LonWorks, либо другой открытый протокол, имеющий шлюз на LonWorks. Однако сегодня смело можно утверждать, что во многих случаях крупный корпоративный Заказчик явно указывает в своем Техническом Задании LonWorks как основной протокол автоматизации объекта.
Существенным фактором в пользу LonWorks является реализация пособытийного обмена информацией, реализованного аппаратно в самом Neuron Chip. Это означает, что контроллер будет высылать значение измеряемого параметра, только если он изменился. Данный прием позволяет многократно увеличивать количество «точек контроля» системы, не перегружая сеть передачи данных.
Итак, зададимся вопросом, что именно должен реализовать добросовестный производитель, решившийся осчастливить рынок системой контроля доступа на открытом протоколе LonWorks. Изложим требования по пунктам:
Поддержка стандартных считывателей Touch Memory, магнитных, смарт-карт, проксимити-карт. Лучше всего если поддерживается интерфейс Wiegand. Таким образом можно обеспечить максимальную совместимость со считывателями наиболее популярных производителей.
Контроллер считывателя должен поддерживать не менее двух считывателей. Это необходимо для снижения стоимости решения.
Контроллер считывателя должен иметь достаточный объем энергонезависимой памяти для хранения базы данных по проходам.
В системе должна быть реализована постоянная проверка (тестирование) всех сетевых устройств на работоспособность и отсутствие сбоев в работе оборудования и целостности данных.
Система должна быть максимально децентрализована. В идеале каждый считыватель должен иметь внутри себя полную версию базы данных по проходам на все здание. Нежелательно применение персонального компьютера в цепи принятия решения по разрешению прохода. Это, во-первых, увеличивает время реакции системы, а во-вторых, сильно снижает уровень надежности системы в целом.
Система должна иметь защиту от двойного пасбэка, реализованную на уровне контроллеров считывателей.
Все сетевые обмены должны быть только с включенной аутентификацией. Все данные передаются по сети только в зашифрованном виде. Ключи должны меняться регулярно. Желательно применить аппаратный прибор генерации ключей, позволяющий избежать регулярности в значениях разовых ключей.
Питание контроллеров должно осуществляться локально. Нежелательно использовать схемы питания от шины передачи данных (Lonwork LPT10) во избежание блокирования работы контроллера путем короткого замыкания шины.
При интеграции системы контроля доступа (СКД) с другими системами жизнеобеспечения в рамках концепции ИЗ шлюзовые элементы не должны позволять реализовывать управляющие воздействия на систему контроля доступа со стороны смежных систем (вентиляция, управление освещением, кондиционирование, отопление и т.д.).
Для предотвращения вывода из строя сетевых приемопередатчиков контроллеров путем подачи высокого напряжения на шину передачи данных необходимо использовать так называемые Overvoltage arresters (ограничители напряжения), подключаемые на каждом физическом сегменте шины.
Каждый физический сегмент шины должен быть терминирован согласно каноническим схемам по технологии LonWorks.
Нежелательно использовать сети общего пользования для передачи трафика системы контроля доступа. В случае, если это происходит, необходимо обеспечить стойкое шифрование трафика и гарантированную полосу пропускания.
Доступ к активному оборудованию системы контроля доступа должен быть строго разграничен. На всех шкафах, содержащих такое оборудование, должны быть тамперы, фиксирующие факт открытия шкафа.
Желательно чтобы журнал тревог велся самим контроллером считывателей и хранился в его энергонезависимой памяти.