Система высокозащищенного контроля доступа Российский патент 2020 года по МПК G06K9/00 G06T1/00 G07C9/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области организации высокозащищенного контроля доступа к защищаемому объекту, а более конкретно, области методов и устройств, использующих в качестве верификационного признака для принятия решения о допуске либо отказе в допуске к защищаемому объекту уникальных рефракционных свойств объектов случайной формы, прозрачных для электромагнитного излучения с определенной длиной волны. При этом в качестве защищаемого объекта могут выступать как виртуальные, так и физические объекты, такие как компьютерные базы, помещения ограниченного доступа в зданиях, системы допуска к управлению механизмами и т.п.

2. Уровень техники

Существующие системы контроля допуска, базирующиеся на традиционных ключах с верификационным признаком в виде формы ключа, используются сотни лет. Они просты в изготовлении и использовании, но не обеспечивают достаточной защищенности, так как допускают копирование либо имитацию ключа. Существующие системы компьютерного контроля допуска, базирующиеся на введении пользователем неких кодов, просты в использовании, но могут быть обойдены злоумышленниками, обладающими достаточными знаниями в компьютерной области. Кроме того, они требуют от пользователей соблюдения жестких правил выбора и хранения кодов, что, учитывая человеческую природу, трудно обеспечить. Массовые технологии организации контроля доступа с помощью магнитных карт и радиочастотных (RFID) меток удобны для пользователей, но не обеспечивают высокой степени защиты в связи с возможностью копирования либо имитации характеристик карт и меток.

Активно развивающиеся в последнее время системы контроля доступа на основе распознавания индивидуальных признаков человека могут быть введены в заблуждение имитированием таковых признаков, т.к. эти признаки можно тем или иным способом выяснить и затем скопировать либо имитировать.

Таким образом, можно сделать вывод, что главным недостатком существующих систем контроля допуска в плане обеспечения высокой степени защищенности является сам ключ, имеющий некие верификационные признаки. Это может быть либо традиционный ключ, либо некая метка, либо некие признаки человека, либо некие признаки предмета. При этом чем меньше существенных характеристик ключа злоумышленник может определить, имея этот ключ в распоряжении, для последующего копирования либо имитации, тем более защищенной будет вся система контроля допуска. Дополнительным фактором безопасности может быть невозможность либо крайняя трудоемкость копирования либо имитации верификационных признаков ключа.

Существуют также системы контроля доступа, основанные на распознавании оптических характеристик неких объектов. Примером может служить патент США US5283431A от 02.01.1994, где ключ изготовлен из прозрачного материала с градиентным показателем коэффициента преломления, при этом сквозь прозрачный материал направляется световой луч, который при прохождении через материал отклоняется на определенный угол и затем попадает на определенную точку приемной светочувствительной панели, таким образом , система повторяет принцип действия традиционного ключа, определенный элемент формы ключа должен воздействовать на определенную совпадающую форму замка. Тем не менее, система не выглядит достаточно защищенной, т.к. имея на руках ключ, злоумышленник может определить угол отклонения светового луча в определенных точках прозрачного материала и таким образом определить положение искомой точки приемной светочувствительной панели, приобретая возможность скопировать либо имитировать ключ в смысле системы ключ-замок.

Другим примером, использующим в качестве верификационного признака ключа оптические свойства объекта, может служить патент США US9274508B2 от 01.03.2016, в котором описаны метод и устройство системы ключа и замка, где в ключе имеются зафиксированные относительно друг друга источник светового луча и преломляющая призма с уникальными свойствами преломления, размещенные с возможностью пропускания светового луча сквозь призму, а на замке имеется светочувствительная панель, на которую направляется пучок света от ключа с последующим сравнением возникающей на панели световой картины с авторизованными картинами. Видимым недостатком системы в смысле обеспечения безопасности является ключ, в котором расположены зафиксированные относительно друг друга источник светового луча и преломляющая призма. Таким образом, имея на руках ключ, злоумышленник может скопировать искомую световую картину, создаваемую пучком преломленного призмой луча света, для введения в заблуждение системы ключ-замок.

3. Раскрытие сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является создание сравнительно несложной системы контроля доступа, в то же время обладающей весьма высокой степенью защищенности. Указанная система может использоваться для организации контроля доступа к компьютерным базам данных, для контроля допуска в помещения и на объекты, для контроля действий, связанных с реализацией решений лицами с высокой степенью ответственности , и прочих целей.

Это достигается тем, что система контроля доступа включает в себя ключ и модуль контроля доступа и основана на распознавании с помощью модуля контроля доступа рефракционного элемента с уникальными рефракционными (преломляющими) свойствами, использующегося как верификационный признак ключа, где рефракционный элемент представляет из себя один либо несколько совмещенных объектов неправильной случайной формы, зафиксированных на ключе в случайном пространственном положении относительно друг друга и относительно корпуса ключа, чем обеспечиваются уникальные рефракционные свойства рефракционного элемента, путем направления от источника электромагнитного излучения, расположенного в модуле контроля доступа, луча электромагнитного излучения сквозь указанный рефракционный элемент, при этом материал рефракционного элемента является прозрачным для электромагнитного излучения, генерируемого источником электромагнитного излучения в модуле контроля доступа, а показатель преломления окружающей рефракционный элемент среды отличается от показателя преломления материала рефракционного элемента, с проецированием пучка электромагнитного излучения с уникальными характеристиками пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения, образованного упомянутым лучом электромагнитного излучения, преломленным рефракционным элементом, на сенсор электромагнитного излучения, с фиксацией и анализом возникающей на чувствительной поверхности указанного сенсора уникальной рефракционной картины для поиска соответствия в созданной предварительно базе данных авторизованных рефракционных картин, каждая из которых в свою очередь соответствует авторизованному рефракционному элементу, используемому как ключ, с последующим предоставлением доступа либо отказом в доступе к защищаемому объекту в зависимости от соответствия уникальной рефракционной картины, возникающей на чувствительной поверхности указанного сенсора, одной из авторизованных рефракционных картин, хранящихся в упомянутой базе данных. При этом в качестве источника электромагнитного излучения могут использоваться источники, генерирующие электромагнитное излучение с различной длиной волны, такие как лазер, источник инфракрасного излучения, источник видимого света, а в качестве объектов неправильной случайной формы, составляющих рефракционный элемент, могут выступать фрагменты дробленого стекла.

Высокая степень защищенности предлагаемой системы контроля доступа объясняется тем, что копирование рефракционного элемента, состоящего из одного либо нескольких элементов случайной неправильной формы, совмещенных друг с другом случайным образом, представляется практически неразрешимой задачей, кроме того, источник электромагнитного луча находится вне ключа, и начальное положение его относительно рефракционного элемента ключа неизвестно злоумышленнику, таким образом, даже имея на руках ключ с рефракционным элементом, потенциальный злоумышленник не сможет создать требуемую рефракционную картину для копирования либо имитации. Кроме того, для дальнейшего повышения уровня защищенности луч электромагнитного излучения может направляться сквозь рефракционный элемент ключа из разных направлений и, таким образом, верификационным признаком ключа становится не одна рефракционная картина, созданная преломленным рефракционным элементом лучом электромагнитного излучения, а ряд картин, снятых при разных проекциях рефракционного элемента относительно луча электромагнитного излучения.

4. Краткое описание чертежей и графических материалов

На Фиг.1 представлена принципиальная схема одного из вариантов исполнения системы высокозащищенного контроля доступа, с ключом (1), включающим в себя рефракционный элемент (2), и модулем контроля доступа (3), где обозначены :

- средства фиксации положения ключа в модуле контроля доступа, позволяющие направлять луч электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения сквозь рефракционный элемент ключа при нескольких фиксированных либо динамически меняющихся взаимных положениях луча электромагнитного излучения и рефракционного элемента(4), (5),

- средства регулировки и фиксации первоначального положения луча электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения относительно помещенного в модуль контроля доступа рефракционного элемента ключа (6),

- источник электромагнитного излучения в виде лазерного диода (7),

- электронный процессор (8),

- сенсор электромагнитного излучения (9) с чувствительной поверхностью (10),

- корпус модуля контроля доступа (11)

Также на схеме обозначены исполнительное устройство (12), луч электромагнитного излучения (13), испускаемый лазерным диодом, уникальная рефракционная картина (14), пучок электромагнитного излучения (20).

На Фиг.2 представлен общий вид ключа (1) с рефракционным элементом (2), составленным из фрагментов дробленого стекла (15). Также обозначены рукоять ключа (16), стержень ключа (17) с элементом фиксации положения ключа (18) в модуле контроля доступа, прозрачный экран (19), защищающий от внешних воздействий рефракционный элемент.

На Фиг. 3 представлен модуль контроля доступа (3), где обозначены :

- средства фиксации положения ключа в модуле контроля доступа, позволяющие направлять луч электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения сквозь рефракционный элемент ключа при нескольких фиксированных либо динамически меняющихся взаимных положениях луча электромагнитного излучения и рефракционного элемента (4), (5),

- средства регулировки и фиксации первоначального положения луча электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения относительно помещенного в модуль контроля доступа рефракционного элемента ключа (6),

- источник электромагнитного излучения в виде лазерного диода (7),

- электронный процессор (8),

- сенсор электромагнитного излучения (9) с чувствительной поверхностью (10),

- корпус модуля контроля доступа (11).

5. Осуществление изобретения

Предлагаемая система высокозащищенного контроля доступа базируется на явлении рефракции (преломления), т.е. на изменении направления луча (волны), возникающем на границе двух сред, через которые этот луч проходит, или в одной среде, но с меняющимися свойствами, в которой скорость распространения волны неодинакова. Ядром системы являются источник электромагнитного излучения (7) и рефракционный элемент (2) с уникальными рефракционными свойствами, которые служат верификационным признаком ключа в смысле системы ключ-замок, сквозь который направляется луч электромагнитного излучения (13) от источника (7), при этом материал рефракционного элемента является прозрачным для электромагнитного излучения, генерируемого источником электромагнитного излучения в модуле контроля доступа, а показатель преломления окружающей рефракционный элемент среды отличается от показателя преломления материала рефракционного элемента. При этом для обеспечения высокой степени защищенности системы контроля доступа рефракционный элемент размещен на ключе (1), а источник электромагнитного излучения (7) размещен в модуле контроля доступа (3), таким образом, имея на руках ключ, невозможно определить угол и направление прохождения сквозь рефракционный элемент ключа луча электромагнитного излучения (13).

Рефракционный элемент включает в себя один либо несколько совмещенных объектов неправильной случайной формы, зафиксированных на ключе в случайном пространственном положении относительно друг друга и относительно корпуса ключа, чем и обеспечиваются уникальные рефракционные свойства рефракционного элемента. В частном случае рефракционный элемент состоит из одного либо нескольких фрагментов дробленого стекла (15), совмещенных друг с другом и с корпусом ключа в случайном пространственном положении, таким образом, при прохождении луча (13) через фрагмент либо фрагменты дробленого стекла луч многократно преломляется на хаотично расположенных относительно друг друга поверхностях стекла и на выходе образует расходящийся пучок электромагнитного излучения (20) с уникальной структурой пространственного распределения интенсивности.

При помещении рефракционного элемента (2) ключа в модуль контроля доступа (3) сквозь рефракционный элемент направляется луч электромагнитного излучения, в частном случае луч лазерного излучения от лазерного диода (7), который после преломления рефракционным элементом образует пучок электромагнитного излучения (20), создающий на чувствительной поверхности (10) сенсора электромагнитного излучения (9) уникальную рефракционную картину (14), которая анализируется электронным процессором (8) на предмет поиска соответствия в созданной предварительно базе данных авторизованных рефракционных картин, каждая из которых в свою очередь соответствует авторизованному рефракционному элементу ключа, с последующим предоставлением доступа либо отказом в доступе к защищаемому объекту в зависимости от соответствия уникальной рефракционной картины, возникающей на чувствительной поверхности указанного сенсора, одной из авторизованных рефракционных картин, хранящихся в упомянутой базе данных.

Для повышения защищенности системы каждый модуль контроля доступа имеет средства регулировки и фиксации (6) первоначального положения луча электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения относительно помещенного в модуль контроля доступа рефракционного элемента ключа, тем самым позволяя придавать каждому модулю контроля доступа уникальные свойства в смысле системы ключ-замок, при этом луч электромагнитного излучения направляется сквозь рефракционный элемент ключа под разными углами, варьирующимися от модуля к модулю. В частном случае средство (6) выполнено в виде поворотной платформы с размещенными на ней лазерным диодом (7) и сенсором (9), при этом при повороте платформы рефракционный элемент ключа остается в положении, при котором луч (13) проходит сквозь рефракционный элемент , и образующийся пучок (20) попадает на чувствительную поверхность (10) сенсора (9).

С целью дальнейшего повышения защищенности системы и достоверности распознавания рефракционного элемента ключа модуль контроля доступа (3) включает в себя средства фиксации положения ключа (4), (5), позволяющие направлять луч (13) сквозь рефракционный элемент ключа при нескольких фиксированных либо динамически меняющихся взаимных положениях луча и рефракционного элемента ключа, с сохранением возможности попадания пучка (20) на чувствительную поверхность (10) сенсора (9), при этом сенсор (9) фиксирует не одиночную рефракционную картину (14), а ряд из нескольких уникальных рефракционных картин, возникающих на чувствительной поверхности сенсора при различных взаимных положениях луча (13) и рефракционного элемента (2), с анализом электронным процессором (8) полученного ряда уникальных рефракционных картин для поиска соответствия в базе данных рядов уникальных рефракционных картин.

Очевидно, что приведенное выше описание является описанием одного из частных случаев осуществления изобретения, которое может иметь и другие воплощения, не меняющие отличительных признаков и сути изобретения.

Система высокозащищенного контроля доступа, включающая в себя ключ и модуль контроля доступа, использующая как верификационный признак ключа уникальные рефракционные (преломляющие) свойства недублируемых объектов случайной формы, прозрачных для электромагнитного излучения с определенной длиной волны, ориентированных случайным образом относительно луча электромагнитного излучения. При этом в качестве метода распознавания уникальных рефракционных свойств объектов случайной формы и, соответственно, верификации ключа используется направление сквозь прозрачный объект либо объекты случайной формы, входящие в ключ луча электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения, размещенного в модуле контроля доступа, с последующим анализом свойств пучка электромагнитного излучения, образованного преломленным прозрачным объектом либо объектами случайной формы лучом электромагнитного излучения, путем направления упомянутого пучка на сенсор электромагнитного излучения, позволяющий зафиксировать для последующего анализа характерные особенности упомянутого пучка и, таким образом, провести верификацию ключа для принятия решения о предоставлении доступа либо отказе в доступе к защищаемому объекту. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система высокозащищенного контроля доступа, основанная на распознавании, с помощью модуля контроля доступа, рефракционного элемента с уникальными рефракционными, преломляющими свойствами, использующегося как верификационный признак ключа, и включающая в себя:

а) ключ, включающий в себя рефракционный элемент, обладающий уникальными рефракционными свойствами, где рефракционный элемент представляет из себя один либо несколько совмещенных объектов неправильной случайной формы, зафиксированных на ключе в случайном пространственном положении относительно друг друга и относительно корпуса ключа, чем обеспечиваются уникальные рефракционные свойства рефракционного элемента, при этом материал указанного объекта либо объектов неправильной случайной формы, составляющих рефракционный элемент, является прозрачным для электромагнитного излучения с определенной длиной волны, а показатель преломления окружающей рефракционный элемент среды отличается от показателя преломления материала указанного объекта либо нескольких совмещенных объектов неправильной случайной формы, составляющих рефракционный элемент, при этом рефракционный элемент размещен на ключе в положении, обеспечивающем возможность прохождения сквозь него направленного извне луча электромагнитного излучения с определенной длиной волны с выходом наружу ключа пучка электромагнитного излучения с уникальными характеристиками пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения, образованного упомянутым лучом электромагнитного излучения, преломленным упомянутым рефракционным элементом,

б) модуль контроля доступа, включающий в себя:

источник электромагнитного излучения с определенной длиной волны, генерирующий луч электромагнитного излучения, направляемый сквозь упомянутый рефракционный элемент для получения пучка электромагнитного излучения с уникальными характеристиками пространственного распределения интенсивности электромагнитного излучения, образованного упомянутым лучом электромагнитного излучения, преломленным упомянутым рефракционным элементом,

средства фиксации положения ключа в модуле контроля доступа, позволяющие направлять упомянутый луч электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения сквозь упомянутый рефракционный элемент ключа,

сенсор электромагнитного излучения с чувствительной поверхностью, размещенной в направлении распространения упомянутого пучка электромагнитного излучения, с функцией фиксации возникающей на чувствительной поверхности сенсора уникальной рефракционной картины, созданной упомянутым пучком электромагнитного излучения,

в) базу данных авторизованных рефракционных картин, каждая из которых соответствует одному из авторизованных ключей с рефракционным элементом, обладающим уникальными рефракционными свойствами,

г) электронный процессор с функцией сравнения и поиска соответствия уникальной рефракционной картины, возникающей на чувствительной поверхности сенсора электромагнитного излучения, с авторизованными рефракционными картинами, хранящимися в базе данных авторизованных рефракционных картин,

д) исполнительное устройство с функцией предоставления либо отказа в предоставлении доступа к защищаемому объекту в зависимости от соответствия уникальной рефракционной картины, возникающей на чувствительной поверхности сенсора электромагнитного излучения, одной из авторизованных рефракционных картин, хранящихся в упомянутой базе данных.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что с целью повышения защищенности и повышения достоверности распознавания рефракционного элемента ключа включает в себя средства фиксации положения ключа в модуле контроля доступа, позволяющие направлять луч электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения сквозь рефракционный элемент ключа при нескольких фиксированных либо динамически меняющихся взаимных положениях луча электромагнитного излучения и рефракционного элемента, с сохранением возможности попадания упомянутого пучка электромагнитного излучения, образованного упомянутым лучом электромагнитного излучения, преломленным упомянутым рефракционным элементом, на упомянутую чувствительную поверхность сенсора электромагнитного излучения, при этом сенсор электромагнитного излучения фиксирует ряд из нескольких уникальных рефракционных картин, возникающих на чувствительной поверхности сенсора при различных взаимных положениях луча электромагнитного излучения и рефракционного элемента, с анализом электронным процессором указанного ряда уникальных рефракционных картин для поиска соответствия в созданной предварительно базе данных авторизованных рядов рефракционных картин, с последующим предоставлением доступа либо отказом в доступе к защищаемому объекту в зависимости от соответствия ряда из нескольких уникальных рефракционных картин, возникающих на чувствительной поверхности указанного сенсора, одному из авторизованных рядов рефракционных картин, хранящихся в упомянутой базе данных.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что с целью сделать каждый модуль контроля доступа уникальным включает в себя средства регулировки и фиксации первоначального положения луча электромагнитного излучения от источника электромагнитного излучения относительно помещенного в модуль контроля доступа рефракционного элемента ключа.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве источника электромагнитного излучения, расположенного в модуле контроля доступа, используется лазер.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве источника электромагнитного излучения, расположенного в модуле контроля доступа, используется источник инфракрасного излучения.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве источника электромагнитного излучения, расположенного в модуле контроля доступа, используется источник видимого света.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что объект либо объекты неправильной случайной формы, составляющие собой рефракционный элемент, представляют собой фрагменты дробленого стекла, прозрачного для электромагнитного излучения, генерируемого источником электромагнитного излучения в модуле контроля доступа.