Đồ án xây dựng hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở - ĐHBK Hà Nội

Đồ án xây dựng và phát triển hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở. Tài liệu cung cấp giải pháp xác thực, quản lý quyền truy cập và bảo mật dữ liệu doanh nghiệp.

• Tác giả: Hoàng Long
• Người hướng dẫn: Th.S Vũ Song Tùng
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện tử - Viễn thông
• Đề tài: Xây dựng và phát triển hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở

Hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở là giải pháp công nghệ nhằm quản lý và giám sát quyền truy cập vào các khu vực quan trọng trong doanh nghiệp. Hệ thống tích hợp phần cứng như khóa cửa thông minh, cảm biến sinh trắc học và phần mềm quản lý tập trung. Mục tiêu chính là ngăn chặn truy cập trái phép, theo dõi hoạt động đăng nhập và cung cấp báo cáo chi tiết cho quản trị viên. Hiện nay, các doanh nghiệp tại Việt Nam đang đẩy mạnh ứng dụng công nghệ này để nâng cao an ninh. Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý xác thực đa yếu tố kết hợp với cơ sở dữ liệu người dùng. Ưu điểm nổi bật bao gồm khả năng kiểm soát thời gian truy cập, ghi nhận lịch sử hoạt động và cảnh báo tức thì khi có dấu hiệu bất thường.

1.1. Vai trò của hệ thống kiểm soát đăng nhập

Hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tài sản trí tuệ và thông tin nhạy cảm của doanh nghiệp. Nó giúp ngăn chặn nguy cơ xâm nhập từ bên ngoài bằng cách xác thực danh tính người dùng thông qua thẻ từ, vân tay hoặc nhận diện khuôn mặt. Ngoài ra, hệ thống cung cấp khả năng phân quyền truy cập chi tiết, đảm bảo chỉ nhân viên được cấp phép mới có thể vào các khu vực hạn chế. Việc theo dõi thời gian ra vào giúp quản lý dễ dàng giám sát hoạt động của nhân viên, phát hiện sớm các hành vi vi phạm chính sách an ninh.

1.2. Các thành phần cấu thành hệ thống

Hệ thống bao gồm ba thành phần chính: thiết bị đầu cuối, máy chủ trung tâm và phần mềm quản lý. Thiết bị đầu cuối gồm khóa cửa điện tử, đầu đọc thẻ, camera giám sát và bàn phím nhập mã PIN. Máy chủ trung tâm lưu trữ cơ sở dữ liệu người dùng và xử lý các yêu cầu xác thực. Phần mềm quản lý cung cấp giao diện trực quan để cấu hình quyền truy cập, theo dõi hoạt động và xuất báo cáo. Tất cả thành phần hoạt động đồng bộ thông qua mạng nội bộ hoặc kết nối internet.

II. Phân tích vấn đề an ninh trong đăng nhập công sở

Vấn đề an ninh trong đăng nhập công sở ngày càng trở nên nghiêm trọng do sự gia tăng của các cuộc tấn công mạng và hành vi trộm cắp thông tin. Nhiều doanh nghiệp vẫn sử dụng phương pháp quản lý truyền thống như khóa cơ học hoặc thẻ từ đơn giản, dễ bị sao chép hoặc đánh cắp. Thiếu cơ chế xác thực mạnh dẫn đến nguy cơ truy cập trái phép vào các khu vực quan trọng. Ngoài ra, việc không có hệ thống giám sát thời gian thực khiến doanh nghiệp khó phát hiện kịp thời các hoạt động đáng ngờ. Theo thống kê, 70% doanh nghiệp tại Việt Nam chưa triển khai hệ thống kiểm soát đăng nhập hiện đại.

2.1. Rủi ro từ phương pháp quản lý truyền thống

Phương pháp quản lý truyền thống tồn tại nhiều hạn chế nghiêm trọng. Khóa cơ học dễ bị phá khóa bằng các công cụ đơn giản, thẻ từ có thể bị sao chép bằng kỹ thuật tấn công skimming. Hơn nữa, việc quản lý danh sách truy cập thủ công dẫn đến nguy cơ nhầm lẫn hoặc bỏ sót người dùng. Không có cơ chế theo dõi hoạt động khiến doanh nghiệp không thể xác định ai đã truy cập vào khu vực nhạy cảm vào thời điểm nào. Những rủi ro này tạo điều kiện cho tội phạm lợi dụng để đánh cắp tài sản hoặc thông tin mật.

2.2. Thách thức trong triển khai hệ thống hiện đại

Triển khai hệ thống kiểm soát đăng nhập hiện đại đối mặt với nhiều thách thức. Chi phí đầu tư ban đầu cao do yêu cầu phần cứng chuyên dụng và hạ tầng mạng ổn định. Đào tạo nhân viên sử dụng hệ thống cũng đòi hỏi thời gian và nguồn lực đáng kể. Ngoài ra, vấn đề tương thích giữa các thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau có thể gây khó khăn trong tích hợp. Doanh nghiệp cũng lo ngại về khả năng bảo trì hệ thống khi gặp sự cố kỹ thuật. Những thách thức này đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định triển khai.

III. Giải pháp xây dựng hệ thống kiểm soát đăng nhập

Giải pháp đề xuất bao gồm ba bước chính: khảo sát nhu cầu, lựa chọn công nghệ và triển khai hệ thống. Bước đầu tiên là đánh giá các khu vực cần kiểm soát, xác định danh sách người dùng và phân quyền truy cập. Tiếp theo, doanh nghiệp nên lựa chọn công nghệ phù hợp như hệ thống sinh trắc học, thẻ thông minh hoặc kết hợp cả hai. Quá trình triển khai cần đảm bảo tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng hiện có. Sau khi hoàn thành, hệ thống cần được kiểm tra toàn diện trước khi đưa vào hoạt động chính thức. Việc cập nhật phần mềm định kỳ cũng rất quan trọng để duy trì hiệu suất tối ưu.

3.1. Lựa chọn công nghệ phù hợp

Việc lựa chọn công nghệ phụ thuộc vào ngân sách, quy mô doanh nghiệp và mức độ bảo mật yêu cầu. Đối với doanh nghiệp vừa và nhỏ, hệ thống thẻ từ kết hợp mã PIN là giải pháp tối ưu về chi phí. Các doanh nghiệp lớn hơn nên xem xét hệ thống sinh trắc học như nhận diện vân tay hoặc khuôn mặt. Hệ thống kết hợp nhiều yếu tố xác thực cung cấp mức độ bảo mật cao hơn. Ngoài ra, việc lựa chọn nhà cung cấp uy tín đảm bảo chất lượng thiết bị và dịch vụ hỗ trợ sau bán hàng.

3.2. Triển khai và tích hợp hệ thống

Triển khai hệ thống đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà cung cấp và doanh nghiệp. Quá trình bắt đầu bằng việc lắp đặt thiết bị đầu cuối tại các vị trí cần kiểm soát. Sau đó, cấu hình cơ sở dữ liệu người dùng và thiết lập quyền truy cập trên phần mềm quản lý. Việc tích hợp với hệ thống camera giám sát và báo động giúp nâng cao hiệu quả giám sát. Cuối cùng, tiến hành đào tạo nhân viên sử dụng hệ thống và thực hiện các bài kiểm tra chức năng trước khi vận hành chính thức.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn hệ thống

Hệ thống kiểm soát đăng nhập công sở mang lại lợi ích vượt trội trong việc bảo vệ an ninh doanh nghiệp. Nó không chỉ ngăn chặn truy cập trái phép mà còn cung cấp dữ liệu chi tiết phục vụ quản lý nhân sự. Theo khảo sát, 90% doanh nghiệp triển khai hệ thống này ghi nhận sự cải thiện đáng kể về an ninh. Hơn nữa, khả năng tích hợp với các hệ thống quản lý khác giúp tối ưu hóa quy trình làm việc. Trong tương lai, xu hướng ứng dụng trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ nâng cấp hệ thống lên tầm cao mới. Đây là giải pháp bền vững cho nhu cầu an ninh trong môi trường doanh nghiệp hiện đại.

4.1. Đánh giá hiệu quả sau triển khai

Sau khi triển khai, hệ thống cho phép doanh nghiệp theo dõi thời gian ra vào của từng nhân viên. Các báo cáo tự động cung cấp thông tin chi tiết về hoạt động đăng nhập, giúp phát hiện sớm các hành vi bất thường. Hệ thống cũng hỗ trợ quản lý tài sản bằng cách giới hạn truy cập vào các khu vực chứa thiết bị quan trọng. Ngoài ra, khả năng tích hợp với hệ thống báo động giúp tăng cường an ninh trong trường hợp khẩn cấp. Những lợi ích này chứng minh giá trị thực tế của hệ thống trong môi trường doanh nghiệp.

4.2. Hướng phát triển tương lai

Tương lai của hệ thống kiểm soát đăng nhập sẽ tập trung vào tích hợp trí tuệ nhân tạo và học máy. Những công nghệ này cho phép hệ thống học hỏi từ các mẫu hành vi và phát hiện bất thường trong thời gian thực. Ngoài ra, việc ứng dụng blockchain trong quản lý danh tính người dùng sẽ tăng cường tính bảo mật. Hệ thống cũng có thể tích hợp với các thiết bị IoT để tạo ra môi trường làm việc thông minh. Những tiến bộ này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa cách thức quản lý an ninh trong doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Đề tài được xây dựng dựa trên những yêu cầu thực tiễn, có tính ứng dụng cao. Hiện nay tại Việt Nam nhằm đảm bảo an ninh, nhiều cá nhân tổ chức đã lắp đặt những hệ thống cửa thông minh. Các hệ thống này có thể sử dụng RFID, vân tay hay Internet. Tuy vậy ở một số tổ chức, yêu cầu đảm bảo an toàn tránh tấn công mạng và thuận tiện điều khiển cửa ở mọi nơi.

Là một sinh viên viện Điện tử viễn thông, với những kiến thức đã được học cùng với mong muốn thiết kế một hệ thống có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng của người dùng, cùng với sự hướng dẫn của Th.S Vũ Song Tùng em đã chọn đề tài: “Xây dựng và phát triển hệ thống kiểm soát đăng nhập“ làm đề tài tốt nghiệp. Hệ thống được được xây dựng với giá thành không quá đắt, phù hợp với tình hình thực tế tại Việt Nam. Mục đích nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng các kiến thức đã học trên ghế nhà trường để xây dựng và phát triển một hệ thống kiểm soát đăng nhập sử dụng SMS. Sau khi thực hiện, cần đạt được các yêu cầu sau: • Cửa có thể mở được từ xa thông qua ứng dụng trên điện thoại sử dụng internet hoặc SMS.

• Xây dựng được phần mềm quản lý đăng nhập, quản lý người dùng và thiết bị điều khiển cửa trên window. • Phần cứng có thể dễ dàng triển khai, giảm thiểu chi phí phát sinh. Phương pháp nghiên cứu Trong đề tài này đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu: • Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử, viễn thông, truy cập từ mạng internet. • Phương pháp quan sát: khảo sát một số ứng dụng có mặt trên thị trường.

• Phương pháp thực nghiệm: Xem xét một số công nghệ đã được áp dụng trước đó để rút ra kinh nghiệm cũng như những yêu cầu đề ra cho hệ thống. Nhiệm vụ cá nhân Nhiệm vụ cá nhân trong đề tài này là xây dựng một phần mềm có tính năng theo dõi đăng nhập của người dùng, quản lý thông tin người dùng và các thiết bị điều khiển cửa. 1 Phần mềm phải đảm bảo được yêu cầu điều khiển ổn định. Trong quá trình tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài, do còn hạn chế về mặt kiến thức cũng như một số kỹ năng về lập trình, em mong được sự góp ý của thầy cô để hoàn thiện hơn nữa nghiên cứu của mình.

Em xin chân thành cảm ơn Th.S Vũ Song Tùng đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài này. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH 1.1 Hệ thống cửa thông minh 1.1 Khái niệm hệ thống cửa thông minh Khóa cửa thông minh là một thiết bị cơ điện có tác dụng thực hiện các nhiệm vụ đóng/mở khóa cho cửa khi nhận được lệnh từ một thiết bị được xác thực, sử dụng kết nối không dây với một khóa mã để thực hiện quá trình xác nhận. Khóa cửa thông minh cũng đồng thời nhận diện bất kỳ sự tiếp cận nào và gửi thông báo về các tình huống khẩn cấp khác liên quan đến tình trạng của thiết bị. Cũng như khóa cửa truyền thống, khóa cửa thông minh bao gồm hai bộ phận là ổ khóa và chìa khóa.

Tuy nhiên, chìa khóa ở khóa thông minh không tồn tại ở dạng vật chất, mà nó nằm trong ứng dụng của điện thoại thông minh, thẻ từ hoặc một loại móc chìa khóa đặc biệt được định dạng dành riêng cho khóa thông minh. Với những loại khóa đơn giản hơn, “chìa khóa” có thể đơn giản là một đoạn mã số. Khóa cửa thường được gắn trực tiếp vào ổ khóa thường, bao gồm các bộ phận thu và phát tín hiệu, cũng như thiết bị mở và khóa chốt.2 Các thành phần và mô hình tổng quan của hệ thống cửa thông minh. Các thành phần của hệ thống cửa thông minh bao gồm: Cửa, thiết bị điều khiển cửa, ứng dụng mở cửa trên điện thoại, ứng dụng quản lý trên window.2 Hệ thống sử dụng internet: Hình 1.1 miêu tả mô hình làm việc cơ bản của hệ thống cửa điều khiển tự động thông qua internet: • Khi người dùng sử dụng App Android đăng nhập thì phía API sẽ gửi một token về phía người dùng.

Với token này App Android gửi lệnh cho MQTT MQTT gửi đến thiết bị, thiết bị nhận lấy token kiểm tra đó là người dùng nào rồi trả về Message với Token, xxx, 12 bit về trạng thái thiết bị thông qua MQTT về App Android. • Thiết bị này dùng vi điều khiển STM 32 được kết nối với cửa cuốn. • Bộ nghe sẽ lắng nghe yêu cầu từ MQTT để kích hoạt Web Database API, vì Web Database API không làm việc thường xuyên nên cần có sự kích hoạt.1 hệ thống sử dụng internet Trong một số trường hợp như khi internet không hoạt động hoặc đơn vị yêu cầu không sử dụng mạng do yêu cầu bảo mật. Yêu cầu hệ thống không sử dụng mạng internet.

Giải pháp đưa ra cho vấn đề này là sử dụng giao tiếp qua SMS. Xây dựng ứng dụng quản lý cho hệ thống trên window sử dụng SMS này sẽ là nội dung chính của đề tài .3 Hệ thống khi sử dụng SMS Mô hình hệ thống giao tiếp qua SMS được mô tả như Hình 1. ➢ Thực hiện mở đóng cửa: • Người dùng cần đăng nhập vào ứng dụng trên smart phone. • Khi người dùng sử dụng ứng dụng để mở đóng cửa, ứng dụng sẽ gửi lệnh cho thiết bị điều khiển thông qua Wifi.

• Thiết bị điều khiển sau khi nhận được tín hiệu sẽ xác nhận người dùng đang sử dụng: o Nếu không thỏa mãn sẽ báo lỗi về ứng dụng. o Nếu thỏa mãn sẽ mở cửa đồng thời gửi tin nhắn cho quản lý. • Sau khi đã xác nhận người dùng thỏa mãn, người sử dụng có thể điều khiển đóng, mở hay tùy chỉnh cửa.2 Hệ thống sử dụng SMS ➢ Quản lý hệ thống cửa thông minh: • Theo dõi thông tin đăng nhập cửa dựa trên tin nhắn chứa thông tin được gửi về từ thiết bị điều khiển cửa. • Quản lý người dùng: bao gồm quản lý thông tin của từng người sử dụng hệ thống mở cửa thông minh.

• Phân quyền truy cập: admin là có thể phân quyền sử dụng hệ thống cho những người dùng cấp thấp hơn. • Quản lý thiết bị: bao gồm quản lý các thông tin, số lượng, tình trạng các thiết bị trong hệ thống. • Lưu trữ dữ liệu trên CSDL. • Quản lý phòng lắp đặt: bao gồm quản lý thông tin về phòng lắp đặt các thiết bị, phải đảm bảo cho nơi lắp đặt có điều kiện tốt nhất để thiết bị hoạt động tốt nhất có thể.

• Quản lý đơn vị: bao gồm quản lý các thông tin của đơn vị mà phòng lắp đặt thiết bị trực thuộc.1 Ứng dụng điều khiển trên smart phone Hình 1.3 Ứng dụng trên smart phone Trên Hình 1.3 là màn hình sử dụng của ứng dụng điều khiển trên smart phone. Ứng dụng điều khiển cửa trên smart phone có thể kết nối với thiết bị thông qua internet, wifi hay SMS. Nhưng trong phạm vi đề tài sẽ chỉ đề cập đến kết nối thông qua SMS. Mô tả hoạt động điều khiển cửa: • Khi người dùng gửi lệnh mở cửa, ứng dụng sẽ trực tiếp gửi lệnh cho thiết bị thông qua wifi nếu người dùng ở gần thiết bị hoặc gửi tin nhắn SMS nếu người dùng ở xa thiết bị.

• Thiết bị này dùng vi điều khiển STM 32 được kết nối với cửa để điều khiển việc đóng mở cửa. • Thiết bị sẽ điều khiển đóng, mở cửa hoặc báo động khi có sự mở cửa trái phép, đồng thời gửi tin nhắn chứa thông tin người dùng và thời gian đóng mở cửa cho ứng dụng quản lý thông qua SMS. Khi đó người quản lý có thể theo dõi được lịch sử hoạt động của thiết bị.2 Thiết bị điều khiển cửa 1.1 Module điều khiển Hệ thống thích hợp sử dụng với những loại cửa có khả năng điều khiển tự động. Cửa sẽ được điều khiển từ xa thông qua thiết bị ( trong đề tài là module chứa STM32).

Thiết bị có thể nhận thông tin điều khiển qua internet, wifi hay SMS. Trong đề tài này sẽ sử dụng cửa cuốn để thử nghiệm và chức năng điểu khiển qua SMS của thiết bị. Cấu trúc cửa cuốn và thiết bị điều khiển được mô tả như Hình 1.5 Bộ điều khiển gắn tường (20) trên hình sẽ được kết nối với mạch có vi điều khiển STM32. Trong 1 bộ cửa cuốn có 4 chân điều khiển: lên, dừng, xuống và cảnh báo.

STM32 sẽ thông qua 4 nút này để điều khiển cửa.4 Cấu tạo cửa cuốn Để có thể nhận dạng người dùng mà không sử dụng internet. Trong thiết bị phải lưu sẵn số điện thoại người dùng được gửi từ ứng dụng quản lý, và số điện thoại của GSM kết nối với ứng dụng quản lý. Khi người dùng gửi lệnh trên ứng dụng, điện thoại người dùng sẽ gửi 1 tin nhắn cho thiết bị. Thiết bị sẽ so sánh số điện thoại người gửi với số đã đăng kí trong bộ nhớ.

7 Nếu số điện thoại người dùng đã tồn tại trong bộ nhớ thiết bị, thiết bị sẽ thực hiện lệnh rồi gửi tin nhắn cho người quản lý. Nếu số điện thoại người dùng không tồn tại trong bộ nhớ thiết bị, thiết bị sẽ từ chối và gửi phản hồi cho người dùng.5 Nút điều khiển bằng tay và thiết bị STM32 1.2 Vi điều khiển STM32 Hình 1.6 Vi đều khiển STM32 8 Giới thiệu về vi điều khiển STM32 (Hình 1.6) Các thiết bị trong sê-ri STM32 F0 dựa trên ARM® Cortex®-M0 cung cấp với hiệu suất 32 bit, có các yếu tố cần thiết của STM32 và đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng nhạy cảm với chi phí. MCM STM32 F0 kết hợp hiệu suất thời gian thực, hoạt động với năng lượng thấp và có kiến trúc giống như các thiết bị ngoại vi tiên tiến của nền tảng STM32. Dòng Giá trị STM32F0x0 có tính cạnh tranh cao trong thị trường 8 bit và 16 bit truyền thống và loại bỏ nhu cầu quản lý các kiến trúc khác nhau và chi phí phát triển liên quan.Có kết nối thiết bị ngoại vi USB.

Dòng STM32F0x1 cung cấp tích hợp cao các chức năng và bao gồm một loạt các kích cỡ và gói bộ nhớ, mang lại sự linh hoạt cho các ứng dụng nhạy cảm với chi phí sản xuất. Dòng STM32F0x2 cung cấp khả năng kết nối phong phú với USB 2.0 không có bán dẫn và giao diện bus CAN, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các cổng giao tiếp, thiết bị năng lượng thông minh hoặc thiết bị đầu cuối.