وایگند چیست؟ راهنمای کامل (کارکرد، مزایا و معایب)

پروتکل وایگند، به عنوان یکی از ارکان اصلی در حوزه سیستم‌های کنترل دسترسی و امنیت، بستری استاندارد و حیاتی برای تبادل اطلاعات میان دستگاه‌های خوانشگر (Reader) و کنترل‌گرهای مرکزی (Access Control) فراهم می‌آورد. این سازوکار ارتباطی، از طریق دو رشته سیم اختصاصی، امکان ارسال سیگنال‌های هویتی را میسر می‌سازد. دستگاه‌های ریدر، با بهره‌گیری از فناوری‌های متنوعی چون تشخیص بیومتریک (مانند اثر انگشت، چهره یا کف دست) و روش‌های غیرزیستی نظیر RFID و کدهای QR، هویت اشخاص یا اشیاء را مورد سنجش قرار می‌دهند. پس از احراز هویت، کد منحصر‌به‌فرد شناسایی‌شده، از طریق پروتکل وایگند به واحد کنترل دسترسی یا سامانه حضور و غیاب ارسال می‌شود تا در صورت مطابقت و تأیید، فرمان لازم برای فعال‌سازی رله یا گشودن درب صادر گردد.

پورت وایگند، در واقع رابط سخت‌افزاری این پروتکل ارتباطی است که وظیفه انتقال داده‌ها میان دستگاه‌های مختلف، به‌ویژه در سامانه‌های امنیتی و کنترل دسترسی را بر عهده دارد. این رابط معمولاً در کارت‌خوان‌های RFID، بارکدخوان‌ها، کی‌پدها و سیستم‌های شناسایی بیومتریک تعبیه شده و داده‌ها را به دستگاه‌های کنترل دسترسی، پنل‌های امنیتی یا سیستم‌های ثبت تردد منتقل می‌کند. امروزه، یکی از رایج‌ترین کاربردهای پروتکل وایگند، برقراری ارتباط میان دستگاه‌های RFID برد بلند در فرکانس UHF و دستگاه‌های کنترل دسترسی است که به طور گسترده در پروژه‌های کنترل دسترسی، از جمله سیستم‌های مدیریت پارکینگ و کنترل تردد، به کار گرفته می‌شود.

 

اصول عملکرد پورت وایگند:

عملکرد پورت وایگند بر مبنای یک اصل ساده اما کارآمد بنا شده است: انتقال داده‌ها به صورت باینری از طریق دو سیم مجزا. این دو سیم، که با نام‌های DATA0 و DATA1 شناخته می‌شوند، مسئولیت ارسال بیت‌های اطلاعاتی را میان فرستنده و گیرنده بر عهده دارند.

* در سمت فرستنده (هنگام خواندن کارت):

برای ارسال بیت "0"، سیم DATA0 یک پالس ولتاژ مثبت دریافت می‌کند؛ به عبارت دیگر، در زمان ارسال "0"، ولتاژ در سیم D0 کاهش می‌یابد.

برای ارسال بیت "1"، سیم DATA1 یک پالس ولتاژ مثبت دریافت می‌کند؛ یعنی در زمان ارسال "1"، ولتاژ در سیم D1 پایین می‌رود.

* در سمت گیرنده:

هنگامی که بیت "0" ارسال می‌شود، سیم  DATA0 به طور لحظه‌ای ولتاژ بالا (High) را تجربه می‌کند.

و زمانی که بیت "1" ارسال می‌گردد، سیم DATA1 به طور لحظه‌ای ولتاژ بالا (High) را نشان می‌دهد.

این تغییرات ولتاژ توسط دستگاه گیرنده (مانند کنترلر دسترسی) رصد شده و به الگوی باینری اصلی ترجمه می‌شود.

 

سیم‌بندی پورت وایگند:

بیشتر تجهیزات کنترل دسترسی امروزی به رابط وایگند مجهز هستند که معمولاً شامل شش تا هشت خروجی استاندارد با کارکردهای مشخص است:

*  DATA0 (معمولاً سبز):** خط ارسال بیت صفر

* DATA1 (معمولاً سفید):** خط ارسال بیت یک

* GROUND (معمولاً مشکی):** اتصال به زمین

* POWER (معمولاً قرمز):** تغذیه (اغلب ۱۲ ولت برای کارت‌خوان)

* LED (معمولاً آبی):** کنترل نشانگر نوری وضعیت توسط کنترلر

* BUZZER (معمولاً قهوه‌ای):** کنترل صدای آژیر توسط کنترلر

* HOLD (معمولاً خاکستری):** نگهداری داده تا دریافت دستور از کنترلر

* TAMPER (معمولاً زرد):** تشخیص باز شدن یا دستکاری دستگاه

لازم به ذکر است که برای عملکرد اولیه، چهار سیم اصلی (قرمز، مشکی، سبز، سفید) کافی هستند.

 

فرمت‌های پروتکل وایگند:

این پروتکل از استانداردهای متنوعی پشتیبانی می‌کند که فرمت‌های ۲۶، ۳۴ و ۳۷ بیتی از جمله پرکاربردترین آن‌ها محسوب می‌شوند. این فرمت‌ها نحوه رمزنگاری داده‌ها در حین انتقال را مشخص می‌سازند. فرمت ۲۶ بیتی به عنوان یک استاندارد صنعتی پیش‌فرض در بسیاری از دستگاه‌ها شناخته می‌شود. استفاده از پروتکل وایگند در سیستم‌های کنترل تردد، قابلیت انعطاف‌پذیری و کارایی آن‌ها را به طور قابل توجهی ارتقا می‌بخشد.

 *   وایگند ۲۶ (Wiegand 26):

 این فرمت که بسیار رایج است، ۲۶ بیت اطلاعات را منتقل می‌کند. ساختار استاندارد آن به شرح زیر است:

    *   ۱ بیت شروع (Parity)

    *   ۸ بیت شناسه سایت (Facility Code)

    *   ۱۶ بیت برای کدهای شناسایی یا شماره کارت

    *   ۱ بیت پایان (Parity)

    بیت‌های توازن (Parity) بر اساس ۱۲ بیت اول و دوم محاسبه می‌شوند و وظیفه آن‌ها بررسی صحت و یکپارچگی داده‌های باینری است، به طوری که تعداد بیت‌های صفر و یک مطابق با الگوی زوج یا فرد تعیین‌شده باشد. در حالت انتظار، هر دو سیم DATA0 و DATA1 در ولتاژ بالا (۵ ولت) قرار دارند. برای ارسال "صفر"، ولتاژ DATA0 کاهش یافته و DATA1 بالا می‌ماند؛ برای ارسال "یک"، ولتاژ DATA1 افت کرده و DATA0 بالا باقی می‌ماند.

*   وایگند ۳۴ (Wiegand 34):

 این فرمت ۳۴ بیت اطلاعات را جابجا می‌کند و برای کاربردهایی که نیاز به فضای آدرس‌دهی وسیع‌تری دارند، مانند کارت‌های پیشرفته‌تر، مناسب است.

*  فرمت‌های دیگر:

 فرمت‌های دیگری همچون وایگند ۲۰، ۲۸، ۴۲ و ... نیز وجود دارند که کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

** سازگاری فرمت وایگند در هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده، امری حیاتی است؛ در غیر این صورت، ارتباط میان آن‌ها برقرار نخواهد شد.

 

مقایسه‌ی پروتکل وایگند با پروتکل‌های RS485 و TCP/IP

از نظر نوع ارتباط:

وایگند در دسته‌ی پروتکل‌های ارتباطی یک‌طرفه قرار می‌گیرد؛ بدین معنی که داده‌ها تنها از سمت ریدر RFID به سمت سیستم کنترل دسترسی (اکسس کنترل) جریان می‌یابند. در مقابل، پروتکل‌های RS485 و TCP/IP از ارتباط دوطرفه پشتیبانی می‌کنند که امکان تبادل اطلاعات در هر دو جهت را فراهم می‌سازد.

از نظر برد ارتباطی:

در پروتکل وایگند، حداکثر فاصله‌ی قابل پشتیبانی بین ریدر RFID و دستگاه کنترل دسترسی به ۱۵۰ متر محدود می‌شود. این فاصله برای پروتکل RS485 تا ۱۲۰۰ متر افزایش می‌یابد، در حالی که پروتکل TCP/IP با استفاده از زیرساخت شبکه‌های اترنت، برد ارتباطی نامحدودی را ارائه می‌دهد.

از نظر سرعت انتقال داده:

سرعت انتقال داده در پروتکل وایگند نسبتاً پایین و در حد چند کیلوبایت بر ثانیه است. پروتکل RS485 سرعتی متوسط را فراهم می‌کند، اما TCP/IP با قابلیت انتقال داده تا حدود گیگابایت بر ثانیه، سرعت بسیار بالاتری را به ارمغان می‌آورد.

از نظر هزینه‌ی پیاده‌سازی:

از نظر اقتصادی، پیاده‌سازی پروتکل وایگند کم‌هزینه‌ترین گزینه محسوب می‌شود. پروتکل RS485 هزینه‌ی متوسطی دارد و TCP/IP به دلیل نیاز به زیرساخت‌های شبکه پیچیده‌تر، بالاترین هزینه را در پیاده‌سازی به خود اختصاص می‌دهد.

از نظر امنیت:

امنیت در پروتکل وایگند در سطح پایینی قرار دارد. پروتکل RS485 امنیت متوسطی را ارائه می‌دهد، در حالی که TCP/IP با بهره‌گیری از مکانیزم‌های امنیتی پیشرفته‌تر، بالاترین سطح امنیت را فراهم می‌آورد.

 

مزایای پروتکل وایگند:

علی‌رغم قدمت، وایگند همچنان به دلایل زیر در صنعت کنترل دسترسی و سیستم‌های امنیتی مورد استقبال قرار می‌گیرد:

- سادگی و قابلیت اطمینان: پیاده‌سازی و استفاده از آن آسان است.

- هزینه‌ی پایین: از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است.

- سازگاری گسترده: با طیف وسیعی از کارت‌خوان‌ها، کنترلرها و دستگاه‌های امنیتی سازگار است.

- نصب و سیم‌کشی آسان: فرآیند نصب و راه‌اندازی آن پیچیدگی کمی دارد.

- مقاومت در برابر تداخل: در مقایسه با برخی پروتکل‌های دیگر، مقاومت بهتری در برابر تداخلات الکترومغناطیسی از خود نشان می‌دهد.

 

معایب و محدودیت‌های پروتکل وایگند:

این پروتکل نیز مانند هر فناوری دیگری، دارای محدودیت‌هایی است:

- ارتباط یک‌طرفه: امکان ارسال داده از اکسس کنترل به ریدر وجود ندارد.

- محدودیت برد: حداکثر برد ارتباطی ۱۵۰ متر است و در فواصل بیشتر، افت سیگنال و کاهش قابلیت اطمینان رخ می‌دهد.

- عدم رمزنگاری داخلی داده‌ها به صورت متن ساده منتقل شده و مستعد شنود و دستکاری هستند که امنیت را به شدت کاهش می‌دهد.

- وابستگی به سخت‌افزار: انعطاف‌پذیری کمتری نسبت به پروتکل‌های نرم‌افزاری دارد.

- سرعت انتقال پایین: سرعت انتقال داده در حدود چند کیلوبیت بر ثانیه است.

- عدم تشخیص خطای پیشرفته: قابلیت تشخیص و اصلاح خطاهای پیچیده را ندارد.

 

کاربردهای پروتکل وایگند:

وایگند در طیف وسیعی از سیستم‌ها، به‌ویژه در حوزه‌ی کنترل دسترسی فیزیکی و شناسایی افراد کاربرد دارد. یکی از رایج‌ترین مصارف آن در تجهیزات RFID برد بلند (UHF) است که در پارکینگ‌های هوشمند برای شناسایی خودروها و کنترل راهبندها به کار می‌رود. سایر کاربردهای مهم عبارتند از:

*   سیستم‌های کنترل دسترسی

*   سیستم‌های کنترل تردد

*   سیستم‌های حضور و غیاب

*   سیستم‌های امنیتی (اعلام سرقت، هشدار، پنل‌های کنترلی)

*   پارکینگ‌های هوشمند

با وجود محدودیت‌های امنیتی، به دلیل هزینه‌ی پایین و سازگاری بالا، همچنان بسیاری از پروژه‌های جدید از وایگند در کنار پروتکل‌های امن‌تر استفاده می‌کنند. نام این پروتکل به افتخار «جان آر. وایگند»، مهندس آلمانی ابداع‌کننده‌ی آن در دهه‌ی ۱۹۸۰ میلادی، انتخاب شده است.

 

در مورد اکسس کنترل بیشتر بدانیم :

سیستم‌های کنترل تردد و انواع آن

اجزای تشکیل‌دهنده سیستم‌های اکسس کنترل

ضرورت، مزایا و نکات مهم در انتخاب سیستم اکسس کنترل

روش های اعمال کنترل دسترسی

المان‌ها یا عناصر اصلی تشکیل‌دهنده سیستم‌های کنترل دسترسی

معرفی قابلیت‌های مهم دستگاه اکسس کنترل

تفاوت مفهوم اکسس کنترل ، تفاوت مفهوم اکسس کنترل، احراز هویت و مجوز در یک سیستم کنترل دسترسی

ویژگی‌های یک سیستم اکسس کنترل مدرن