智能门锁的结构「智能门锁原来是从一个木楔子进化而来的」

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【PConline 杂谈】随着智能家居和物联网的发展,各式各样的电器都在朝着智能化方向发展,甚至包括我们最常见的锁,都变成了智能门锁。但是大家知道智能门锁,乃至最普通的锁,是从什么时候开始,由怎么进化而来的吗?锁的安全性是最根源的属性,但是互联网时代,安全的同时能够享受更多的便利,才是锁未来发展的方向。本期我们就从历史的角度一起来看一看,门锁这样一个我们习以为常,但是却不甚了解的工具。

“锁是一种可以被特定物品(钥匙、指纹锁、RFID卡、安全令牌等)或特定加密信息(密码、密钥等)或以上两者混合的方式解开的一种机械或电子的固定装置。”

彰显财富和地位的古代锁

西方最早的锁和钥匙装置是在古代亚述的首都尼尼微的废墟中发现的。这种锁后来发展成埃及的木栓锁,它由一个螺钉、一个固定装置和一把钥匙组成。插入钥匙时,固定装置内的木脚从孔洞中移出,锁被打开。当钥匙被移开时,木脚再次进入孔洞,锁被锁上。

凸块锁也来来自古代,至今是西方最有代表性的钥匙和锁的解决方案之一。第一批全金属锁出现在公元870年到900年之间,一般认为由英国工匠制造。也有人说萨摩斯岛(希腊岛屿)的 Theodore 在公元前6世纪发明了钥匙。

罗马人中有些比较富裕的人士,习惯于把财物锁在保险箱里,并把钥匙挂在手指上。这样做的目的有两个,一是保护财物的安全,二是彰显自己的财富和地位。

工业化时代复杂的现代机械锁

18世纪初,英国人 Danic Potter 发明了凸轮转片锁,这种锁的钥匙数量由20度种发展到80度种。18世纪末,随着工业革命的开始,以及精密工程和部件标准化的发展,锁和钥匙的制作工艺也越来越复杂。

1778年,Robert Barron 改进了杠杆锁,他的双作用杠杆锁内置2-4个单独的杠杆,想要开锁,就要用对应的钥匙把这些杠杆推倒特定的高度。不过这种锁仍然不够安全。

1818年,Jeremiah Chubb 和 Charles Chubb 对杠杆锁做出了更大幅度的改进。当时,朴次茅斯造船厂的一桩入室盗窃案促使英国政府发起了一场造锁比赛——制造一种只能用自己的钥匙才能打开的锁。Chubb 公司研发了 Chubb 探测锁,它包含了一套完整的安全功能,不但可以防止没有钥匙的人开锁,还能在有人尝试非法开锁时把锁锁死。经过3个月的测试和考验,Chubb 获得了100英镑的奖励。

1820年,Chubb 兄弟一起创办了 Chubb 公司,并且在伦敦的 St. Paul’s Churchyard 57号开了一家店。之后,Chubb 又对他们锁进行了多次改进。1847年,锁中的杠杆数由4个增加到6个。后来他们又在锁孔上加了一个圆盘,可以让钥匙通过,不过想从外面看到内部结构变得更难了,让试图撬锁的人无从下手。

上述的改进基本都还是基于杠杆锁,而发明家 Joseph Bramah 在1784年发明了一种完全不同的锁。他的锁使用了一个圆柱形的钥匙,钥匙表面有一系列精确的切口,钥匙挤压锁芯内的开锁装置,如果是正确的钥匙,门锁就会被打开。这种锁精密程度已经达到了当时的巅峰水平,制造者声称任何人都没法破解它。同年,Bramah 创办了“Bramah Lock”公司,并且把锁放到橱窗中,公然向“开锁高手”发起挑战。这种锁直到1851年才被真正破解。

1805年,美国的内科医生 Abraham O.Stansbury 在英国被授予了一项弹子锁专利。不过我们现在使用的这种弹子锁,是由美国人 Linus Yale, Sr. 在1848年发明的(耶鲁锁)。这种锁使用了长度不一的针脚来保证它只能被正确的钥匙打开。

1861年,Linus Yale, Sr. 的儿子从父亲在1840年设计的一种锁上找到灵感,发明了一种扁平的、边缘带有参差不齐的刻痕的钥匙,没错,就是我们现在还经常用到的那种。

不过经过这么多年,已经有很多办法可以破解“耶鲁锁”,最简单的一种只需要1-2块嚼过的泡泡糖,配合一把钥匙坯。用钥匙坯把泡泡糖填到锁孔中,就有可能开锁,但这种方法是一次性的,用过一次锁就会坏掉。

基于耶鲁锁的变种锁还有很多,不过也都是弹子锁,直到电子锁和智能锁的出现。

智能时代的电子锁

20世纪70年代,随着微电子技术的应用,出现了磁控锁、声控锁、超声波锁、红外线锁、电磁波锁、电子卡片锁、八伯指纹锁、眼球所、遥控锁等。和机械锁相比,电子锁的保密性更强。

最常见的电子锁就是 IC 卡锁了,也就是我们平时用的酒店房卡、小区门禁卡等等,不过某些 IC 卡锁可以在不破解的情况下以低成本复制“钥匙”,所以安全性不如生物识别锁。

而指纹锁,它的“钥匙”就是每个人都独一无二的指纹,理论上只要不是主人的指纹,就无法开锁。当然,受限于图像分辨率等因素,达到100%是不可能的,因此也就有了据真率和认假率这两个指标存在。

近两年,虽然虹膜识别和面部识别技术发展得很快,但其实用性还没达到指纹锁的程度,所以目前大部分的智能锁仍然采用密码、钥匙、IC卡、指纹的组合方案。

门锁的另一个发展方向则是智能化,比如在一些智能家居场景中,当用户在沐浴或上厕所时,可以远程遥控门锁给客人开门。不过一旦联网,除了锁本身的安全性外,网络安全也成为了另一个需要考虑的因素。

钥匙离我们会越来越远

智能门锁这种智慧化应该基于智能家居平台,分析,学习家庭成员的生活习惯,在寻找出生活特征,达到一种对于安全有着预判的能力,能够跟智能家居整个平台相结合,需要与中国家庭的生活习惯相匹配。门就是一个家庭的安全的屏障,最重要的是安全功能,其次才是各种便利功能。

实际上很多人说,智能门锁密码别人知道了怎么办啊,其实这就跟家里的门钥匙丢了怎么办一样,换锁芯一样的操作就是换密码。只是密码是不是丢了?怎么知道?盗窃了才知道?这是难题,所以还是建议买功能结合,复合认证的智能门锁,密码加指纹这种方式的门锁,提升安全系数。

随着钱包被消灭,拿钥匙的痛点将被凸显。曾几何时,手机、钱包、钥匙是每个人出门前需要检查的“三大件”,随着移动支付、二维码刷公交等工具的普及,越来越多的人出门不带钱包,钥匙的不便性就凸显出来了。随着智能门锁技术的进步,“假指纹问题”、“识别率低”、“可靠性不强”等问题已经基本得到了解决,除此之外,联网后的智能门锁的实用功能和应用场景越来越多。

总结:一切都在朝着智能化、互联网化而发展,门锁也逃不过这一截,但是无论如何也不能本末倒置,锁的作用还是要保证安全,狐狸花哨的附加功能,在用户体验不够好的情况下,反而成了鸡肋。

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