出品：科普中國

制作：張昊（大阪大學(xué)）

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心

我們常說'一把鑰匙開一把鎖'。在我們的印象中，二者總是成對出現(xiàn)不可分割，一提到鎖我們就會馬上想到金屬制造的鑰匙。不過最近十幾年來，不完全依賴實體鑰匙開鎖的電子智能門鎖在不知不覺間進入了我們的生活。

前一階段時間，央視對市面上在售幾十個品牌的智能門鎖進行了較為詳盡的評測報道。從結(jié)果來看，智能門鎖的安全性似乎遭到了一定程度的質(zhì)疑。那么，現(xiàn)階段選擇智能門鎖到底是不是明智的選擇？應(yīng)該如何看待智能門鎖在安全性上仍然存在的缺陷呢？這篇文章我們將從鎖具發(fā)展的簡要歷史開始，為大家分析智能門鎖相對于傳統(tǒng)門鎖的利弊及智能門鎖今后的發(fā)展前景。

來源：Freepik.com

鎖具的歷史幾乎與人類文明史一樣悠久

19世紀中葉，考古學(xué)者在現(xiàn)今伊拉克境內(nèi)發(fā)現(xiàn)了目前世界上現(xiàn)存的最早鎖具。它的歷史甚至比亞述國（兩河流域的文明古國）的誕生還早兩千年，距今已有六千年的歷史。這種原始鎖具采用木質(zhì)的銷結(jié)構(gòu)，從原理上來說與現(xiàn)代鎖具已經(jīng)較為相似。

作為鎖具核心的'銷'由幾根木制的障子和凹槽制成，閉鎖狀態(tài)下障子插入凹槽中，形成銷結(jié)構(gòu)。當鑰匙插入鎖孔并向上抬起時，鑰匙上的凸起會將障子頂起到適當?shù)奈恢?，令其從凹槽中完全脫出，從而讓銷失效，形成解鎖狀態(tài)。

原始鎖具示意圖，來源：參考文獻3

原始鎖具的小型化發(fā)展

之后，埃及人進一步發(fā)展了這種原始鎖具。雖然鎖身仍然使用木制結(jié)構(gòu)，但承擔(dān)防盜機能的障子已經(jīng)從木制換成了黃銅。這種被后世稱為埃及鎖的早期鎖具從埃及向地中海地區(qū)傳播，經(jīng)由數(shù)千年的改良，到羅馬帝國時代，鎖和鑰匙都已經(jīng)實現(xiàn)了小型化。彼時的羅馬帝國富裕階層中，曾有將鑰匙作為飾品隨身攜帶的傳統(tǒng)，其用意是向周圍眾人炫耀自己有需要用鎖來保護的貴重財物。

中世紀開始，英國工匠們發(fā)明了由金屬制成的凸塊鎖，這種鎖具一直到現(xiàn)代還活躍在不少安全要求較低的場合。凸塊鎖的內(nèi)部有一個叫做凸塊的障礙物，凸塊形狀各異，越復(fù)雜安全性就越高。只有插入了正確的鑰匙，在轉(zhuǎn)動過程中才會避開凸塊的阻擋從而打開鎖具。凸塊鎖配套的鑰匙在以中世紀作為時代背景的影視、動漫和游戲作品中經(jīng)常出現(xiàn)，如今也是鑰匙的代表形象。

凸塊鎖原理示意圖，來源：參考文獻3

如今使用最為廣泛的機械鎖具是彈子鎖。在這種鎖的內(nèi)部設(shè)置有一系列長度不同的金屬小柱，稱為彈子。每個彈子都是一對，分別稱為上彈子和下彈子，上彈子上方裝有彈簧，將彈子頂向相反方向。插入正確鑰匙后，上下彈子間的界面正好與鎖芯邊緣平齊，鎖芯就可以正常轉(zhuǎn)動了。

彈子鎖原理示意圖，來源：參考文獻3

常用的一字打齒鑰匙、十字花鑰匙以及平板打孔鑰匙等都是彈子鎖的衍生形式。各種鎖芯結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)的動力主要是破解鎖具的技術(shù)也在持續(xù)進步。結(jié)構(gòu)簡單的彈子鎖對于經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的人員來說，只需數(shù)分鐘就可以開啟。雖然再高明的鎖具也無法消除理論上的盜竊可能性，但我們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^不斷革新彈子鎖的具體結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)更高的安全性能。

形形色色的凸塊鎖鑰匙，來源：Freepik.com

技術(shù)的發(fā)展推動鎖具的演化

智能門鎖是基于電子技術(shù)制造出來的，是電子門鎖的一種。電子鎖的定義十分簡單，通過電流來控制開閉的鎖具，就可以稱為是電子鎖。電流既可以由電源來提供，也可以由電池提供。如果不考慮電子鎖的種類和應(yīng)用場合，僅根據(jù)核心部件具體通電形式的不同，可以分為通電開啟、通電關(guān)閉、斷電開啟和斷電關(guān)閉等類型。

以斷電開啟類型為例，正常狀態(tài)下鎖具核心保持電流通過狀態(tài)，鎖具呈現(xiàn)閉合；一旦發(fā)生斷電，鎖具就會被開啟。這種類型的電子門鎖經(jīng)常用在高層建筑出入通道上，平時正常通電保證安全，持有電子鑰匙者可以正常進出，開門瞬間鎖具暫時斷電開啟。一旦出現(xiàn)火災(zāi)地震等事故發(fā)生異常停電，門鎖就會保持開啟以保證人員順利逃生。

如果按照電子門鎖實現(xiàn)開鎖的具體形式來分類，又可以分為如下幾個類型。

遙控器方式，主要用于汽車遙控鑰匙等場合。

遙控式電子門鎖經(jīng)常用于汽車，來源：作者供圖

密碼解鎖式，主要用于高級公寓、別墅區(qū)以及企業(yè)核心機密區(qū)等需要更高安全性的場合。使用時無需尋找鑰匙或者實體卡片，可以節(jié)約實體鑰匙發(fā)行和維護的費用。

指紋認證式，具有使用簡便、安全性高的特點，但兒童和老人的指紋往往無法被很好識別。在手持物品很多的情況下，無需額外動作也可以實現(xiàn)輕松解鎖。

電話解鎖式，主要用于樓宇對講等需要遠程解鎖的場合。

IC卡或內(nèi)置芯片式，前者主要用于寫字樓門禁系統(tǒng)，后者類似于IC卡。另外，可以將鑰匙做成特殊的便攜形狀，其抗干擾能力、抗損壞能力和安全性高于IC卡式。用戶可以將IC卡或者芯片置于隨身攜帶的錢包中，以降低丟失的可能性。同時，還可以直接利用交通卡等現(xiàn)有IC卡進行解鎖，節(jié)約成本的同時進一步保證安全性。

形形色色的電子鎖，來源：Freepik.com

對便利性的追求乃是電子門鎖發(fā)展的動力

電子門鎖的誕生和發(fā)展在很大程度上不僅僅是為了追求更高的安全性，便利性也是其中的重要原因。

首先，電子系統(tǒng)為實現(xiàn)進出控制外的各種附加功能提供了可能性。例如，汽車遙控鑰匙避免了每次進入車輛或者鎖車都需要插入鑰匙的麻煩，極大增加了便利性。在某些配置較高的車輛上，布置于車內(nèi)的傳感器還可以協(xié)助實現(xiàn)無鑰匙進入，無鑰匙啟動等功能。這里的無鑰匙當然不是指完全無需鑰匙，而是指車主只要將鑰匙攜帶在身上，車內(nèi)的傳感器就會自動判斷車主的身份。當車主靠近車輛并拉門把手時就可解鎖了。另外，如果有人潛入了車輛，傳感器系統(tǒng)也會發(fā)現(xiàn)車內(nèi)沒有鑰匙，從而拒絕點火啟動，杜絕盜竊事故發(fā)生的可能性。

△動圖：帶有無鑰匙進入系統(tǒng)的汽車門鎖，車主接近時自動感知，來源：作者供圖

其次，電子門鎖可以與計算機系統(tǒng)進行連接，方便對大量出入人群的管理。以大型企業(yè)為例，電子門禁系統(tǒng)不僅可以保證安全性，還可以同時實現(xiàn)后臺考勤等功能。另外，人員發(fā)生入職、轉(zhuǎn)崗以及辭職等流動時，可以直接在軟件后臺實現(xiàn)電子鑰匙或者出入密碼的有效、無效化，即便離職人員不上交門卡也無法再進入公司等。

非接觸式內(nèi)置芯片電子門鎖，來源：作者供圖

最后，當電子門鎖與先進的傳感器系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)相連接，就形成了所謂的智能門鎖。這些智能門鎖不僅有指紋、人臉識別等先進的進出控制機制，還可以實現(xiàn)遠程確認門鎖開閉狀態(tài)、遠程控制開閉和臨時密碼遠程發(fā)送等功能。忘帶鑰匙或者門卡再也不會成為極為麻煩的困擾，指紋一按即可輕松解鎖。如果需要為來訪親友開門，通過手機進行面部識別即可在遠端確認主人身份，從而指令開門或者將臨時密碼發(fā)到主人指定的手機上。

電子門鎖的安全性到底如何？

之前有利用所謂'小黑盒'破解各種電子門鎖的報道，這次央視的檢測也發(fā)現(xiàn)部分品牌安全性存在一定缺陷，但電子門鎖的安全性在總體上仍然經(jīng)得住考驗。歷史上新型鎖具的發(fā)明和解鎖技術(shù)的進步一直都是'道高一尺魔高一丈'的交替循環(huán)，絕對安全的鎖具也從來不存在。無需因為一兩篇負面報道就完全抹煞電子智能門鎖在技術(shù)上的先進性。