基于電路連接的新型開鎖模式

摘 要：鎖從發明到現在已經有幾百年的歷史了，然而鎖的安全性卻仍然不能讓人放心。傳統鎖因為制作工藝的限制秘鑰數目非常少并且鑰匙的結構也極易被仿制。文章在于突破傳統的機械開鎖模式，用插頭樣子的公頭作為鑰匙，插頭樣的母頭作為密鑰的采集接口。插頭形狀的鑰匙里面有很多電路的觸點，通過改變觸點的位置和各個觸點之間的電路連接形式來作為密鑰。在只有10個觸點的時候密鑰的數目有343597383679990234375種，是10個密鑰點的傳統鎖密鑰數目的35184372088831倍。

關鍵詞：鎖；插頭；秘鑰數目

1 研究背景

1.1 傳統機械鎖電子鎖的弊端

1.1.1 密鑰數目少鑰匙和鎖相同的機率高

機械鎖發明已久，但是解鎖的原理并沒有太大變化。因為它是純機械結構的，受制作工藝的影響目前市面上的機械鎖一般都只有5-7個密鑰點，靠每個點的高度不同來組成密鑰。我們假設他有10個密鑰點，每個點有5種高度，那么它的密鑰數目就有 =9765625種密鑰，并且因為每個密鑰都需要做一個模具為了減少成本生產廠家只會做相對于密鑰數目很少一部分的模具。并且傳統鎖的第一粒彈子在第一粒是長度固定時，彈子排列上運用了排列公式即n*（n-1）*······*1，n>1（n為自數數）。若是第一粒彈子長度發生變化后，其排列結果就不同了，排列的數目會增大，例如：把四粒彈子作一個排列，這四粒彈子的長度規定為第一粒長2毫米，第二粒長3毫米，第三粒長4毫米，第四粒長5毫米，其排列結果有24種。如果再更換四粒彈子來作另外一個排列，第一粒長2.5毫米，第二粒長3.5毫米，第三粒長4.5毫米，第四粒長5.5毫米，結果又有24種排列。所以在一定程度上增加了鑰匙和鎖相同的機率。

1.1.2 傳統機械鎖的解鎖原理簡單

機械鎖的解鎖原理簡單。鎖芯中的彈子， 它有長有短， 鎖芯上有一排小孔，每個小孔中裝一顆彈子， 鑰匙放入鎖芯后， 每孔中的彈子露出量剛好跟鎖芯外表一樣， 不高不低， 這時， 將鎖芯裝入鎖中， 再由對應的孔分別裝入一顆彈子和小彈簧， 封住孔， 鎖就成了. 如果換一把鑰匙， 鑰匙上的口深淺不一樣， 剛才鎖芯上的彈子高矮就不一樣了，就不能開鎖。因為解鎖原理簡單所以很多不法分子可以用鐵絲等就可以開鎖，甚至有的小偷用方便面都可以把鎖打開，使得機械鎖的安全性大大降低。而比較高端的機械鎖只是改變了鑰匙的形狀或者是鎖防撬但是并沒有從根本上解決開鎖原理的局限性。

1.1.3 現有電子鎖的弊端

電子鎖的種類繁多，從大的方面講可能有數十種，例如數碼鎖，指紋鎖、卡片鎖，磁卡鎖。生物鎖等等。但能談的上實用一些或者大眾化一些的還是按鍵式電子密碼鎖、指紋鎖、磁卡鎖。這幾種電子鎖都有他的弊端，首先密碼鎖要記住繁瑣的密碼，如果用生日等容易記的密碼容易被破解，一旦忘了密碼就有家不能回了。而指紋鎖缺乏靈活性，必須要本人才能打開鎖，如果某個人要去家里只能你自己回家才能給他把鎖打開，缺乏靈活性。而磁卡鎖則有著磁卡消磁的危險，畢竟手機等都帶磁性，容易消磁。

1.2 基于電路連接的新型開鎖模式的優勢

文章提出的基于電路連接的新型開鎖模式在具有密碼鎖的密鑰數量的同時又不需要記住長達20多位的密碼，也沒有磁卡鎖的磁卡消磁的擔憂，沒有指紋鎖必須本人才能開鎖的死板。這種開鎖模式是非常實用并且非常簡單的只需要把鑰匙插進插孔里，系統就會開啟掃描檢測是否是正確的秘鑰來達到開鎖的效果。

2 基于電路連接的新型開鎖模式原理介紹

2.1 開鎖原理

如圖1是系統總框圖：

電路鎖系統主要由鑰匙、處理器MCU、備用處理器MCU、GSM通訊模塊、電磁鎖控制電路、電磁鎖組成。各個部分相互配合聯系密切，共同來保證用戶居住環境的安全。

如圖2是電路鎖的鑰匙結構圖：

如圖2所示，鑰匙上面從左往右有10個金屬觸點，每個觸電從上到下有5個位置可以選擇，從左邊數第2個跟第3個，第4、6、8個觸點，第9、10個觸點都是有線導通的，開鎖的原理是當把鑰匙插到鎖里面便會啟動由處理器控制的掃描電路，經過處理器的掃描檢測各個觸點的連接方式，如果檢測結果是如圖所示的連接方式便會啟動電磁鎖電路開鎖，而當插入的鑰匙跟鎖不匹配時，MCU就會控制GSM通訊模塊給用戶打電話報警，讓用戶及時采取有效的措施。

2.2 鑰匙的秘鑰數目

如圖2所示，假設一個鑰匙有10個密鑰觸點，各個觸點之間可以任意連接，并且每一個觸點有5個位置可以選擇，那么密鑰數目是多少，可以等效成一個數學組合模型。如圖3所示。

圖3左圖所示，一共有10個觸點，他們之間可以任意連接，就是10個點可以組成多少條線段，我們假設任意3點不能共線，那么求得可以組成線段總數為：

（N*（N-1））/2=10*9/2=45

10個點之間任意連接的數目就是在這45條線段（如圖3右圖）里面我們任意選擇，我們可以任意選1條、2條、3條、……、9條。那么10個點之間任意連接的情況就有：

如圖1所示，每個觸點有5個位置那么觸點的位置排列方式就有510=9765625種，然后總的密鑰數目就等于：

35184372088831*9765625=343597383679990234375=3.4*1020種

注意：這只是在10個觸點每個觸點5個位置的情況就有3.4萬億億種密鑰，現在的PCB制作工藝可以很輕松的把很多插針做在很小的空間里面，我們這種電路鎖的密鑰數量是非常巨大的。

3 結束語

文章在于提出這樣一種基于電路連接的新型的開鎖模式，本開鎖模式在使秘鑰數目非常巨大的同時還使得鑰匙的體積可以做的更小，因為秘鑰觸點之間的電路連接是物理結構的所以教傳統的電子鎖具有更加可靠地優點。因為這種開鎖模式里面出現了單片機，在廣闊的市場下會融入以后科技自動化發展下的智能家居的一部分，有著廣闊的應用前景。