Khóa bảo mật

Khóa, thiết bị cơ khí để bảo vệ cửa hoặc ổ cắm để không thể mở được ngoại trừ bằng một phím hoặc bằng một loạt các thao tác chỉ có thể được thực hiện bởi một người biết bí mật hoặc mã.

Lịch sử ban đầu.

Khóa có nguồn gốc ở Cận Đông; ví dụ lâu đời nhất được tìm thấy trong tàn tích của cung điện Khorsabad gần Nineveh. Có thể 4.000 năm tuổi, nó thuộc loại được gọi là máy xỏ pin hoặc, từ việc sử dụng rộng rãi ở Ai Cập, một khóa Ai Cập. Nó bao gồm một bu lông bằng gỗ lớn, giữ chặt cửa, thông qua đó được xuyên qua một khe có nhiều lỗ ở bề mặt trên của nó. Một bộ phận gắn liền với cửa chứa một số chốt gỗ được định vị để thả vào các lỗ này và kẹp chặt bu lông. Chìa khóa là một thanh gỗ lớn, có hình dạng giống như bàn chải đánh răng; thay vì lông nó có chốt thẳng đứng phù hợp với các lỗ và chân. Được chèn vào lỗ khóa lớn bên dưới các chốt dọc, nó được nâng lên một cách đơn giản, nâng các chốt rõ ràng và cho phép bu-lông, với chìa khóa trong đó, được trượt trở lại (Hình 1). Khóa loại này đã được tìm thấy ở Nhật Bản, Na Uy và Quần đảo Faeroe và vẫn đang được sử dụng ở Ai Cập, Ấn Độ và Zanzibar. Một tài liệu tham khảo trong Cựu Ước, ở Ê-sai, và tôi sẽ đặt trên vai anh ấy chìa khóa của nhà David, cho thấy cách các chìa khóa được mang theo. Nguyên lý pin-pin, một tính năng cơ bản của nhiều ổ khóa, đã được phát triển đầy đủ trong khóa Yale hiện đại (Hình 2).

• 

• 

Trong một thiết bị nguyên thủy hơn nhiều được người Hy Lạp sử dụng, bu-lông đã được di chuyển bằng một chiếc chìa khóa hình liềm bằng sắt, thường có tay cầm bằng gỗ được chạm khắc công phu. Chìa khóa được đưa qua một lỗ trên cánh cửa và quay lại, điểm lưỡi liềm gắn chốt và rút nó lại. Một thiết bị như vậy có thể cung cấp nhưng bảo mật ít. Người La Mã đã giới thiệu kim loại cho khóa, thường là sắt cho chính khóa và thường bằng đồng cho khóa (với kết quả là các khóa được tìm thấy ngày nay thường xuyên hơn khóa). Người La Mã đã phát minh ra phường, tức là các hình chiếu xung quanh lỗ khóa, bên trong khóa, ngăn không cho xoay khóa trừ khi mặt phẳng của phím (bit của nó) có các khe được cắt theo cách sao cho các hình chiếu đi qua các khe. Trong nhiều thế kỷ, các khóa phụ thuộc vào việc sử dụng các phường để bảo mật và sự khéo léo to lớn đã được sử dụng trong việc thiết kế chúng và trong việc cắt các khóa để làm cho khóa an toàn với bất kỳ trừ khóa bên phải (Hình 3). Các khóa ngăn như vậy luôn luôn tương đối dễ chọn, vì các công cụ có thể được thực hiện để làm rõ các dự đoán, bất kể phức tạp như thế nào. Người La Mã là những người đầu tiên tạo ra những chiếc chìa khóa nhỏ để khóa một số nhỏ đến mức chúng có thể đeo trên ngón tay như những chiếc nhẫn. Họ cũng đã phát minh ra ổ khóa, được tìm thấy trên khắp Cận Đông và Viễn Đông, nơi nó có thể được phát minh độc lập bởi người Trung Quốc.

Vào thời trung cổ, kỹ năng tuyệt vời và trình độ tay nghề cao đã được sử dụng trong việc chế tạo khóa kim loại, đặc biệt là bởi các thợ kim loại người Đức của Nürnberg. Các bộ phận chuyển động của ổ khóa được trang bị và hoàn thiện chặt chẽ, và bên ngoài được trang trí xa hoa. Ngay cả các phím thường là tác phẩm nghệ thuật ảo. Tuy nhiên, an ninh chỉ phụ thuộc vào việc phân chia công phu, cơ chế của khóa hầu như không được phát triển. Một sàng lọc là che giấu lỗ khóa bằng các cửa chớp bí mật, một cách khác là cung cấp các lỗ khóa mù, điều này buộc người chọn khóa phải lãng phí thời gian và công sức. Người Pháp thế kỷ 18 đã xuất sắc trong việc tạo ra những chiếc khóa đẹp và phức tạp.

Phát triển các loại hình hiện đại.

Nỗ lực nghiêm túc đầu tiên để cải thiện tính bảo mật của khóa được thực hiện vào năm 1778 khi Robert Barron, ở Anh, được cấp bằng sáng chế cho khóa tumbler tác động kép. Một tumbler là một đòn bẩy, hoặc pawl, rơi vào một khe trong bu lông và ngăn nó được di chuyển cho đến khi nó được nâng lên bằng phím để chính xác chiều cao ra khỏi khe; chìa khóa sau đó trượt bu lông. Khóa Barron (xem Hình 4) có hai tumbler và khóa phải nâng mỗi tumbler lên một lượng khác nhau trước khi bu lông có thể được bắn. Bước tiến lớn này trong thiết kế khóa vẫn là nguyên tắc cơ bản của tất cả các khóa đòn bẩy.

Nhưng ngay cả khóa Barron cũng cung cấp một ít khả năng chống lại bộ chọn khóa đã được xác định, và vào năm 1818, Jeremiah Chubb ở Portsmouth, Eng., Đã cải thiện khóa khóa bằng cách kết hợp một máy dò, một lò xo giữ lại bắt và giữ bất kỳ chiếc cốc nào, trong quá trình hái, đã được nâng lên quá cao. Điều này một mình ngăn chặn bu lông bị rút và cũng cho thấy rằng khóa đã bị giả mạo.

Năm 1784 (giữa khóa của Barron và những cải tiến của Chubb về nó), một khóa đáng chú ý đã được Joseph Bramah cấp bằng sáng chế ở Anh. Hoạt động trên một nguyên tắc hoàn toàn khác, nó đã sử dụng một phím ánh sáng rất nhỏ, nhưng vẫn mang lại một lượng bảo mật chưa từng có. Khóa của Bramah rất phức tạp (do đó, đắt tiền để chế tạo), và vì sản xuất của họ Bramah và trợ lý trẻ Henry Maudslay (sau này trở thành một kỹ sư nổi tiếng) đã chế tạo một loạt các máy móc để sản xuất các bộ phận một cách cơ học. Đây là một trong những công cụ máy móc đầu tiên được thiết kế để sản xuất hàng loạt. Chìa khóa Bramah là một ống kim loại nhỏ có các khe dọc hẹp được cắt ở đầu. Khi phím được đẩy vào ổ khóa, nó sẽ ấn một số slide, mỗi slide xuống độ sâu được điều khiển bởi các khe. Chỉ khi tất cả các slide được ấn xuống chính xác khoảng cách phù hợp, phím mới có thể được xoay và bu lông ném (Hình 5). Thật tự tin là Bramah về sự an toàn của khóa của anh ấy đến nỗi anh ấy đã trưng bày một chiếc trong cửa hàng ở London của anh ấy và tặng phần thưởng trị giá 200 bảng cho người đầu tiên có thể mở nó. Trong hơn 50 năm, nó vẫn không bị đánh cắp, cho đến năm 1851 khi một thợ khóa lành nghề người Mỹ, AC Hobbs, đã thành công và nhận phần thưởng.

Ngành công nghiệp khóa đã ở thời hoàng kim vào giữa thế kỷ 19. Với nền kinh tế đang mở rộng nhanh chóng theo Cách mạng Công nghiệp, nhu cầu về khóa đã tăng lên rất nhiều.

Trong giai đoạn này, bằng sáng chế khóa dày và nhanh. Tất cả các biến thể kết hợp khéo léo trên các nguyên tắc đòn bẩy hoặc Bramah. Thú vị nhất là khóa Parautoptic của Robert Newell, được sản xuất bởi công ty Day và Newell của thành phố New York. Điểm đặc biệt của nó là nó không chỉ có hai bộ gạt đòn bẩy, bộ thứ nhất hoạt động trên bộ thứ hai, mà còn kết hợp một tấm xoay với chìa khóa và ngăn việc kiểm tra bên trong, một bước quan trọng trong việc ngăn chặn bộ chọn khóa. Nó cũng có một khóa với các bit có thể hoán đổi cho nhau để khóa có thể dễ dàng thay đổi. Newell đã hiển thị một ví dụ ở London trong Triển lãm lớn năm 1851. Mặc dù có nhiều nỗ lực, không có hồ sơ nào cho thấy nó đã được chọn.

Vào năm 1848, một đóng góp sâu rộng đã được thực hiện bởi một người Mỹ, Linus Yale, người đã cấp bằng sáng chế cho một khóa pin tumbler hoạt động dựa trên sự thích nghi của nguyên tắc Ai Cập cổ đại. Vào những năm 1860, con trai của ông, Linus Yale, Jr., đã phát triển khóa xi lanh Yale, với chìa khóa nhỏ, phẳng có cạnh răng cưa, giờ đây có lẽ là khóa và chìa khóa quen thuộc nhất trên thế giới. Các chốt trong xi lanh được nâng lên độ cao thích hợp bằng các răng cưa, làm cho nó có thể xoay xi lanh. Số lượng kết hợp độ cao của các chân (thường là năm), cùng với hiệu ứng ngăn chặn của khóa vẹo và lỗ khóa, cho số lượng biến thể gần như không giới hạn (xem Hình 2). Nó đã được sử dụng gần như phổ biến cho các cửa bên ngoài của các tòa nhà và cửa ô tô, mặc dù trong những năm 1960 đã có xu hướng bổ sung nó trên các cửa nhà bằng khóa đòn bẩy chắc chắn.

Vào những năm 1870, một kỹ thuật hình sự mới đã quét qua Hoa Kỳ: những tên cướp đã chiếm giữ các nhân viên thu ngân của ngân hàng và buộc chúng phải nhường chìa khóa hoặc kết hợp cho két và hầm. Để chống lại loại tội phạm này, James Sargent ở Rochester, NY, vào năm 1873 đã nghĩ ra một khóa dựa trên một nguyên tắc được cấp bằng sáng chế trước đó ở Scotland, kết hợp một chiếc đồng hồ cho phép mở an toàn chỉ trong một thời gian định sẵn.

Khóa kết hợp không khóa (xem Hình 6) có nguồn gốc từ khóa chữ cái, tên lửa được sử dụng ở Anh vào đầu thế kỷ 17. Trong đó một số vòng (ghi bằng chữ hoặc số) được luồn trên trục chính; khi các vòng được xoay sao cho một từ hoặc số cụ thể được hình thành, trục chính có thể được rút ra vì các khe bên trong các vòng đều nằm thẳng hàng. Ban đầu, những ổ khóa thư này chỉ được sử dụng cho khóa móc và hộp lừa. Trong nửa cuối thế kỷ 19, khi được phát triển cho két và cửa phòng mạnh, chúng đã chứng tỏ là hình thức đóng cửa an toàn nhất. Số lượng kết hợp các chữ cái hoặc số có thể là gần như vô hạn và chúng không có lỗ khóa để có thể đặt một lượng thuốc nổ. Hơn nữa, chúng rất dễ sản xuất.

Một khóa kết hợp đơn giản với bốn vòng (tumblers, ở Mỹ) và 100 số trên mặt số (nghĩa là 100 vị trí cho mỗi vòng) thể hiện 100.000.000 kết hợp có thể. Hình 6 cho thấy cách một núm có thể đặt tất cả các bánh xe; trong trường hợp này, khóa có ba vòng hoặc bánh xe, cho 1.000.000 kết hợp có thể. Ví dụ, nếu kết hợp là 48, 15, 90, núm xoay được quay ngược chiều kim đồng hồ cho đến khi 48 đi ngược lại mũi tên lần thứ tư, một quá trình đảm bảo rằng không có sự chơi giữa các bánh xe khác. Khe trên bánh xe đầu tiên (bên trái trong sơ đồ) sau đó ở đúng vị trí để mở và nó sẽ không di chuyển trong các hoạt động tiếp theo. Núm sau đó được xoay theo chiều kim đồng hồ cho đến khi số 15 đối diện với mũi tên lần thứ ba; cái này đặt khe của bánh xe giữa thẳng hàng với cái đầu tiên. Cuối cùng, núm xoay được quay ngược chiều kim đồng hồ để đưa 90 lần thứ hai vào mũi tên. Tất cả ba khe sau đó đều thẳng hàng và có thể xoay tay cầm để rút bu lông. Sự kết hợp có thể dễ dàng thay đổi, đối với các răng cưa hiển thị trên mỗi bánh xe cho phép khe được đặt ở vị trí khác so với đinh tán cho bánh xe đó.

Điều thường xuyên là cần thiết, đặc biệt là trong các khách sạn và tòa nhà văn phòng, để người quản lý hoặc người chăm sóc có chìa khóa chính sẽ mở tất cả các ổ khóa trong tòa nhà. Để thiết kế một bộ khóa đơn, mỗi khóa có thể được mở bằng khóa riêng của mình và cũng bằng khóa chính, đòi hỏi phải có sự sắp xếp phối hợp của ngăn. Khóa chính có hình dạng như vậy để tránh các phường của tất cả các khóa. Một phương pháp khác liên quan đến hai lỗ khóa, một cho khóa thông thường, một cho khóa chính hoặc hai bộ khóa hoặc đòn bẩy, hoặc trong trường hợp khóa Yale, hai xi lanh đồng tâm.