广东名门锁业有限公司 广东中山 528414
摘要：中国锁具历史久远，约五千年前，人们只是简单地用绳锁把门捆缚，最后在开启处打上特殊的绳结，这就是最早的锁具雏形。韶文化遗址发现了木锁，西周出现了青铜锁，到了东汉已普遍生产、使用金属锁。伴随人类技术的发展，门锁制造业不断地进化，从最初的传统机械锁向电子锁、智能锁转变。近年来随着电子门锁市场井喷式增长，在巨大市场增量的驱动下，传统五金锁具厂商、安防门业公司、安防摄像头企业、家电厂商、智能家居系统公司、互联网公司纷纷涌入。市面上的电子门锁质量参差不齐。文章结合笔者多年工作经验，对电子锁的发展和结构安全设计提出了一些建议，仅供参考。
关键词：电子门锁；门锁发展；门锁设计
引言
物联网技术目前已被我国列为国家发展战略之一，各大互联网商、智能产品供应商也纷纷响应，使物联网技术得到了极大发展。基于物联网的各类智能产品也开始进入人们的家里，发挥着越来越重要的作用。智能门锁作为智能家居产品，以其安全性与便捷性的特点日益受到大众的推崇，它将是今后智慧城市建设的大趋势。随着社会、科技的进步，人们对新事物的追求，机械锁已经越来越不能满足人们的需求，智能电子锁（包括密码锁、卡锁、指纹锁、遥控锁、人力识别锁、指静脉锁、APP联网锁等）做为新一代识别技术优势愈来愈明显，将逐渐取代机械锁成为锁具行业的新主角。因此，电子门锁市场前景广阔，推广应用大有可为。
1电子门锁的分类以及功能介绍
1.1门锁分类
目前市面上的密码锁、指纹锁、蓝牙锁、人力识别锁、指静脉锁、APP联网锁以及几合一（指纹+密码+蓝牙+联网）锁都可以统称为电子门锁。
根据结构类型和功能的不同，大致可归纳为以下几类：
1）、按键式电子锁：采用键盘（或组合按钮）输入开锁密码，操作方便。
2）、电子钥匙式电子锁：使用电子钥匙输入（或作为）开锁密码。电子钥匙和主控电路的联系可以是声、红外、磁卡等多种形式。
3）、触摸式电子锁：采用触摸方法输入开锁密码，操作简单。
4）、生物特征式电子锁：将声音、指纹、人脸、红膜等人体生物特征作为密码输入。
5）、联网锁：联网电子锁可远程实现键盘解锁、指纹解锁、远程解锁、实时发送开门记录和报警信息等功能，并通过APP软件设置和管理门锁。
1.2电子门锁的功能及价值需求介绍
电子门锁首要价值是安全性——解决安全需求，这是门锁永恒的价值；其次在安全的基础上实现便利性，稳定又是便利的前提，只要出一次问题可能就会造成用户无法回家，所以稳定性应该摆在第一位。然后通过电子和生物识别实现便利，解放人们免带钥匙的诉求，以及运用联网技术为客户提供知情权；最后再是美观和静音美好体验的价值，这些是锦上添花的项；当前疫情之下人们对门锁五金抗菌性的需求得以刺激并且强化。
.png)
图-1 门锁价值思考
电子锁的核心部件：电子锁体、锁芯、面板把手组件、电子部分。其中电子锁区别于机械锁最主要的部分是锁体含离合控制机构，以及识别和控制的电子部分。电子锁的基本结构工作原理：把手在未开启状态下是处于游离状态（也就是空转），不能开启门锁，门处于锁闭状态；通过电子采集或生物识别装置识别信号，并给电控部一个正确的信号，从而驱动离合器中电机，带动离合工作，然后下压执手开门，完成整个开门的过程。
2电子门锁设计中存在的问题
2.1机械结构部分安全风险
电子锁是机电结合的复杂产品，它的使用场合特殊又决定了用户对它的高要求，大部分企业基础薄弱，在没有基础的情况下追求跨越式发展，导致生产出的产品问题多，稳定性差，返修维护费用高。这样就要求企业在目前状况下静下心来建立基础平台，如某些功能的模块化：离合器模块、锁体平台、密码按键模块、指纹模块等。
锁体的好坏，直接决定着产品的寿命和稳定性。这是机械技术中，最最核心的技术，也是指纹锁的命脉所在，也是行业中，最难解决的问题。很多电子锁生产厂家没有锁体和离合器的研发生产能力，主要通过外购的方式配套。另据中消协做了抽样调查，发现我国有50%以上的电子锁配套的锁芯没有真正意义上达到国家防盗锁芯要求，许多盗窃者可以在几十秒之内轻松破解，最短的时候甚至只需几秒便可开锁。
2.2电子智能门锁生物识别的安全风险
指纹识别和人脸识别是生物识别模块的2个模式。指纹识别的风险来源于算法的因素，异物信息对正常的用户信息进行侵袭，导致非正常用户识别信息时候发生假象识别现象，侵袭者就会破解识别模块。人脸识别模块也不安全，表现在硬件没有3D景深拍摄，入侵者使用用户的平面头像，通过摄像传感器的拍摄漏洞使模块在识别的过程中做出错误的比对判断，造成智能门锁被非法开启。
2.3电子智能门锁的信息传输风险
信息传输的风险表现在不能保证数据传输的合法性、机密性和完整性，而主要原因是智能门锁移动客户端App在与云服务端之间进行关键信息传输时，缺乏专用的安全加密通信协议（尤其是采用通用云端平台处理的门锁）。很多智能门锁在传输开锁凭证时，使用的是超文本传输协议，对数据传输的加密手段是Token（可流通的权益证明凭证），防备数据被劫持篡改的措施是时间戳校验模式，基本上无法防止数据被拦截后的重放攻击。
3提高电子门锁安全的设计策略
3.1提高电子锁体安全性和稳定性的措施
锁体的好坏，直接决定着电子锁产品质量，关乎安全和稳定。锁体是真正体现厂家技术水平的核心部件，也是整电子锁的核心技术所在。有实力的厂家，要自行设计、开发锁体。电子锁体与普通机械锁体最大的区别是电子锁体含离合驱动控制结构，就像电脑的驱动软件一样。离合器又是整个锁体的核心、心脏部位，尤为重要，是电子与机械的连接设备，力量的转换中枢，起着承上启下的重大作用。所谓离合器，即外执手与锁舌之间的动力传动开关，一般来说，当离合器处于分离状态时，扭动外执手只能空转，并不能开门，而当离合器处于接合状态时，则能带动锁舌开门。
市面上多流行电机带动蜗杆传动、电磁式结构，不管运用那种结构，稳定才是第一要素。其次电子门锁离合器出于安全性考虑，离合部分做到锁体内或后面板为好，目前市面上的电子锁，通常有两种方式“内置离合器” 和 “外置离合器”。外置离合器，通常又叫做前面板离合器。其电机及离合都在门锁的前面板上，是一种非常常见的门锁设计，这种设计的门锁非常不安全。因为锁体是前后通轴的，前面板被破坏或与门分离后，可以直接用工具旋转方轴进行开锁。也就是说只要撬掉了门锁的前面板，你家大门就等于打开了。这种离合器往往配的是假插芯锁芯，开锁位置在门锁底部。
内置离合器，通常又叫做锁体离合或中置离合器。锁体内置离合的设计，驱动电机和离合器在锁体内，门外的方轴处于游离状态，面板被破坏或与门分离后，无法用工具旋转方轴进行开锁。内置离合相对于前面板离合，其安全系数大大提高。由于面板与锁体分离，就算面板被撬开，电机、离合器仍被保护在锁体中，仍然无法开锁，安全性更高。
.png)
图-1 离合器结构原理图
3.2提升防暴力和技术开启安全级别
电子锁的安全性仍排在首位，机械部分防盗标准基于GA/T 73-2015《机械防盗锁》的相关规定。防暴力和技术开启主要相对于锁体和锁芯而言。真插芯防盗锁体，锁芯内嵌于锁体，面板撬开也无法开锁；防盗锁的安全等级按国家标准分为A级、B级和C级三种，A级最低，依次递增，主要体现在防钻、防锯、防撬、防拉、防冲击、防技术开启的能力。
如下举例锁芯不同防护等级对应的技术要求：
1）.A级锁芯，防止技术开启≥1分钟，防钻≥10分钟，防锯≥5分钟，防撬≥10分钟，防拉≥10分钟，防冲击≥10分钟。
2）.B级锁芯，防止技术开启≥5分钟，防钻≥15分钟，防锯≥5分钟，防撬≥15分钟，防拉≥15分钟，防冲击≥15分钟。
3）.C级锁芯，防止技术开启≥10分钟，防钻≥30分钟，防锯≥30分钟，防撬≥30分钟，防拉≥30分钟，防冲击≥30分钟
3.3指加强纹识别模块电路设计
指纹识别模块是系统的核心，不仅要求检索用户匹配的指纹快速，研判合法身份的用户精确，而且要能杜绝假指模指纹对系统的作假欺骗，对真皮层、体温、血液流动等都有感应的活体识别功能。同时为了适用更广泛人群以及各种应用环境，指纹识别应有较好的校正能力和容错性能，无论干湿环境都有很好的成像质量。
3.4互联网监控模块设计
根据局域网监控系统的功能，互联网监控与单片机相连，对电子锁的使用情况进行监控，能够及时查询到门锁的信息并能与手机监控配对，实现远距离监控和控制，主要分为：（1）用户使用模块，用户通过此模块设置密码和问题，以确保不被他人盗用，同时以防出现忘记密码的情况。（2）客户端，当电子锁对用户操作所发出的信息作出反应时，负责对服务端发来的一些指令进行相应的操作，比如实行远程控制，允许进程进行。（3）后台管理模块，主要记录用户的密码和设置的问题，可以进行用户信息的修改和删除。（4）监控反馈模块，主要显示电子锁的状态，在此模块可以看见电子锁是否已经关上，当触发警报时，此界面会第一时间通知用户。
3.5后疫情时代电子门锁研发思路
未来的电子门锁，一定要体现健康的概念，疫情之下人们对门锁抗菌性的需求得以刺激并且强化。电子门锁要解决接触传染，有两种方式：一是免接触，全自动电子锁门系统，应用人脸、红膜、声纹、蓝牙、远程等免接触识别技术，实现免接触识别，再配合自动锁体实现自动开门，避免门把手的接触；二是接触的部位需抗菌或杀菌，抗菌制品是以抗菌为目添加了抗菌材料的制成品，抗菌制品具有卫生自洁功能，减少病菌的交叉感染与传播，可避免环境消毒，例如化学药剂消毒或紫外线等物理消毒造成的负面危害。现有技术在门锁把手面板接触部位使用抑菌铜CU+材料，或在表面增加K-LKB抗菌抗病毒涂层，银离子-抑菌涂层，可以达到抑制细菌效果。
结束语
随着科技的高速发展，越来越多的人希望自己能拥有一个方便快捷的生活方式，因此就会出现很多智能的东西来简化人们的生活，智能锁就是其中的一种形式，现在智能锁已经成为行业发展的潮流。总之，人们在享受现代科技带来的便利的同时，也面临着相应的风险，电子门锁就面临着这样的问题，基于电子门锁的市场占有率，一旦出现安全的问题，会给千家万户带来财产安全的威胁和损失。该文对电子门锁应用中的安全风险进行深入研究，提出了有针对性的解决措施，希望能对相关部门和使用者有所帮助。
参考文献：
[1]白洋.智能锁的规模化未来需要加持[J].现代家电，2019（20）：48-50.
[2]白洋.智能锁的发展要迈过几个槛[J].现代家电，2019（20）：52-55.
[3]唐文龙，刘鹏.浅议电子防盗锁行业及其发展[J].中国安全防范技术与应用，2019（04）：24-27.
[4]黄基明.实体终端是智能锁发展的重要突破口[J].现代家电，2018（20）：55-56.
[5]江峰.智能锁迎来最好发展时代[J].现代家电，2018（19）：64-66.