آشنایی با کارکرد قفل ها و کلید ها

قفل وكليد

جنايتكاران خطرناك –ميله هاي طلايي –جواهرات درخشان چه وجه مشتركي با هم دارند؟ همه اينها با قفل و كليد ايمن نگه داشته مي شوند. آيا اگر كسي چنين چيزهايي را اختراع نكرده بود جهان مكان بهتری میتوانست باشد؟ فقط ممكن است لحظه اي تصور كنيد هر كسي مي تواند هر چيزي را بدزدد. بنابراين شايد هيچ كس مالكيتي به وسايل خود نداشت هيچ كس در خانه اي فانتزي با وسايل با ارزش زندگي نمي كرد در يك اتومبيل لوكس نمي چرخيد يا درامد بيشتر از آنچه مي توانست در جيب خود داشته باشد كسب نمي كرد شايد اين يك دنياي بهتري باشد، اما اين جايي نيست كه ما در آن زندگي مي كنيم! در عصر مدرن ماترياليستي ما چيزي مي خريم كسب درآمد مي كنيم و حتي چيزهاي بيشتري مي خريم .ما همان چيزي هستيم كه داريم و تنها چيزي كه بين يك زندگي آرام انباشته شده و با ارزش است قفل درب است .بنابراين قفل ها چيزهاي مهمي هستند اما آيا تا به حال فكر كرده ايد كه چگونه كار ميكنند؟ بيايين نگاه دقيق تري داشته باشيم !

قفل چيست؟

به معناي وسيع ترين كلمه قفل وسيله اي است كه اشياء با ارزش را ايمن نگه مي دارد يا دسترسي به چيزي را كه نياز به محافظت دارد محدود مي كند.يك قفل مي تواند موارد ي را از بين ببرد مانند( محافظت از خانه در مقابل متجاوزگران و بانك ها از سارقان) يا نگه داشتن آنها (نگه داشتن مجرمان در زندان ها و حيوانات در باغ وحش ها) .قبل از عصر الكترونيكي مدرن قفل ها كاملا مكانيكي بودند و بر اساس مكانيسم هاي پيچيده ساخته شده از اهرام –چرخ –چرخ دنده و كام مي باشد .در اواسط قرن بيستم قفل ها پيشرفته تر و اتوماتيك تر شدند و شروع به ساختن تركيب هاي مكانيسم برقي و الكترونيكي كردند.اما اكنون اطلاعات بسيار  با ارزش هستند و بيشتر آنها در صدها ميليون رايانه نگه داري مي شوند .قفل هاي مدرن كه از رايانه نگه داري مي كنند مبتني بر رمز گذاري هستند . روشي براي تامين اطلاعات با استفاده از فرايندهاي پيچيده رياضي.

قفل ها چگونه كار مي كنند؟

بيشتر قفل هاي مكانيكي به مواردي مانند درب  و كمد تعبيه شده اند و داراي دو بخش فيزيكي مجزا هستند. يك قسمت به قاب (قسمت استاتيك درب) تعبيه شده است ودر اصل يك تقويت كننده فلز ي محكم براي سوراخ بريده شده در درب مي باشد ( براي جلوگيري از باز شدن درب قفل شده با نيرو زياد).قسمت ديگر قفل در يك سوراخ مستطيل شكل در درب قرار مي گيرد و از يك مكانيزم فلزي تشكيل شده است كه يك پيچ سنگين را از سوراخ ايجاد شده به داخل يا خارج رد مي كند .هنگامي كه يك كليد در جهت عقربه هاي ساعت مي چرخد  پيچ از يك طرف به سمت ديگري مي چرخد بنابراين بايد با مكانيسمي كاركرد كه بتواندحركت دوار (كليد چرخشي) را به حركت برگشتي ( پيچ كشويي) تبديل  كند چيزي مثل بادامك. بنابراين بخش اساسي ديگر مكانيسم قفل مجموعه اي از قطعات فلزي ثابت يا متحرك است كه با شكاف هاي بريده شده در كليد  درگير مي شوند .اطمينان از اين كه تنها يك كليد ميتواند بچرخد بادامك را بكشيد پيچ را بچرخانيد و درب را باز كنيد.

انواع قفل

انواع مختلفي از قفل وجود دارد همه آنها به روش كمي متفاوت عمل مي كنند .قفل بند قديمي ترين و ساده ترين نوع آن است .از بيرون  مانند هر قفل ديگر به نظر مي رسند. در داخل آنها قطعات خميده اي از فلز را كه درون آنها نصب شده است كه دقيقا با سوراخ هاي يك كليد خاص تراز شده اند خم كرده اند . ساير كليد ها را مي توان در قفل وارد كرد اما بخش ها مانع از چرخش آنها مي شوند .از آنجا كه آنها نسبتا خام و انتخاب نسبتا ساده اي دارند به غير از كاربردهاي امنيتي بسيار كم قفل هاي بند ديگري استفاده مشترك دارند.

قفل

يك طراحي جديد در قرن نوزدهم پيچيده ترين و بسيار ايمن تر است كه بيشتر آنها به شكل ماسوره پين استوانه اي يا قفل ييل شناخته شده اند ( اختراع شده توسط لينوس ييل جونيوردر دهه 1860).انواع مختلفي از اين طرح اساسي وجود دارد .اگر پايگاه داده ثبت اختراعات و علائم تجاري ايالات متحده را براي قفل سيلندر جستجو كنيد بيش از 500 نوع مختلف را پيدا خواهد كرد!

قفل هاي قفل شده اي كه توسط كليدهاي اداره مي شوند در اصل قابل حمل هستند قفل هاي كوچك مينيماليزه ييل با استوانه هاي فوق العاده كوچك و پين ها وجود دارند .اطلاعات بيشتري در مورد قفل هاي ييل را در كادر زير بخوانيد .همانطور كه در اينجا توضيح داده شده قفل هاي تركيبي به شكل متفاوت كار مي كنند.

قفل هاي الكترونيكي

با آمدن قفل هاي الكترونيكي  كليد هاي فلزي در كل از بين رفتند  اگر اخيرا در يك هتل اقامت داشته ايد مطمئنا از آن استفاده كرده ايد .به جاي كليد يك كارت پلاستيكي (مشابه كارت اعتباري) داريد كه در پشت آن نوار مغناطيسي  قرار دارد .وقتي كارت را در قفل مي چرخانيد يك مدار خواننده الكترونيكي اطلاعات موجود در نوار را رمز گشايي مي كند و با يك كد ذخيره شده در داخل آن كليد را بررسي مي كند .اگر اين كليد صحيح باشد مدار يك الكترو مغناطيس قدرتمند را كه يك پيچ را به صورت پهلو به جلو مي كشد فعال مي كند و به شما امكان مي دهد درب را باز كنيد.

با وجود قفل هاي مكانيكي و الكترونيكي و سنتي هنوز يك نقص امنيتي اساسي وجود دارد: اگر شخص ديگري كليد شما را داشته باشد ميتواند قفل شما را باز كند و وسايل شما را بدزدد به همين دليل آخرين اشكال امنيتي از قفل هاي بيومتريك (شامل مواردي مانند خواندن اثر انگشت يااسكنر عنبيه) استفاده مي كند كه دسترسي به يك شخص خاص را به جاي هر كسي كه كليد مطابقت را دارد نمي دهد.دير يا زود در آينده تقريبا در هر قفل كه با آن روبرو خواهيم شد نوعي از بررسي امنيتي بيومتريك وجود دارد كه درآن ساخته شده است.

اگر از رايانه استفاده مي كنيد يك رمز عبور (يا عبارت عبور) معادل كليدي است كه به شما دسترسي به يك دستگاه –شبكه –وب سايت يا هر آنچه كه ممكن است را پيدا مي كنيد .درست همانطور كه ميتوان يك كليد را به سرقت برد پسورد نيز ميتوان دزديده شود اما مشكل اضافه شده در رمز عبور اين است كه مي توان آنها را حدس زد (يا موارد مختلف را مي توان دوباره و دوباره امتحان كرد تا اينكه در آخر درست كار كند). به همين دليل است كه سيستم رايانه اي واقعا امن (مانند سيستم هاي بانكي آنلاين) اكنون از نوع امنيت پيشرفته  به نام تاييد هويت دو عاملي استفاده مي كنند : براي دستيابي به دسترسي بايد يك يا چند رمز عبور را بشناسيد و داراي يك دستگاه فيزيكي (به نام يك نشانه)است كه كد امنيتي يكبار مصرف را به عنوان نوعي رمز عبور اضافي وارد مي كند در مقاله ما در مورد علائم امنيتي بيشتر بخوانيد.

نحوه كار قفل هاي ييل (YALE)

يكي از رايج ترين نوع قفل ها  قفل سيلندر دار استوانه اي است كه در قفل هاي درب YALE استفاده مي شود .بر اساس اين مكانيسم ابداع شده در مصر باستان به لطف تلاش هاي مخترع آمريكايي لينوس ييل جونيور(1821-1868) و شركت YALE كه براي او نامگذاري شده است . در اواسط قرن 19 ميلادي به يك اختراع برنده تبديل شد.قلب قفل مانند اين استوانه فلزي محكم است كه مي تواند درون يك محفظه فلزي به همان اندازه محكم بچرخد .وقتي كليد صحيح باشد ميتوانيد سيلند ر را آزادانه چرخانده و قفل را باز كنيد .بدون كليد (يا با وارد كردن كليد اشتباه) سيلندر از چرخش امتناع مي ورزد و قفل بسته مي ماند.

اگر فکر میکنید قفل همانند این را به سادگی باز میکنید ، در اشتباهید ! بايد ببينيد كه سري پين هاي فلز ي نازك است كه از دورن محفظه داخل سيلندر (1) پايين مي رودو آن را قفل مي كند . در حقيقت دو پين جداگانه وجود دارد يك ست بالايي (3قرمز رنگ در اينجا) و يك مجموعه پايين (4 آبي رنگ)  (2) مجموعه اي از قطعات كوچك درست در بالاي پين ها آنها را در جاي خود نگه مي دارد  چطور كار مي كنند؟

بدون داشتن كليد در قفل پين هاي بالايي از محفظه داخل سيلندر فرو ميروند و آن را در جاي خود قفل مي كنند همانطور كه در تصوير اول نشان داده شده است.

چگونه باز مي شود ؟

هركليدي با مشخصات كمي متفات تر ساخته مي شود بنابراين فقط به قفل مورد نظر خود متناسب است .كليد اشتباه به هيچ وجه در قفل جاي نمي گيرد . هنگامي كه لبه فشرده شده كليد صحيح (5) را به قفل فشار مي دهيد پين ها را به سمت بالا در مقابل نيروي فنر سوق مي دهد (6) هرچه بيشتر كليد را فشار دهيد پين بيشتر روي ان بلند مي شود .با داشتن كليد مناسب پين هاي بالايي دقيقا بالاي لبه سيلندر قرارگرفته اند تا ديگر آن را به محفظه آن قفل نكنند .هنگامي كه كليد را وارد قفل ميكنيد چيزي براي جلوگيري از چرخش سيلندر وجود ندارد بنابراين قفل باز مي شود.

قفل اصلي ييل كه در سال 1844 به ثبت رسيد دقيقا مثل اين نبوداما بسيار شبيه بود .ما نقشه هاي حق ثبت اختراع را كاوش كرده ايم و آنها را كمي ويرايش كرده ايم و آنها را رنگ آميزي كرده ايم تا بتوانيد دقيقا ببينيد كه همه چيز چگونه كار مي كند

مي بينيد كه دو سيلندر وجود دارد يك سبز در داخل ان به رنگ زرد كه در كنار پين ها(قرمز و آبي)كه توسط چهار بخش خميده بيروني( نارنجي) در كنار هم قرار گرفته اند قفل شده اند .كليد (در سمت چپ) يك شكل كمي متفاوت از كليد مدرن ييل است: اين بيشتر شبيه استوانه اي است كه شكاف هاي آن در قسمت انتهايي قطع شده است .هنگامي كه آن را درون قفل وارد كرديد سنجاق هاي قرمز و آبي را به بيرون فشار مي دهد تا سيلندر سبز بتواند آزادانه درون زرد بچرخد و پيچ و مهره (در سمت چپ با برچسب بي) را باز كرده يا ان راببنديد بستگي به اين دارد كه به كدام روش تبديل كنيد .در سمت راست ميتوانيد پين ها را با جزييات كمي ببينيد .

لينوس ييل به مدت 20 سال ديگر به طراحي خود ادامه داد و در سال 1868 كارخانه استمفورد كانكتيكات براي توليد انبوه قفل هاي خود با شريك زندگي خود هنري آرتاون ساخت.

تاريخچه مختصري از قفل ها

چند نقطه عطف سريع:

.4000 سال پيش از ميلاد مسيح :اولين قفل هاي سنجاقك كاملا ساخته شده از چوب در مصر باستان توسعه يافته اند.

.1778 رابرت بارون قفل  دوتايي را توسعه مي دهد.

.1784 جوزف براماه  مخترع پر كار انگليسي .قفل براماه با امنيت بالا اختراع مي كند و به هركسي كه مي تواند آن را بشكند پاداش 200گينه را ارئه مي دهد به گفته شركت براماه ايده هاي او 50سال جلوتر از هرگونه قفل چابه و 70 سال از قفل ييل جلوتر بود.

.1818 جرميا چوب قفل  را توسعه مي دهد  كه در هنگام تلاش براي كسي كه ميخواهد آن را باز كند مانعي ايجاد مي كند .برادرش چارلز شركت قفل چاب را تاسيس كرد كه هنوز  هم امروز وجود دارد.

.1846 ادوين كوتريل بااستفاده از تنوع در طراحي براماه قفل آشكار آب و هوايي (ضد آب) را ايجاد كرد.

.1857 جيمز سارجنت قفل هاي تركيبي را اختراع  مي كند ( تركيب عددي فقط با يك كليد خاص قابل تغيير است) و زمان امن بانك( كه فقط در مواقع مشخص قابل باز كردن است).

.1860 لينوس ييل قفل مناسب ييلنگ ييل را كه در بالا توضيح داده شد توسعه مي دهد.

.1924 بنيان گذار شركت مستر لاك قفل امن و مدرن را توسعه مي دهد.