MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Bảo mật và lưu trữ an toàn không chỉ là vấn đề quan trọng với các cơ quan, tổ chức khi bảo quản lưu giữ các tài sản và tài liệu. Ngày nay nó còn là vấn đề toàn cầu vì rất nhiều tổ chức sinh sống dựa vào các bí mật nào đó. Các tài sản này luôn là mục tiêu chiếm đoạt của nhiều đối tượng khác nhau. Để chống lại các đối tượng này một trong những phương thức phổ thông nhất là sử dụng một nơi cất giữ an toàn, có tính bảo mật và bảo vệ cao.
Sử dụng cho mục đích lưu trữ an toàn, các két sắt là phương tiện quen thuộc của nhiều người, nhiều tổ chức và cơ quan nhà nước. Các két sắt không chỉ lưu trữ tài liệu, tài sản trước các ý định đánh cắp mà còn chống lại các nguy cơ khác như cháy nổ, ngập lụt, côn trùng… Két sắt ngày nay vốn đa dạng và cũng rất khác nhau về kết cấu, tính năng, giá thành. Tuy nhiên khi khoa học công nghệ phát triển rộng rãi thì tiến bộ này luôn được áp dụng từ hai phía là người chế tạo két sắt và các hacker, do không có thiết kế nào được coi là tuyệt đối an toàn nên người dùng thường phải tìm đến các sản phẩm mới hơn để tìm kiếm sự an toàn do các thiết kế cũ đã có lời giải. Một trong những yếu tố quan trọng mà chiếc két cần có là sự chắc chắn về mặt cơ học, xác suất dò tìm để mở đúng ngẫu nhiên nhỏ, đặc biệt là nguyên lý khóa phải tuân theo các nguyên tắc bảo mật độc đáo, ít phổ thông.
Dễ nhận thấy rằng để có tính bảo mật tốt nhất nên kết hợp các nguyên lý cơ học và điều khiển điện tử vào một sản phẩm. Các quá trình tích hợp cơ điện tử sẽ gây rất nhiều khó khăn cho các dò tìm không có định hướng chính xác về nguyên lý khóa, điều này dẫn đến một khóa liên hợp với xác xuất mở cực nhỏ, đây chính là ưu thế vượt trội của nguyên lý khóa còn ít được khai thác. Trước các phân tích nêu trên, đề tài này tập trung giải quyết thiết kế một két sắt sử dụng khóa tích hợp cơ điện tử, đề tài cũng chế tạo một sản phẩm hoàn chỉnh minh họa cho ý đồ tác giả. Các yêu cầu về đổi mã cơ và mã khóa điện tử cũng được tính đến nhằm đạt được tính bảo mật tối ưu.
9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Trên cơ sở lý do chọn đề tài em muốn phát triển một hệ thống các lý luận liên quan đến việc thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh một Thiết bị bảo mật theo nguyên tắc tích hợp cơ và điện tử để ứng dụng rộng rãi làm khóa cho két sắt và các hệ thống bảo mật khác. Với ý đồ đó đề tài được tập trung khai triển trên các khía cạnh sau: - Đề xuất nguyên lý và thiết kế hoàn chỉnh một két sắt sử dụng khóa tích hợp. - Chế tạo hoàn chỉnh sản phẩm theo hướng Cơ điện tử nhằm thử nghiệm các tính năng theo yêu cầu đề ra. - Tiến hành thí nghiệm để phân tích, đánh giá các đặc tính của sản phẩm nhằm tiếp tục phát triển, hoàn thiện và hiện thực hóa ứng dụng của nó.
- Ứng dụng vào sản xuất đại trà.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học Một sản phẩm bảo mật cần áp dụng nhiều nguyên lý khác nhau từ cơ học, điện tử, điều khiển, bảo mật thông tin, nhằm chống lại các đối phương tích cực. Việc xây dựng các lý luận mới, theo đó là các kết cấu mới về thiết kế trong các lĩnh vực nói trên nhằm tạo ra một cụm khóa có xác xuất mở nhỏ, khó dò mã ngẫu nhiên và có thể thay đổi mã số theo nhu cầu của người sử dụng một cách thuận tiện chính là ý nghĩa khoa học của đề tài. Một sản phẩm khóa bảo mật khoa học được xác định là một sản phẩm có thể về lâu dài không giữ được bí mật về nguyên lý hoạt động của nó, song ngay cả khi đó việc mở phi pháp cũng không có gì thuận lợi hơn. Vượt hơn nữa, nếu quên mã số cơ học ngay cả nhà sản xuất không thể mở két, điều này là cần thiết để đảm bảo tính bảo mật tối cao của sản phẩm.2 Ý nghĩa thực tiễn Giải quyết được bài toán đặt ra đã lựa chọn nêu trong Mục 1.1 Lý do chọn đề tài.
Tạo ra được một sản phẩm khóa có nguyên lý khoa học, kết cấu tối giản nhằm ứng dụng vào nhiều sản phẩm khác nhau với mục đích bảo mật. Chống lại được các kiểu đột phá thông thường của kẻ gian. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.4 Phương pháp và phương pháp luận 1.1 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan nhằm xác định các thành tựu hiện có về vấn đề bảo mật bằng khóa liên hợp. Trên cơ sở đó chỉ ra được các điểm mạnh và điểm yếu của các thiết kế hiện đang sử dụng nhằm thiết kế các đặc tính nên có và nên tránh của sản phẩm tương lai.
Đưa ra các biện pháp kỹ thuật thích hợp để giải quyết từng bài toán trong thiết kế.2 Phương pháp luận Phương pháp luận là hệ thống các phương pháp được ứng dụng để giải quyết vấn đề đặt ra. Luận văn sử dụng các phương pháp luận về: - Két sắt sử dụng các dạng truyền động đặc biệt nên đầu tiên cần vận dụng các lý luận về truyền dẫn cơ khí, đặc biệt các nguyên lý truyền động gián đoạn, truyền động có khóa lẫn và tự hãm; - Két sắt cần đổi được mã và chống lại các dò mở dựa trên tiếng ồn khi chuyển động sinh ra, cần quan tâm đến các nguyên lý truyền động mà một khâu trong truyền động (xác định là khâu đổi mã sau này) có bước chuyển động bằng số nguyên lần truyền động từ tay xoay khắc vạch, đồng thời cần có cơ cấu ổn định tải để chống dò mở; - Nguyên lý vi sai cũng được áp dụng ở đây để yêu cầu người mở thiết lập nhiều ngõ vào đồng thời (cơ, điện, điều khiển) khi tiến hành mở nhằm giảm xác suất mở, trong sản phẩm ngõ tín hiệu và năng lượng thiết kế độc lập và có điều kiện cụ thể để có thể thiết lập đúng với xác suất nhỏ. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ KHÓA VÀ KÉT 2.1 Sơ lược về khóa cơ 2.1 Các nguyên lý cơ bản Cho tới nay việc giữ chặt cánh cửa két ở trạng thái đóng phổ biến nhất là sử dụng một hoặc nhiều chốt để cố định cánh cửa và vách két với nhau. Việc duy trì trạng thái đóng của chốt được mô tả trên hình 1.
Thông qua một tay đòn chuyển động quay do mô men phát động bằng tay, điều kiện mở là cần có không gian để đòn chuyển động được, do vậy chốt khóa bị hãm nếu không gian này không hình thành trên các đĩa đồng trục theo cách xoay các rãnh trên các đĩa thẳng hàng với nhau.1: kết cấu khóa két kiểu truyền động đĩa vấu mặt đầu Do hệ đĩa truyền động bằng vấu mặt đầu nên để sắp xếp được các rãnh thẳng một hàng trên tất cả các đĩa cần có mã số bí mật do người cài đặt thực hiện. Việc mở khóa thường cần quay tay xoay nhiều vòng theo thứ tự giảm dần, khi có đủ không gian cần thiết để tay đòn hoạt động, chốt khóa được kéo lại phía sau và giải phóng cánh cửa. Với một ổ khóa gồm 4 đĩa đồng trục, theo như sản phẩm hiện có trên thị trường, tỉ lê trùng chìa là 1/10.000 và tỉ lệ trùng số là 1/1. Trước tiên chúng ta cùng tìm hiểu loại két sắt thông dụng nhất, két sắt trong gia đình sử dụng ổ khóa bằng mã số quay.
Về cơ bản loại khóa này có cấu tạo không 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com quá phức tạp, chỉ là sự kết hợp của 1 loạt các bánh xe có lẫy khóa ở trên. Mỗi bánh xe tương ứng với một số trong dãy mã số, càng nhiều bánh xe thì dãy số càng dài và đương nhiên việc mở khóa càng phức tạp Các bánh xe này có cùng một trục được nối với phần ổ khóa quay bên ngoài, tuy nhiên không được gắn vào trục. Ổ khóa và trục chỉ được gắn liền với bánh xe cuối cùng, khi xoay mã số sẽ làm xoay trục và bánh xe cuối cùng. Trên mỗi bánh xe còn có 2 chấu nhỏ ở 2 mặt để truyền chuyển động[6].
Khi quay mã số ở phía bên ngoài sẽ làm quay bánh xe cuối cùng, do sự tiếp xúc giữa các chấu các bánh xe truyền chuyển động cho nhau. Cứ thế đến khi tất cả các bánh xe cùng quay và bánh xe đầu tiên vào đúng vị trí (vị trí lẫy trên bánh xe trùng vào vị trí của chốt khóa). Sau đó ta lại đổi chiều quay ổ khóa mã số để nhập vào mã số thứ 2, và tiếp tục cho đến khi nhập hết mã số và các bánh xe vào đúng vị trí của mình. Trên các bánh xe đều có một rãnh nhỏ để lẫy khóa sập xuống khi các bánh xe đều ở đúng vị trí.
Lẫy khóa là một thanh kim loại dẹt có phần mũi nhọn tương ứng với rãnh của bánh xe cuối cùng. Lẫy gắn với một đoạn kim loại nhỏ nằm ngang và đè lên các bánh xe nhờ lực của lò xo. Khi các bánh xe ở đúng vị trí, tức là các rãnh trên mỗi bánh xe thẳng hàng và trùng với thanh kim loại trên lẫy khóa thì lẫy xe sập xuống và mở két sắt.2: Kết cấu khóa két dùng trong gia đình 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Có một lưu ý là số vòng quay mã số sẽ giảm dần và ngược chiều theo số thứ tự của các mã số. Để dễ hình dung, ví dụ bạn có một ổ khóa với mã số gồm 5 số, tương ứng với 5 bánh xe.
Khi nhập mã số đầu tiên bạn cần xoay ổ khóa 5 vòng về bên phải (để các bánh xe tiếp xúc nhau, cùng chuyển động, hay còn gọi là reset khóa), sau đó xoay khóa đến vị trí mã số của bạn. Khi nhập mã số tiếp theo bạn phải xoay khóa ngược chiều (về bên trái) 4 vòng rồi xoay đến vị trí mã số thứ 2 (để bánh xe đầu tiên khi đã vào đúng vị trí sẽ không di chuyển nữa). Cứ thế, sau mỗi lần nhập mã số bạn cần xoay ngược chiều ổ khóa theo số lần giảm dần.