车辆锁止防盗系统原理(ttd)

车辆锁止防盗系统工作原理

及其防盗性能分析

[摘要] 车辆电子锁止防盗系统通过锁止发动机来防止汽车被盗，其核心是射频识别技术。射频识别转发器投入少，安全性很高。本文介绍了动态加密转发器防盗系统的工作原理和安全性。

关键词：车辆锁止系统防盗射频识别转发器收发器

[Abstract] RFID transponders can provide a high level of security at low cost. This article describes the system approaches for the immobilizer systems. It compares the various security levels and gives an overview about the crypto-transponders.

Keywords：electronic immobilizer RFID transceiver transponder

1．简介

二十世纪九十年代初，世界范围内的汽车被盗案件迅速增长使各大保险公司再也难以承受，呼吁汽车制造商研究开发新的汽车防盗系统。在很短的时间里，各汽车制造商开发生产了各种各样的系统来防止盗贼进入或开动汽车。依据消费者的偏爱各国选择的实现方法各不相同，无钥匙遥控系统在美国和法国较为流行，而在德国对用户透明的系统则应用较广。由于射频识别技术（RFID）早已在其它工业领域得到了应用，性能出色，大多数汽车制造商选用了基于RFID技术的小型无源转发器来实现安全系统，以便尽可能减少投资。

从1995年开始欧洲市场上几乎所有型号的汽车都装备了原配的车辆电子锁止防盗系统。德国保险公司的统计分析证明这一系统取得了巨大的成功，装有车辆电子锁止系统的汽车被盗的数量要比没装备该系统的要少得多。

2．车辆电子锁止防盗系统概述

基于钥匙的电子防盗锁止系统主要由四部分组成（图1）。系统的核心是转发器（transponder），它是一种无源装置，使用过程中，转发器需由外部能源提供能量。车载的收发器（transceiver）通过天线线圈产生高频磁场，磁场能量激活转发器，其利用调制射频信号发送数据流。射频信号被收发器接收、解调得到数据流并传送到系统控制单元进行处理。防盗系统控制单元与汽车发动机管理计算机配合实理对发动机的锁止与启动。

市面上的射频识别系统物理原理各不相同，但从传送能量而言，可分为两类：

●全双工系统. 收发器与转发器之间能量传输与数据传送同时进行。

●半双工系统. 能量与数据顺序传送。转发器利用电容器存储能量，当发射器

（transmitter）停止时再传送数据。

两种不同的技术对系统设计、工作距离及可靠性有影响，但不会对系统安全性造成影响。

3．系统常用的加密技术

从密码学的观点来看，车辆电子锁止防盗系统面临两项主要任务：驾驶者的识别与身份核对，也就是所谓驾驶授权。有多种加密方法可用于驾驶者的授权。

3.1 密码法

此种方法是基于知道已设置的密码，比如需要提供口令或PIN码进行身份确认。对于汽车使用者而言，任何使用键盘操作的方法都难以让人接受，而且这种方法的安全性也远远不能满足要求。

3.2 生物学特征识别法

人的各种生物学特征，如指纹、声音、视网膜和脸型等从原理上讲都可用于驾驶者的身份识别，但是，与基于钥匙的车辆电子锁止防盗系统相比，这类系统技术上的开销仍太高，用在汽车上不太合适。此外，若将车辆出租、借给他人或紧急情况下使用车辆都变得相当麻烦。

3.3 持有物识别法

通过持有物授权是最常见的方法且在将来也仍将广泛应用，最简单的实现方法就是利用一把机械钥匙。如果钥匙中加入一种电子标签如感应转发器那么这种方法的安全性就将大幅提高。要开动汽车，机械钥匙与转发器中的代码都需要匹配。

上面提到的几种加密方法都是属于静态的授权过程，这意谓着汽车中的安全系统可以核实钥匙的身份，而钥匙中的转发器不能核实与其通信的对方是否合法。相互授权的方法可以让钥匙核实与其通信的对方的身份，这大大提高了系统的安全性。

简单的质询/应答协议就可使安全系统的安全性大大提高。车辆中的安全系统可通过发送问题，接收并核对转发器的应答来确认钥匙的身份。只有当通信的双方都知道密码的情况下才能完成正确的质询与应答。这种方式有几个好处，在正常使用中，密码不用传送交换，且在每一质询/应答过程中传送的数据都不是相同。

4．无线射频识别技术的体系

目前市场上有多种不同的使用RFID转发器的安全系统。

4.1固定码（静态）系统

这种系统目前应用最普遍。在系统初始化时，控制器熟悉存储在该车转发器中的所有识别码。当驾驶者将点火钥匙插入点火锁时，转发器中的固定识别码被读出并与存储在控制器中的识别码比较，以判定驾驶者是否合法。

这种系统的安全性很大程度上决定于所使用的转发器。市场上有一种转发器只能写一次，其发布时没有编程，而由使用者进行编程。市面上可买到这种转发器的读写器，从而可读出转发器中的固定识别码，再写入一片未编程的芯片中，这样便可复制一把钥匙了。真正的只读系统由工厂通过特殊的识别号进行编程，这种系统不允许复制。但是，其发射的无线

射频信号能够被模拟，只要具有无线射频设计的相关知识，这样的模拟器不难设计制作。4.2滚动码系统

这种系统与固定码系统工作方式基本相同，只是其转发器中识别码只在特定的时间段内有效，典型的方式是每一点火循环的密码都不相同。安全系统控制器定期对转发器（读写型）进行重置编程，密码是变化的。从加密技术的角度来看这种系统仍属静态授权。

为了保证系统的可靠性，系统与转发器的重新同步是必须的，以防转发器在离开车辆时编程失败或被错误重置。重新同步在这一系统中是很危险的。

4.3密码保护转发器

这一系统可提供简单的交互授权。如果不能提供正确的密码转发器将拒绝访问存储在其中的秘密数据信息。密码的长度决定了安全级别的高低。

密码通常以文本方式传递，很容易被偷窃；如果能得到转发器，密码也可能被猜测到，猜测的时间视密码的长度而论，可能是几分钟，也可能要数年。

这一系统的局限在于完成授权所需的时间稍长（人们并不希望在车中等待数秒或慢慢在车中输入密码）而难以实际应用。

4.4滚动码与密码保护组合系统

这一系统可由具有密码保护的可读写转发器来实现，这能提供更好的安全性。其同样存在授权时间和重新同步的间题。

5．动态加密转发器

动态加密转发器是用在车辆电子锁止系统中的第二代转发器，最早由美国德州仪器（Texas Instruments）开发。德州仪器目前已开发了新一代的转发器，但加密原理基本一样。

5.1 系统介绍

数字签名转发器[The D igital S ignature T ransponder (DST)]是一种能实现质询/应答（双向确认）功能的动态加密装置。

系统初始化时，车辆安全系统与转发器间交换密钥，此密钥不能被读出，只有当转发器响应收发器发来的质询时才会被用到。

典型的应用中，车辆安全系统产生40位的随机质询码(the challenge)，通过脉宽调制信号发送给转发器，转发器收到后解调并将质询码存入质询码寄存器，有很短的时间里，转发器通过收发器得到的能量完成加密计算从而产生24位的应答码(signature)。