汽車電子鑰匙系統防盜安全技術的發展

江西應用技術職業學院 姜云斐 鄔金萍

贛州市章貢區城鄉規劃建設局 熊 偉

無論任何時代的汽車鑰匙，都是用于打開車門和啟動發動機。作為自身價值較高，使用過程中有一定被盜危險性的汽車，鑰匙尤為重要。傳統汽車的鑰匙就是一片金屬板，擰鑰匙開門，擰鑰匙打火。傳統汽車鎖也就是點火開關鎖，只要將點火開關鎖拆卸下來，用導線將鎖的接線柱連通，即可啟動開走，不具備任何科技性。

如今隨著電子技術在汽車上的應用，汽車鎖也與電子技術搭上了關系，利用電子技術進行防盜識別。汽車電子鎖有多種形式，有電子鑰匙式電子鎖、按鍵式電子鎖、觸摸式電子鎖等，常見的是電子鑰匙式電子鎖。這種電子鎖的鑰匙內藏電子電路存儲密碼，通過光、電和磁性等多種形式和主控電路聯系。

以西門子公司開發的車用防盜系統為例，它的電子鑰匙式電子鎖系統由電子編碼發射器、讀寫線圈、控制器、診斷器及顯示燈等部分組成。其中關鍵件是控制器，它是防盜系統核心，由一塊集成塊電路組成，連接車上電控單元(ECU)和電子編碼發射器的通道；讀寫線圈是套在鎖芯上的多匝線圈，專門傳遞電子編碼發射器與控制器之間的數字信號，進行鑰匙認證工作。當鑰匙插入電子鎖鎖孔，隱藏在鑰匙柄中的電子編碼發射器就會發出密碼信號，通過讀寫線圈與控制器進行雙向數據通訊，控制器的鑒別電路對密碼進行比較運算，同時控制器還與發動機管理系統的電控單元(ECU)進行密碼識別，只有兩部分密碼都“確認無誤”，控制器的鑒別電路才會輸出電信號，允許ECU進行下一步動作，使發動機起動。

圖1 PKE系統由鑰匙上的電路（圖下部）和汽車中的接收器電路（圖上部）組成

圖2 智能鑰匙的工作范圍

通過電子技術還可以將鑰匙區分“主次”身份，即主鑰匙及副鑰匙，主鑰匙可以打開車上所有的鎖，包括車門、行李箱鎖、雜物箱鎖、扶手箱鎖等，副鑰匙只能打開車門鎖及點火鎖。它的作用是保護車主私人財物不受侵犯。

在汽車上眾多新潮的電子設備中，智能鑰匙系統是非常吸引人眼球的，無鑰匙進入技術帶來出色的便捷性，一鍵啟動帶來十足的科技味，而僅僅是從擰鑰匙到按按鍵這個動作的轉變，就足以讓眾多老板心儀，愿意購買一些甚至只有頂配才裝備智能鑰匙系統的車型。

目前很多車型裝備了智能的無鑰匙進入系統，簡稱PKE(PASSIVE KEYLESS ENTER)，不用掏出鑰匙就可以開鎖上車點火走人。該系統采用了世界最先進的RFID無線射頻技術和最先進的車輛身份編碼識別系統，是由在鑰匙包(或鑰匙)中集成了RF發射器，發射器發送數據短脈沖到汽車中的接收器，接收器譯碼并通過接收器控制的制動器使車門開/關。無線鏈路載波頻率，在美國和日本用315MHz，歐洲用433.92MHz(ISM頻段)。在日本，是頻移鍵控(FSK)，但是世界上大多數國家采用幅移鍵控(ASK)。載波在兩個電平幅度之間調制。為了節省功率，低電平通常接近零，這構成了完全的開關鍵控(OOK)。

圖1所示為PKE系統由鑰匙上的電路(圖下部)和汽車中的接收器電路(圖上部)組成，圖2所示為智能鑰匙的工作范圍。

汽車無鑰匙系統——不是傳統的鑰匙，而是一個智能鑰匙，或者說智能卡。率先應用小型化、小功率射頻天線的開發方案，并成功的融合了遙控系統和無鑰匙系統，沿用了傳統的整車電路保護，真正的實現雙重射頻系統，雙重防盜保護，為車主最大限度的提供便利和安全。在開啟車門過程中有一個驗證的動作，當車輛處于鎖定狀態時，會不斷向外發出信號，當智能鑰匙出現在信號范圍內，系統即可識別出你就是授權的駕駛者，就會有一個回應，完成對號行為。不用拿出鑰匙，觸動門把手的感應器或按鍵即可開鎖。反之亦然，當你離開車輛時，車輛自動加鎖、關窗。技術的發展推動了產品的更新，進入系統由原先的機械鑰匙變為遙控系統，隨著RFID技術的廣泛運用和汽車市場的需求，遙控進入系統被無鑰匙進入系統替代已經成為必然趨勢。

很多人會有疑問，在科技增加便捷性的同時，安全性又如何呢？下面我們了解一下不同階段的汽車電子鑰匙系統安全性能的變化。

在一輛沒有防盜系統的車輛上，竊賊想開走你的車是很容易的。暴力一點的會砸開車窗，破壞點火鎖芯，掏出幾根線，隨便一接，隨著發動機轟鳴，這輛車就不屬于你了。有點科技含量的，會使用一系列工具在幾分鐘之內搞定所有的鎖。

而看似方便的遙控器，也給盜賊帶來了方便，早期的定碼遙控器只能發出一段不能稱為密碼的代碼，隨著科技的發展，盜賊的手里也有了可以監聽信號的工具，即攔截信號的工具。你的遙控器對愛車大喊“芝麻開門”時候，別人當然也能聽得到，當你不在時，早已被記錄下來的“芝麻開門”，再回放，車子就乖乖的任人擺布了。

于是工程師們在遙控器設計時使用了滾動密碼，就是在遙控器上設置了多個密碼一次一換，而車身接收系統中也有對應。第一次開鎖的時候是“芝麻開門”，而第二次就成了“西瓜開門”等都可以開門，這讓之前的監聽設備不能發揮作用，安全性自然得到提升。

盜賊們根據工程師對遙控器的設計的變化改良了他們截碼工具——既然我無法監聽你的信號，我也讓你的信號無法傳達。當你把車停在車位，并遙控鎖門時，你可能沒有發現車并沒有鎖上。原因在于你的遙控器對愛車大喊“芝麻開門”時候，惡劣的盜賊用信號干擾器正在你的信號，于是你的車便聽不清你的“芝麻開門”的命令，于是車門也關不上了。而且，只要有時間和技術，想破譯滾動密碼也并非難事。

而無鑰匙進入系統鎖門的方式與遙控鎖門截然相反。在開啟離開鎖定功能之后，你帶著車鑰匙離開車時，即便你不發出鎖車的指令，愛車也會果斷的上鎖，不給任何人機會。

不僅如此，大多智能鑰匙使用了密鑰的加密技術，不同于滾碼，密鑰的加密可以在相同信息量情況下，提高加密等級，節省對碼時間。舉個簡單例子說明，我們可以用“字母位置數減1”的密鑰把“zhimakaimen”轉化成“yghlzjzhldm”這種不太容易破解的代碼。于是當智能鑰匙把“Ren-ozmj1-yghlzjzhldm”指令發送給車輛時，車輛就會了解到“Ren用戶請求開門——用zmj1的密鑰解密yghlzjzhldm”這個信息。當然，這只是個比方，實際編碼解碼過程是十分復雜的。滾碼和密鑰的協同工作，確實讓破解的難度大為增加，確保了安全性。

無鑰匙進入系統在提供了充分的便捷性的同時，也保證了安全性。而近年上市車型的遙控鑰匙，也同樣具備了密鑰方式的加密機制，安全性較之前大大提高。

[1]徐銀銅,姚明.汽車智能鑰匙為安全行車導航[J].實用汽車技術,2008,06.

[2]高弓.主被動雙向控制汽車電子鑰匙系統設計方案[J].電子設計應用,2005,02.

[3]吳世偉.嵌入式汽車安全預警系統設計[D].武漢理工大學,2011.

[4]劉福全.汽車安全控制新技術[J].交通科技與經濟,2008,04.

[5]商春鵬.基于GPS/GSM嵌入式車載防盜系統研究和實現[D].山東科技大學,2010.