飛思卡爾汽車(chē)遠程無(wú)鑰匙進(jìn)入系統方案和VKSP安全協(xié)

針對日益增長(cháng)的汽車(chē)遙控無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(RKE)市場(chǎng)，飛思卡爾半導體近期推出了包含硬件和軟件安全協(xié)議(VKSP)的整體解決方案。
RKE由發(fā)射端(遙控鑰匙)和集成于車(chē)身控制模塊中的接收端組成。發(fā)射端將用戶(hù)按鍵命令通過(guò)數據編碼、加密和組幀后通過(guò)射頻發(fā)射電路發(fā)射，而車(chē)內接收端則將接收到的信號通過(guò)射頻解調、數據解碼和幀解密后完成棚應車(chē)門(mén)、車(chē)燈控制和報警等用戶(hù)指令。系統框圖如圖1。

發(fā)射端：使用Freescale低端8位MC9S08QG4／8(4K／8K Flash)微控制器完成用戶(hù)按鍵的數據編碼、加密組幀，再通過(guò)SAW聲表諧振器電路發(fā)射至UHF頻段。
接收端：使用UHF射頻接收芯片MC33596完成信號解調和數據曼徹斯特解碼，再將數據傳送到車(chē)身主控芯片(本沒(méi)計選用了8位MC9S08DZ系列)進(jìn)行數據解密和指令執行。
加密協(xié)議：采用Freescale研發(fā)的町變密鑰安全協(xié)議(VKSP)。
可變密鑰安全協(xié)議(VKSP)是飛思卡爾專(zhuān)門(mén)為遙控類(lèi)應用市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的安全傳輸協(xié)議。其特點(diǎn)為：
◆采用128位密鑰加密驗證，增強了安全性。
◆密鑰中的32位可變密鑰(計數器)部分隨時(shí)問(wèn)和按鍵而增加。
◆即使在遙控距離外被許多次按鍵操作之后，該鑰匙也可以繼續正常使用，不需要和接收端重新進(jìn)行該鑰匙的學(xué)習流程。
◆最大支持254個(gè)不同指令傳輸。
◆除了采用飛思卡爾提供的AES加密算法模塊外，用戶(hù)也可以根據需要(如縮小程序大小，減少解密時(shí)間)使用自己的加密算法模塊。
◆純軟件實(shí)現，可以靈活地應用于各類(lèi)微控制器。
◆軟件大?。翰话珹ES加密模塊約為1．5 KB，如果含AES模塊則接近3 KB。軟件以庫函數的形式免費授權給采用飛思卡爾方案的客戶(hù)使用。
VKSP的發(fā)送過(guò)程如圖2。

每次按下鑰匙，將會(huì )產(chǎn)生一個(gè)發(fā)送幀。發(fā)送幀有兩個(gè)部分：數據部分和消息驗證碼(MAC)部分。數據部分不用加密，由3個(gè)部分共64位組成：鑰匙號。3字節；用戶(hù)命令，1字節；可變密鑰，4字節。每次發(fā)送隨時(shí)間和用戶(hù)按鍵而增加，以確保即使用戶(hù)命令相同，每次發(fā)送的消息幀內容也不會(huì )重復。消息驗證碼(MAC)部分有8個(gè)字節，由加密模塊產(chǎn)生。
接收過(guò)程分為3步，如圖3。

①接收端檢查接收到的發(fā)送幀中的鑰匙號足否存在于接收端存儲的有效鑰匙號數據庫中。如果存在，則從接收端數據庫中同時(shí)取出該鑰匙對應的本地密鑰(localkey)和可變密鑰(variable key)，進(jìn)入下一步驟，否則丟棄該幀。
②檢查發(fā)送幀中的可變密鑰是否大于①中接收端數據庫巾該鑰匙目前的可變密鑰。如是，進(jìn)入下一步驟，否則丟棄該幀。這一步驟保證了任何再次重復發(fā)送的幀不會(huì )被認為有效幀。