汽車(chē)遙控系統的安全性

在全球半導體工業(yè)衰退期間，汽車(chē)電子市場(chǎng)卻表現強勁，尤其是車(chē)用遙控系統的應用越來(lái)越廣泛。目前，全球60%的汽車(chē)都配有遙控系統，而按照GartnerDataquest在2003年3月的報告，遙控系統所消耗的半導體器件市場(chǎng)大約為5%，達10.75億美元。

基于RF的遙控器件的成本在逐年下降，使電子式遙控開(kāi)鎖系統比機械式開(kāi)鎖系統更有成本優(yōu)勢，從而導致該市場(chǎng)的進(jìn)一步擴張。新的應用也在不斷涌現，比如主動(dòng)與被動(dòng)遙控開(kāi)鎖系統(PKE)、輪胎壓力監測系統等安全應用系統，它們能夠滿(mǎn)足汽車(chē)制造商對安全和使用方便的需求。

主動(dòng)與被動(dòng)式遙控開(kāi)鎖系統

多年來(lái)，主動(dòng)式遙控開(kāi)鎖系統從最初的發(fā)送和接收器的概念逐步發(fā)展。發(fā)射器向車(chē)上的接收控制器發(fā)送由數據組成的序列號，接收器在驗證這些序列號是否正確后，決定是否打開(kāi)車(chē)門(mén)。早期的系統開(kāi)發(fā)商并沒(méi)有過(guò)多的考慮安全問(wèn)題，他們沒(méi)料到未經(jīng)授權的人也可通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接來(lái)接收數據。由于現有的大多數系統都工作于315或433MHz頻段，因此偷車(chē)賊可以發(fā)送各種可能的序列號來(lái)對車(chē)門(mén)解鎖，而不會(huì )損壞車(chē)門(mén)或被人懷疑。他們也可以在駕駛員開(kāi)門(mén)的時(shí)候捕獲號碼，并在以后無(wú)人時(shí)重新發(fā)射這個(gè)號碼來(lái)解鎖。

為了防范風(fēng)險、避免未經(jīng)授權的系統入侵，新的無(wú)線(xiàn)遙控系統引入了跳碼技術(shù)(code-hopping)，Keelog就是其中之一。這種跳碼技術(shù)在代碼發(fā)送前先對計數增加值進(jìn)行加密，而在開(kāi)車(chē)鎖前，接收器會(huì )對代碼解密，以保證計數值從以前存儲的值開(kāi)始遞增。作為全球標準，Keelog跳碼技術(shù)為汽車(chē)提供了簡(jiǎn)單、安全的遙控系統。開(kāi)發(fā)商可用很少的管腳、很低的成本來(lái)實(shí)現一個(gè)很安全的系統。并且，Keelog基于專(zhuān)有的非線(xiàn)性加密算法，通過(guò)64位可編程密碼核來(lái)產(chǎn)生32位跳碼。正因為其可編程的性質(zhì)，使這種密碼核對每個(gè)器件而言都是唯一的，因而減少了非法侵入的可能性。

被動(dòng)式遙控開(kāi)鎖系統與主動(dòng)式遙控開(kāi)鎖系統相似。這種系統采用了雙向無(wú)線(xiàn)通訊，系統能夠從車(chē)上對鑰匙產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)詢(xún)(challenge)信號，鑰匙把信號加密后對車(chē)做出回應。因此，當駕駛員靠近汽車(chē)時(shí)，放在口袋內的鑰匙就會(huì )被自動(dòng)探測到。隨后，當駕駛員碰到門(mén)把手時(shí)，若鑰匙被驗證為合法，門(mén)就會(huì )解鎖。這種方式對汽車(chē)用戶(hù)很具吸引力。

輪胎壓力監測系統

近年來(lái)，公眾對輪胎壓力也有了更深的認識。適當的正確的輪胎壓力即可節省燃油，又能提高輪胎的壽命和汽車(chē)的可操縱性。北美的立法機構已授權其高速公路交通安全部發(fā)布一個(gè)輪胎壓力監測標準，以監測在那里出售車(chē)輛的胎內溫度和實(shí)時(shí)壓力。隨著(zhù)全球消費者對安全和燃油效率的需求逐步增長(cháng)，相信這個(gè)標準會(huì )被廣泛認可和接收。

輪胎壓力監測系統的核心是傳感器(壓力和溫度)和發(fā)射器件。系統工作時(shí)，傳感器會(huì )周期性地測量輪胎內部的壓力，溫度和電池狀態(tài)，然后將檢測到的數據信息通過(guò)RF發(fā)送到接收器，從而使駕駛員對輪胎的狀況一目了然。

通常情況下，每輛車(chē)需要5個(gè)傳感器和發(fā)射器，每只輪胎和備用胎各有一個(gè)。并且每個(gè)發(fā)射單元有唯一的序列碼，使系統能對每只輪胎加以區分和識別。另外，傳感器和發(fā)射器會(huì )被放置在輪胎內部，因而在體積和重量方面都有嚴格的要求，一旦控制不好就會(huì )引起輪胎的失衡，從而使輪胎遭受異常磨損，甚至帶來(lái)不安全的因素。還值得注意的是，這些傳感器和發(fā)射器件需要用電池驅動(dòng)，因此電池的壽命至少要10年以上。

為了協(xié)助系統進(jìn)行電源管理，輪胎壓力監測系統的開(kāi)發(fā)商會(huì )使用低頻通訊來(lái)激活處于睡眠狀態(tài)中的傳感器和發(fā)射器，通常采用的是315-433MHz頻段。這些低功率的RF設計通常會(huì )使用聲表面諧振器(SAWresonators)，從而可以用較少的元件實(shí)現低成本RF發(fā)射器。然而，由于在日本和歐州在RF發(fā)射方面有嚴格的規定，開(kāi)發(fā)商越來(lái)越多的轉而使用鎖相環(huán)(PLL)，從而得到更好的頻率穩定性。在某些場(chǎng)合，開(kāi)發(fā)商轉向868或915MHz頻段，以獲得更好的性能、飽和度和改善低頻干擾。

遙控系統開(kāi)發(fā)商必須重視安全性問(wèn)題

在輪胎壓力監測系統等應用中，安全問(wèn)題經(jīng)常容易被忽視。一旦有安全漏洞，就存在遭受代碼捕獲和重發(fā)攻擊的危險。例如偷車(chē)賊可以識別一個(gè)目標，攔截一個(gè)壓力檢測發(fā)送信號，然后發(fā)送一個(gè)低壓故障信號，接收器因此會(huì )給駕駛顯示屏發(fā)一個(gè)故障信號。當駕駛員對此做出反應并停車(chē)時(shí)，小偷就有機會(huì )劫持車(chē)輛并可能傷害駕駛員。雙向通訊系統部分解決了這個(gè)安全隱患，因為接收器會(huì )知道何時(shí)應會(huì )從指定輪胎上產(chǎn)生一次檢測信號。而且由于電磁波通訊的距離有限，使偷車(chē)賊不足以可靠地探測到信號鏈路并進(jìn)行截取。進(jìn)一步而言，假如采用增強的安全技如keelog之類(lèi)的加密方法，會(huì )使系統更加安全可靠，因為查詢(xún)輪胎狀況的時(shí)序是隨機產(chǎn)生的。另外，由于輪胎壓力監測系統長(cháng)期工作于極惡劣的環(huán)境，更需要可靠的電子元件要能抗高溫、抗加速和長(cháng)時(shí)間使用。例如，放置在汽車(chē)內部的天線(xiàn)可能會(huì )直接影響無(wú)線(xiàn)通訊鏈路的可靠性。

考慮到持續的成本壓力，可利用輪胎壓力監測系統和遙控開(kāi)鎖系統的相似處來(lái)共享某些元件。例如，鑰匙的加密識別碼，以及輪胎壓力測量信號，都可發(fā)送到用一個(gè)RF接收器。用于產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)激活壓力傳感器的天線(xiàn)線(xiàn)圈，同樣也可用來(lái)激活被動(dòng)式遙控開(kāi)鎖系統的鑰匙。

隨著(zhù)遙控系統的不斷發(fā)展，新的需求也將不斷出現。因此，基于閃存的MCU將會(huì )成為開(kāi)發(fā)商完成軟硬件解決方案的關(guān)鍵工具。在降低成本和功耗的同時(shí)，集成其它安全系統也是十分必要的。因為在消費者做出購買(mǎi)決定時(shí)，安全性是他們考慮的首要因素。