汽车电子钥匙系统防盗安全技术的发展

江西应用技术职业学院 姜云斐 邬金萍

赣州市章贡区城乡规划建设局 熊 伟

无论任何时代的汽车钥匙，都是用于打开车门和启动发动机。作为自身价值较高，使用过程中有一定被盗危险性的汽车，钥匙尤为重要。传统汽车的钥匙就是一片金属板，拧钥匙开门，拧钥匙打火。传统汽车锁也就是点火开关锁，只要将点火开关锁拆卸下来，用导线将锁的接线柱连通，即可启动开走，不具备任何科技性。

如今随着电子技术在汽车上的应用，汽车锁也与电子技术搭上了关系，利用电子技术进行防盗识别。汽车电子锁有多种形式，有电子钥匙式电子锁、按键式电子锁、触摸式电子锁等，常见的是电子钥匙式电子锁。这种电子锁的钥匙内藏电子电路存储密码，通过光、电和磁性等多种形式和主控电路联系。

以西门子公司开发的车用防盗系统为例，它的电子钥匙式电子锁系统由电子编码发射器、读写线圈、控制器、诊断器及显示灯等部分组成。其中关键件是控制器，它是防盗系统核心，由一块集成块电路组成，连接车上电控单元(ECU)和电子编码发射器的通道；读写线圈是套在锁芯上的多匝线圈，专门传递电子编码发射器与控制器之间的数字信号，进行钥匙认证工作。当钥匙插入电子锁锁孔，隐藏在钥匙柄中的电子编码发射器就会发出密码信号，通过读写线圈与控制器进行双向数据通讯，控制器的鉴别电路对密码进行比较运算，同时控制器还与发动机管理系统的电控单元(ECU)进行密码识别，只有两部分密码都“确认无误”，控制器的鉴别电路才会输出电信号，允许ECU进行下一步动作，使发动机起动。

图1 PKE系统由钥匙上的电路（图下部）和汽车中的接收器电路（图上部）组成

图2 智能钥匙的工作范围

通过电子技术还可以将钥匙区分“主次”身份，即主钥匙及副钥匙，主钥匙可以打开车上所有的锁，包括车门、行李箱锁、杂物箱锁、扶手箱锁等，副钥匙只能打开车门锁及点火锁。它的作用是保护车主私人财物不受侵犯。

在汽车上众多新潮的电子设备中，智能钥匙系统是非常吸引人眼球的，无钥匙进入技术带来出色的便捷性，一键启动带来十足的科技味，而仅仅是从拧钥匙到按按键这个动作的转变，就足以让众多老板心仪，愿意购买一些甚至只有顶配才装备智能钥匙系统的车型。

目前很多车型装备了智能的无钥匙进入系统，简称PKE(PASSIVE KEYLESS ENTER)，不用掏出钥匙就可以开锁上车点火走人。该系统采用了世界最先进的RFID无线射频技术和最先进的车辆身份编码识别系统，是由在钥匙包(或钥匙)中集成了RF发射器，发射器发送数据短脉冲到汽车中的接收器，接收器译码并通过接收器控制的制动器使车门开/关。无线链路载波频率，在美国和日本用315MHz，欧洲用433.92MHz(ISM频段)。在日本，是频移键控(FSK)，但是世界上大多数国家采用幅移键控(ASK)。载波在两个电平幅度之间调制。为了节省功率，低电平通常接近零，这构成了完全的开关键控(OOK)。

图1所示为PKE系统由钥匙上的电路(图下部)和汽车中的接收器电路(图上部)组成，图2所示为智能钥匙的工作范围。

汽车无钥匙系统——不是传统的钥匙，而是一个智能钥匙，或者说智能卡。率先应用小型化、小功率射频天线的开发方案，并成功的融合了遥控系统和无钥匙系统，沿用了传统的整车电路保护，真正的实现双重射频系统，双重防盗保护，为车主最大限度的提供便利和安全。在开启车门过程中有一个验证的动作，当车辆处于锁定状态时，会不断向外发出信号，当智能钥匙出现在信号范围内，系统即可识别出你就是授权的驾驶者，就会有一个回应，完成对号行为。不用拿出钥匙，触动门把手的感应器或按键即可开锁。反之亦然，当你离开车辆时，车辆自动加锁、关窗。技术的发展推动了产品的更新，进入系统由原先的机械钥匙变为遥控系统，随着RFID技术的广泛运用和汽车市场的需求，遥控进入系统被无钥匙进入系统替代已经成为必然趋势。

很多人会有疑问，在科技增加便捷性的同时，安全性又如何呢？下面我们了解一下不同阶段的汽车电子钥匙系统安全性能的变化。

在一辆没有防盗系统的车辆上，窃贼想开走你的车是很容易的。暴力一点的会砸开车窗，破坏点火锁芯，掏出几根线，随便一接，随着发动机轰鸣，这辆车就不属于你了。有点科技含量的，会使用一系列工具在几分钟之内搞定所有的锁。

而看似方便的遥控器，也给盗贼带来了方便，早期的定码遥控器只能发出一段不能称为密码的代码，随着科技的发展，盗贼的手里也有了可以监听信号的工具，即拦截信号的工具。你的遥控器对爱车大喊“芝麻开门”时候，别人当然也能听得到，当你不在时，早已被记录下来的“芝麻开门”，再回放，车子就乖乖的任人摆布了。

于是工程师们在遥控器设计时使用了滚动密码，就是在遥控器上设置了多个密码一次一换，而车身接收系统中也有对应。第一次开锁的时候是“芝麻开门”，而第二次就成了“西瓜开门”等都可以开门，这让之前的监听设备不能发挥作用，安全性自然得到提升。

盗贼们根据工程师对遥控器的设计的变化改良了他们截码工具——既然我无法监听你的信号，我也让你的信号无法传达。当你把车停在车位，并遥控锁门时，你可能没有发现车并没有锁上。原因在于你的遥控器对爱车大喊“芝麻开门”时候，恶劣的盗贼用信号干扰器正在你的信号，于是你的车便听不清你的“芝麻开门”的命令，于是车门也关不上了。而且，只要有时间和技术，想破译滚动密码也并非难事。

而无钥匙进入系统锁门的方式与遥控锁门截然相反。在开启离开锁定功能之后，你带着车钥匙离开车时，即便你不发出锁车的指令，爱车也会果断的上锁，不给任何人机会。

不仅如此，大多智能钥匙使用了密钥的加密技术，不同于滚码，密钥的加密可以在相同信息量情况下，提高加密等级，节省对码时间。举个简单例子说明，我们可以用“字母位置数减1”的密钥把“zhimakaimen”转化成“yghlzjzhldm”这种不太容易破解的代码。于是当智能钥匙把“Ren-ozmj1-yghlzjzhldm”指令发送给车辆时，车辆就会了解到“Ren用户请求开门——用zmj1的密钥解密yghlzjzhldm”这个信息。当然，这只是个比方，实际编码解码过程是十分复杂的。滚码和密钥的协同工作，确实让破解的难度大为增加，确保了安全性。

无钥匙进入系统在提供了充分的便捷性的同时，也保证了安全性。而近年上市车型的遥控钥匙，也同样具备了密钥方式的加密机制，安全性较之前大大提高。

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