汽車無(wú)源防盜系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及考慮事項(xiàng)解析

Key Learn: 公開/ 私密

　　Key Learn協(xié)議是指使汽車設(shè)立密鑰，并與密鑰卡共享之的過(guò)程?？梢愿鶕?jù)汽車發(fā)起的Key Learn會(huì)話的限制與安全設(shè)置，密鑰是公開的或私密的。

　　一個(gè)公開的Key Learn進(jìn)程一般包含以下 (以及圖8所示) 步驟：

　　1) 汽車根據(jù)隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)密鑰，并提交給密鑰卡

　　2) 密鑰卡“接受”密鑰，保存在存儲(chǔ)器中，并做出應(yīng)答 (acknowledgment) 響應(yīng)

　　3) 在成功接收到密鑰卡的應(yīng)答之后，汽車把密鑰保存在存儲(chǔ)器中

　　如果Key Learn協(xié)議無(wú)法阻止竊聽者，或保護(hù)汽車不被非法使用，這時(shí)就需要采用私密Key Learn 進(jìn)程。

圖8 公開的Key Learn

雙向或準(zhǔn)交互式驗(yàn)證

　　準(zhǔn)交互式或雙向驗(yàn)證是一種更為復(fù)雜的驗(yàn)證過(guò)程。愛特梅爾防盜系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的并非完全交互式的驗(yàn)證，因?yàn)樗]有在系統(tǒng)兩端 (汽車和密鑰卡) 使用隨機(jī)發(fā)生器。這種實(shí)現(xiàn)方案使用一個(gè)消息驗(yàn)證代碼 (Message Authentication Code, MAC) 來(lái)驗(yàn)證汽車與鑰匙是否匹配。

　　而且，在雙向驗(yàn)證的情況下，驗(yàn)證協(xié)議由汽車發(fā)起，包含以下(以及圖9所示)步驟：

　　1) 汽車讀取密鑰卡的唯一ID

　　2) 汽車產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)詢問(wèn) ，并發(fā)送給密鑰卡

　　3) 汽車對(duì)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行加密，然后附加在詢問(wèn)上

　　4) 密鑰卡對(duì)詢問(wèn)進(jìn)行加密 (利用密鑰 1) ，并將之與接收到的加密詢問(wèn)進(jìn)行比較　(MAC)

　　5) 如果結(jié)果匹配，密鑰卡加密之 (利用密鑰2) ，并向汽車發(fā)送應(yīng)答

　　6) 汽車對(duì)密鑰卡的 應(yīng)答與自己計(jì)算的應(yīng)答進(jìn)行比較(使用相同的密鑰和詢問(wèn))

圖9 雙向驗(yàn)證

加密層

　　最頂層是加密層。這一層包含了把純文本信息轉(zhuǎn)換為加密信息的數(shù)學(xué)函數(shù)。這種函數(shù)最理想的應(yīng)該具有兩種特性：

　　1. 唯一性：對(duì)于每一個(gè)純文本輸入，必須對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的加密文本輸出

　　2. 不可預(yù)知性：純文本至加密文本對(duì)必須是無(wú)法預(yù)測(cè)的，即使有已知純文本至加密文本對(duì)大樣本供分析。

公開與私密

　　私密加密算法已流行多年。不過(guò)，私密算法有若干不足之處：A) 算法強(qiáng)度不確定；B) 缺乏關(guān)鍵的代碼對(duì)等評(píng)測(cè)機(jī)制的制約；C)若算法泄漏，可能導(dǎo)致大范圍安全性受損。近年來(lái)，有不少矚目的例子陸續(xù)被報(bào)道，足以說(shuō)明這些缺點(diǎn)的存在。更引人注目的缺點(diǎn)也許是系統(tǒng)缺乏互操作性，不能共享同一個(gè)物理和邏輯層。這一點(diǎn)有礙于基本的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而且在很多情況下促使了系統(tǒng)成本的上升。

　　為解決這些問(wèn)題，人們開始轉(zhuǎn)而接受公共域加密算法 ── 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) (常常被稱為AES)。這種算法源于1997年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所 (NIST) 發(fā)起的征集公共域加密算法的倡議。那一年共產(chǎn)生了15個(gè)候選算法，并都經(jīng)過(guò)了加密研究領(lǐng)域的嚴(yán)格評(píng)測(cè) (critical review)。這種評(píng)測(cè)分析包括對(duì)每一種算法的安全性和效率的評(píng)測(cè)。NIST 從15 個(gè)候選算法里選中了4 個(gè)，然后進(jìn)入第二輪公開評(píng)測(cè)，最終在2000年選出了AES算法。

　　正如我們現(xiàn)在所了解的，AES是一種對(duì)稱分組密碼，使用128位的純文本輸入和128位的密鑰，產(chǎn)生128位的加密輸出。由于這種對(duì)稱特性，AES也可以反向操作，利用加密輸出和密鑰，找出并提取原始純文本輸入。