CN101866537A - 用于确保机动车的免钥匙进入通讯安全的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确保机动车的免钥匙进入通讯安全的方法，即用于对机动车的进入授权进行控制的方法。借助汽车方面的唤醒电路发出无线电信号，并且由用户随身携带的身份识别发送器接收无线电信号并借助评估电路对该无线电信号进行检验。在检验成功的情况下，由身份识别发送器发出高频的解锁信号，并且该解锁信号在汽车方面被接收。唤醒电路通过如下方式来驱动谐振回路，即，使谐振回路的起振持续时间依赖于随机生成的参数而变化，其中，依赖于参数地对谐振回路的电流供应进行控制。预期的系统运行时间借助真实的系统运行时间来确定，并且为了阻止无线电链路延长而被关联到评估中。

Description

用于确保机动车的免钥匙进入通讯安全的方法

技术领域

本发明涉及一种用于改善机动车上的免钥匙进入系统(Keyless-Entry-System)的访问控制的安全性的方法。

背景技术

这种免钥匙进入装置为机动车的用户提供了一种不用对车门锁进行机械的开锁操作

就得以访问机动车的可能性。为此，用户通常随身携带所谓的身份识别发送器(ID-Geber)，该身份识别发送器与机动车的系统进行无线电通讯。用于接受这种无线电通讯的触发事件是用户接近机动车，例如手接近车门把手区域。在采集这种事件时，汽车方面的唤醒装置或者唤醒电路发出唤醒无线电信号，用户随身携带的身份识别发送器接收该唤醒无线电信号。在身份识别发送器方面，通过电路对唤醒无线电信号进行评估，尤其检验的是，唤醒无线电信号是否来自身份识别发送器所配属的机动车。这可以借助被编码在唤醒无线电信号中的信息来进行检验。在身份识别发送器中检验成功的情况下，该身份识别发送器发出高频的解锁无线电信号，该解锁无线电信号在汽车方面被接收并被解码。依赖于信号并且也许在对信号的进一步检验之后，实现在汽车方面的对锁装置的解锁，从而可以实现用户的访问。这种通讯以极其迅速的方式结束，以致于只要访问授权检验成功，进行访问的用户通常察觉不到该通讯。一旦用户实际抓住车门锁，该车门锁通常就已经解锁。

然而，对于这种通讯存在被称为中继站攻击(Relay-Station-Attacken)的入侵。当身份识别发送器的携带者停留在汽车附近时，通常应该只被允许访问该汽车。身份识别发送器与机动车之间的无线电链路为此通常限制在几米，而在这种攻击时，无线电链路被人为地且有针对性地延长了。在这种无线电链路被延长的情况下，汽车的唤醒信号由第一延长站接收并发送到位于身份识别发送器附近的第二站上。通过这种方式，当未获授权的人停留在汽车附近且第二站停留在身份识别发送器附近时，可以使该未获授权的人能访问汽车。

由EP 06117688公知一种应改善这种通讯协议的安全性的方法。

但是仍有需要在免钥匙进入系统的安全性方面保护该免钥匙进入系统，以防御无线电链路的这种延长。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于使免钥匙进入系统确保安全的改善的系统。

根据本发明，本任务通过一种具有权利要求1的特征的用于对机动车的进入授权进行控制的方法得以解决。

根据本发明，通过用于产生唤醒无线电信号的唤醒电路在对谐振回路的电流供应进行控制的情况下通过如下方式来驱动谐振回路，即，使该谐振回路的起振持续时间能够变化。在此，起振持续时间依赖于随机生成的参数而发生变化，这通过控制电流供应而发生。为此，例如使占空比(Duty-Cycle)或占空率发生变化。

谐振回路的起振持续时间可以在最小的、能在实践中实现的值与最大值之间变化。通过延长起振持续时间，有意地且有针对性地将时间分量引入到在无线电通讯的顺序中，该时间分量受汽车方面的电路的控制。

在未被侵入的无线电连接(无线电链路没有被恶意地延长)中，系统运行时间(也就是从开始发出唤醒信号直至接收到解锁信号的时间)由多个分量组合而成。在时间T1期间，谐振回路在唤醒电路的驱动下起振，直至达到进行接收的身份识别发送器的响应阈，并将它的唤醒信号发出到身份识别发送器上。身份识别发送器接收该信号，检验被编码在该信号中的信息内容(例如所谓的唤醒模式(Wake-up-pattern))并将高频的应答信号回送给汽车，此时，需要为接收和检验考虑时间分量T2。在汽车方面接收、检验高频的解锁信号，并将解锁信号发送给车门锁的机械闭锁装置，此时，增加时间分量T3。

根据本发明，首先依赖于生成的随机参数地计算这种预期的系统运行时间。从该计算出的系统运行时间中得出时间窗，在未被侵入的、无线电链路没有被延长的连接的情况下，在该时间窗之内预期用于对车门锁进行解锁的反馈。

对用于发出无线电信号且直至收到解锁信号的实际需要的持续时间(也就是真实的系统运行时间)进行测量，并且相对于预期的系统运行时间对该持续时间进行衡量。倘若持续时间从预期的系统运行时间偏离且偏离量大于一预先给定的值，就不允许锁装置的解锁。

本发明基于如下认识：在无线电链路被延长的情况下，发出的唤醒信号依赖于随机产生的参数而产生，并因此包含被有针对性地影响的时间分量。然而在无线电链路被延长的情况下，时间的该延长分量出现了第二次，即在到身份识别发送器的无线电链路被延长的情况下。在那里，借助另一谐振回路重新生成唤醒信号并将该唤醒信号转交给身份识别发送器。于是在系统运行时间中两次包含时间分量，于是总的系统运行时间不再与预期的系统运行时间一致。所以没有在用于收到而计算出的时间窗之内收到应答信号。因此，本发明的核心是有意地并且人为地改变唤醒电路的起振持续时间和衡量预期的系统运行时间与实际的系统运行时间。

原则上，该方案适用于不同频率的唤醒信号，尤其适用于发送频率为20kHz的系统，但也适用于发送频率为125kHz的系统。

重要的是，将对汽车方面来说已知的时间份额有意地引入系统运行时间，从而在每个用于验证访问授权的通讯过程中，系统运行时间都是不同的。被延长的无线电链路不能根据各自情况针对这种不同的时间延迟作出调整。原则上也可以实现在汽车方面根据其他图表而预先给定的延迟，来代替随机生成的参数。由此可以防止由于偶然性而出现在连续发生的锁合过程中延迟过于相似的情况。

为了影响谐振回路的起振时间，可以对电流供应的占空率施加影响。但是也能添入其他用于改变起振特性的可能性。

在本发明的改进方案中，确定起振特性的延迟的参数被发送给身份识别发送器。可供选择的是，唤醒电路也可以将由参数产生的值发送给身份识别发送器。于是身份识别发送器收到关于起振持续时间的信息，并可以即时地对不同的现有数据的相容性进行验证。例如可以使用所谓的RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)数据，也就是用于代表场强或接收质量的数据，以便确定身份识别发送器与汽车的距离相关性并且还将其关联到数据的评估中。

在本发明的另一实施方式中，身份识别发送器与汽车方面的装置之间的通讯在多个阶段中进行。

按照本发明的该实施方式，首先汽车中的唤醒电路将信息发送给身份识别发送器。依赖于发送到的信息，身份识别发送器可以针对后续的唤醒信号调整该身份识别发送器的响应阈。通过这种方式，可以进一步提高方法的安全性。

在另一实施方式中，通过如下方式来设计唤醒电路，即，该唤醒电路可以在不同的频率上发送。为此，例如可以设置在例如在20kHz、22kHz以及24kHz的不同的信道。可以在这些信道上发送唤醒信号。各个紧接着使用的信道可以被编码在信息中，并由唤醒电路转送给身份识别发送器。这使得可以在后续的通讯中根据接收到的频率衡量其与根据之前被转送的信息的信道，并因此可以进一步提高认证方法的安全性。

附图说明

下面借助实施例对本发明进行详尽阐述。

图1以示意图示出在应用依据第一实施例的根据本发明的方法时组成部分的布置。

具体实施方式

在图1中示出拥有免钥匙进入授权控制的汽车1。身份识别发送器2由用户随身携带并且能够与汽车1实施无线电通讯，以便检验访问汽车1的合法性。在用户接近汽车1时，特别是在用户的身体部位接近汽车把手时，汽车1与身份识别发送器2开启无线电通讯1a、2a，在该无线电通讯的过程中，检验用户访问的合法性。尤其检验的是，存储在身份识别发送器中的识别信息是否作为访问授权的识别信息储存在汽车中。

汽车1与身份识别发送器2之间的通常的且未被侵入的无线电链路在最大情况下为几米。应该确保的是，当携带合法的身份识别发送器的用户停留在离汽车过远的地方，尤其在视野之外时，不能访问到汽车上。

实施中继站攻击的方法是：人为地延长汽车1与身份识别发送器2之间的无线电链路，从而即使汽车1与身份识别发送器2之间的间隔本来很大以致于由于发射功率的原因应该不可能进行无线电通讯，仍然发生汽车与身份识别发送器之间的无线电通讯。为此，未被授权的入侵者走到汽车1的附近并且借助例如可以藏在箱子中的装置3开始到汽车的访问尝试。分站4位于携带有身份识别发送器2的被授权的用户附近的另一入侵者处。汽车发出其指向身份识别发送器2的通讯1b，该通讯1b由装置3接收并通过另一无线电链路3c引导到装置4上。该装置4在信息4d中将接收到的信息又转送到身份识别发送器2，该身份识别发送器2将该信息理解为汽车1的信息并送出其合法性检查和合法性应答。从身份识别发送器2到汽车1的答复2d又(4c、3b)通过站4和3传送。

根据本发明，汽车方面的通讯装置具有谐振回路，该谐振回路在通讯请求开始时起振。在汽车方面对谐振回路为了达到身份识别发送器的响应阈所需要的起振时间施加影响，方法是：预先给定占空比或占空率。通过这种方式，可以有针对性地影响起振过程的延迟。根据本发明，能够实现1到几十毫秒之间的延迟。依赖于汽车方面生成的随机参数对起振时间进行调整。该随机参数可以与其他的汽车系统相结合，以便能够从任一通过传感器确定的汽车数值生成伪随机数。为此可以考虑所有在汽车中存在的数据，例如公里读数、电池电压、轮胎内压或者其他数值。

这样生成的伪随机数提供了入侵者不能理解或不能预见的值。

如果开始根据本发明的方法，那么在汽车方面确定延迟，谐振回路的正常起振时间被延长了该延迟的时间。通过谐振回路的供电的占空率，相应地对起振时间施加影响，从而在上升时间T1之后达到与身份识别发送器通讯的响应阈(在图中，信息1a和1b带有该时间因素)。如果身份识别发送器位于汽车的附近(信息1a)，也就是说存在被授权的访问，那么在对信息进行评估和检验之后，直接或在很小的延迟T2之后进行身份识别发送器的应答。身份识别发送器的应答在高频范围内转送给汽车方面的通讯装置，从而总的系统运行时间需要的可接受时间窗为电容器的起振时间加上用于在身份识别发送器2中的评估以及高频的答复的时间T2。如果例如将有意的延迟T1调整到5ms，那么用于身份识别发送器应答的接受的时间窗例如在5到5.5ms之间。在该时间窗之外到达的身份识别发送器的应答将被忽略并且不会导致汽车1的解锁。

为了与身份识别发送器进行通讯，在汽车方面生成20kHz的唤醒信息10。身份识别发送器接收该信息10、对该信息10进行评估并且送回高频的应答信号11。因为针对高频通讯需要极短的时间，所以时间窗相应地很窄，以便排入预先给定的起振时间。

在进行未被授权的访问尝试时，装置3接收汽车1的信息1b。装置3将接收到的信息在高频范围内转送给装置4，为此通常需要几乎无关紧要的时间间隔。在从站4到身份识别发送器2的传输4d(该传输4d必须在较低的频率范围内进行)中，这时当然又出现预先给定的起振时间T1′(该起振时间T1′在汽车方面依赖于随机参数地被预先给定)，这是因为系统的电容器在上传(Aufstarten)时没有充电。延时了的信息1b相应地以约两倍的延迟作为信息4d被转交到身份识别发送器2。

汽车方面有意引入的时间延迟因素因此在系统中有两次，从而使身份识别发送器2对汽车1的应答2d被延迟发送。这时，身份识别发送器2的应答信息没有落入之前计算出的时间窗中，因而汽车被禁止访问。

在本发明的范围内能够实现不同的变型方案。尤其是能够实现多种不同方式来确定时间延迟参数。可以随机地确定该时间延迟参数，或者从汽车方面的参数导出该时间延迟参数。重要的是，本发明可以借助通常的、多数情况下本来就已经存在的手段来实现，这是因为尤其谐振回路的起振时间可以通过控制器中的占空比进行调整，从而不必要进行明显的结构上的改变。

Claims (3)

1.用于对机动车的进入授权进行控制的方法，

其中，借助于汽车方面的唤醒电路发出唤醒无线电信号，

其中，由所述机动车的用户随身携带的身份识别发送器接收所述唤醒无线电信号，并借助于评估电路对所述唤醒无线电信号进行检验，

其中，在检验成功的情况下，由所述身份识别发送器发出高频的解锁无线电信号，

其中，汽车方面的控制装置接收所述解锁无线电信号，并依赖于该信号促使汽车方面的锁装置解锁，

其特征在于，

通过用于产生所述唤醒无线电信号的所述唤醒电路以如下方式驱动谐振回路，即，使所述谐振回路的起振持续时间依赖于随机生成的参数而变化，其中，依赖于所述参数地控制所述谐振回路的电流供应，

依赖于所述生成的参数地确定预期的系统运行时间，并且

在所述控制装置中对从驱动所述谐振回路直至接收到解锁信号的持续时间进行测量，并且将该持续时间与所述预期的系统运行时间进行比较，其中

于是，如果所述持续时间从所述预期的系统运行时间偏离且偏离量大于一预先给定的值，就不允许所述锁装置的解锁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述唤醒电路将所述参数或将从所述参数产生的值发送给所述身份识别发送器。

3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在转送所述唤醒信号之前，所述唤醒电路将信息发送给所述身份识别发送器，其中，所述身份识别发送器依赖于所述信息针对所述唤醒信号调整所述身份识别发送器的响应阈。