CN107749795B - 一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法 - Google Patents

一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法。本发明所述的一种汽车遥控钥匙开锁方法通过遥控器端做加密运算，产生并发送密文并更新同步码，接收汽车遥控系统端产生的用于加密运算的随机序列S；通过汽车遥控系统端做解密运算，判断解密正确性，验证遥控器ID，执行功能码，产生并发送用于加密运算的随机序列S。本发明所述的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法具有提高遥控的防盗性能的优点。

Description

一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法
技术领域
本发明涉及一种加密解密方法，特别是涉及一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法。
背景技术
2016年8月在奥斯汀市Usenix安全会议上，英国伯明翰大学以及德国工程公司Kasper&Oswald的研究人员披露了目前汽车遥控钥匙的明显漏洞，涉及汽车品牌众多。目前市场上的大部分汽车均配有无线射频遥控钥匙，可对汽车执行上锁、解锁、开门等命令。这些汽车遥控钥匙的控制方式包括固定码和滚动码。固定码方式是指同一个按键每次按下，汽车遥控钥匙发送同样的密码的遥控编码方案。其存在破解简单，只需截取开锁信号即可入侵汽车遥控门锁系统的问题，发生盗车的可能极大。
滚动码方式是指同一个按键每次按下，汽车遥控钥匙都会发出不同密码的遥控编码方案。现在流行的滚动码遥控方案是美国微芯公司的Keeloq编码，其它还有一些厂家各自编程的单片机滚动码、AES滚动码、DES滚动码等，还有RFID芯片滚动码，这些滚动码从原理上讲是大同小异的：都是运用伪随机算法，使得同一个按键每次发出的滚动码看上去有显著的差异和没有明显的联系，并且相同的滚动码只能一次有效，第二次就无效了。如图1所示以Keeloq编码为例说明滚动码的编码加密方式：所述滚动码是由序列号、同步码、特征码、功能码经过Keeloq算法加密形成的。所述序列号为发射端ID，有唯一性；所述同步码对应当前的滚动码，相当于滚动码的序号；所述特征码是为了在接收端解密后以验证解密的正确性；所述功能码为对应按键按下产生的用于指示汽车动作的码。当遥控器端检测到按键，产生功能码，经过密钥运用Keeloq算法加密形成与所述同步码相应的滚动码，并且同步码自动加一并存储在遥控器端内部存储器中，接收端收到滚动码的信息，也更新接收端EEPROM的同步码值，保证同步码的一致，得以顺利解码。
滚动码在一定程度上提高了防盗性能，但即便是被普遍认为安全的AES加密方式，也存在一定的被盗风险，因为所谓的滚动码其实是一种伪随机码，，每按一次按键，同步码计数器加一，然后根据同步码来进行编码。其缺陷在于同步码的简单变化存在被破解的可能。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供:一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其具有增强滚动码的保密性，不易被破解的优点。
一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，通过遥控器端做加密运算，产生并发送密文并更新同步码，接收汽车遥控系统端产生的用于加密运算的随机序列S；通过汽车遥控系统端做解密运算，判断解密正确性，验证遥控器ID，执行功能码，产生并发送用于加密运算的随机序列S。具体地包括如下步骤：
遥控器端：
步骤001：接收上一次遥控完成后汽车遥控控制系统端发送过来的随机加密序列S1
步骤002：按下开锁按键，在遥控器端产生与按键对应的功能码；
步骤003：将遥控器端的序列号、同步码、功能码、特征码按顺序排列，组成明文A1；
步骤004：应用Keeloq算法加密步骤003产生的明文，产生滚动码G1；
步骤005：将滚动码G1与随机加密序列S1做加密运算，得到密文M1；
步骤006：调制并发送步骤005产生的密文M1；
步骤007：应用同步码更新算法更新同步码，准备下一次发送；
汽车遥控控制系统端：
步骤008：接收并解调信号，获得密文M2；
步骤009：对密文M2做步骤005的加密运算的逆运算，得到滚动码G2
步骤010：应用Keeloq算法的逆运算解密滚动码G2，获得明文A2；
步骤011：提取明文A2序列号、同步码、功能码、特征码；
步骤012：比对明文A2的特征码与接收端本地存储的特征码，若一致，则明文A2有效；若不一致，明文A2无效；
步骤013：比对明文A2的序列号与接收端本地存储的序列号，若一致，则明文A2有效；若不一致，明文A2无效；
步骤014：比对明文A2的同步码与接收端本地存储的同步码，判断两者是否在步骤007中的同步码更新算法下并在规定的范围内连续；若连续，则执行功能码；若不连续，则不执行功能码；
步骤015：更新并存储接收到的同步码，准备下一次接收后的比对；
步骤016：产生一个随机加密序列S2并发送给遥控器端，准备下次滚动码加密；
步骤007中所述的同步码更新算法采用一非线性转换表作加密运算或线性转换表作加密运算。
通过采用一非线性转换表作加密运算获得的同步码是伪随机的，增加破译的难度或通过采用线性转换作加密运算获得的同步码较非线性转换简单，提高运算速度。
本发明所述的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其在使用Keeloq算法产生滚动码之前对同步码进行了一次加密，相较于现有技术的同步码简单加一运算，增强了滚动码被截获破译的难度，提高了滚动码的安全性；并且每次遥控完成后在汽车遥控控制系统端产生一个随机序列S，用于下次遥控器端加密，因为随机序列S在汽车遥控控制系统端产生且是随机的，即使被不法分子截获也无法通过穷尽运算进行破解，并且在芯片的Keeloq算法和参数泄露也能保证汽车遥控器的安全性。
进一步地，在所述接收端设置有存储器，并且所述存储器保存有遥控器端遥控器的序列号、特征码。序列号为遥控器ID用于识别汽车对应的遥控器，增加破译的难度；特征码用以验证解密的正确性。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为Keeloq编码加密示意图；
图2为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法加密原理图；
图3为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法的遥控器端流程图；
图4为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法的汽车遥控控制系统端流程图。
具体实施方式
本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法在传统的Keeloq算法编码的基础上改进了同步码的计数方式并且用随机序列进行二次加密，对其在运用Keeloq算法生成滚动码之前进行加密及生成滚动码之后进行加密，提高遥控的防盗性能。
请参见图2，其为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法加密原理图。每次发送完一个同步码，应用同步码更新算法作加密运算得到下一个滚动码的同步码，更新的过程就是加密的过程，即算法更新加密替代了原来的加一更新，省却了在解密阶段的同步码再解密的麻烦。然后加密同步码与特征码、功能码和序列号经Keeloq算法加密成为滚动码。解密过程是加密过程的逆运算，并且同步码无需解密。
请参见图3，其为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法的遥控器端流程图。
其包括如下步骤：
1)接收随机序列：接收上一次遥控完成后汽车遥控控制系统端发送过来的随机加密序列S1。每次遥控完成，汽车遥控控制系统端都会产生用于下次遥控的随机加密序列并发送给遥控器端。
2)生成按键码：在本发明中，当用户按下汽车遥控器的按键，汽车遥控器的指令发生器就会产生相应的功能码；
3)生成明文：将遥控器端的序列号、同步码(上一次发送后已更新)、功能码、特征码按顺序排列，形成明文A1，该顺序为预先设定的固定顺序，使接收端能识别。也可以根据需要采用其他的顺序，只要遥控器端和接收端做好通信协议；
4)Keeloq算法加密：应用Keeloq算法加密步骤002产生的明文A1，产生滚动码G1；
5)生成密文：将滚动码G1与随机加密序列S1做加密运算，得到密文M1；
6)发送数据：通过遥控器端的天线调制并发送密文M1；
7)更新同步码：完成发送后，遥控器端的同步码不再是简单的加一运算，而是与遥控器端存储的非线性转换表作加密运算，这个加密运算是可逆的，得到一个新的同步码，用于下一个滚动码产生，因为采用非线性转换表，所以产生的同步码是伪随机的，与同步码相对应的滚动码比起普通的滚动码多了一层保护，更为安全。或者，遥控器端的同步码更新算法采用线性转换作加密运算，在舍弃掉一部分安全性的考虑，提高运算速度，降低能耗。
请参见图4，其为本发明的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法的汽车遥控控制系统端流程图。
其包括如下步骤：
1)接收数据：接收端即汽车遥控控制系统通过天线接收数据，得到密文M2；
2)对密文M2做步骤005的加密运算的逆运算，得到滚动码G2；
3)Keeloq解密算法解密：即应用Keeloq加密算法的逆运算对滚动码G2进行解密，得到明文A2；
4)提取序列号、同步码、功能码、特征码：通过与遥控器端协议的报文格式提取相应位数的序列号、同步码、功能码、特征码；
5)比对明文A2的特征码与接收端本地存储的特征码：接收端本地存储有用于验证解密正确性的特征码，是在学习阶段即遥控器端与接收端第一次发送数据建立加密解密方式时存储在接收端存储器中的。两者若一致，说明解密正确，则明文A2有效；若不一致，说明解密不正确，明文A2无效，停止。
6)比对明文A2的序列号与接收端本地存储的序列号：接收端本地存储有用于确定遥控器合法性的序列号，序列号与遥控器唯一对应，同样是在学习阶段即遥控器端与接收端第一次发送数据建立加密解密方式时存储在接收端存储器中的。两者若一致，说明遥控器合法，则明文A2有效；若不一致，说明遥控器不合法，明文A2无效，停止；
7)比对明文A2的同步码与汽车遥控控制系统端本地存储的同步码，判断两者是否在步骤005中的同步码更新算法下并在规定的范围内连续；若连续，则执行功能码。若不连续，则不执行功能码。正常情况下，因为汽车遥控控制系统端与遥控器端在完成一次收发任务之后，都会采用同样的同步码更新算法更新同步码，所以比对明文A2的同步码与接收端本地存储的同步码的结果应该是一致的。但存在遥控器会被误触的情况，就会导致遥控器端的同步码更新了，而汽车遥控控制系统端的同步码却不变的，因此允许汽车遥控控制系统端连续进行多次同步码更新算法，在本实施例中为100次，在100次算法内得到的同步码与明文A2的同步码一致，认可为连续，汽车遥控控制系统端执行功能码，并更新同步码；若不一致，汽车遥控控制系统端不执行功能码。
8)产生一个随机加密序列S2并发送给遥控器端，准备下次滚动码加密。每当汽车遥控控制系统端执行完功能码，在ECU内部根据算法产生一个随机序列S，发送给遥控器用于下次机密，并将其保存在本地存储器内，用于下次解码。
由于随机序列S是汽车ECU产生再发送给遥控器的，则加密的源头在汽车本身，不法分子通过截获遥控器的信号无法破译加密的密文M，从而保证了遥控器的防盗性能。并且与滚动码的同步码更新算法较一般的加一计数法做出了改进，提高了滚动码的复杂度，增加了滚动码的破译难度，也提高了遥控器的防盗性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其特征在于：
通过遥控器端做加密运算，产生并发送密文并更新同步码，接收汽车遥控系统端产生的用于加密运算的随机序列S；通过汽车遥控系统端做解密运算，判断解密正确性，验证遥控器ID，执行功能码，产生并发送用于加密运算的随机序列S；
所述遥控器端包括如下步骤：
步骤001：接收上一次遥控完成后汽车遥控控制系统端发送过来的随机加密序列S1；
步骤002：按下开锁按键，在遥控器端产生与按键对应的功能码；
步骤003：将遥控器端的序列号、同步码、功能码、特征码按顺序排列，组成明文A1；
步骤004：应用Keeloq算法加密步骤003产生的明文，产生滚动码G1；
步骤005：将滚动码G1与随机加密序列S1做加密运算，得到密文M1；
步骤006：调制并发送步骤005产生的密文M1；
步骤007：应用同步码更新算法更新同步码，准备下一次发送；
汽车遥控控制系统端包括如下步骤：
步骤008：接收并解调信号，获得密文M2；
步骤009：对密文M2做步骤005的加密运算的逆运算，得到滚动码G2；
步骤010：应用Keeloq算法的逆运算解密滚动码G2，获得明文A2；
步骤011：提取明文A2序列号、同步码、功能码、特征码；
步骤012：比对明文A2的特征码与接收端本地存储的特征码，若一致，则明文A2有效；若不一致，明文A2无效；
步骤013：比对明文A2的序列号与接收端本地存储的序列号，若一致，则明文A2有效；若不一致，明文A2无效；
步骤014：比对明文A2的同步码与接收端本地存储的同步码，判断两者是否在步骤007中的同步码更新算法下并在规定的范围内连续；若连续，则执行功能码；若不连续，则不执行功能码；
步骤015：更新并存储接收到的同步码，准备下一次接收后的比对；
步骤016：产生一个随机加密序列S2并发送给遥控器端，准备下次滚动码加密；
步骤007中所述的同步码更新算法采用一非线性转换表作加密运算或线性转换表作加密运算。
2.根据权利要求1所述的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其特征在于：所述步骤是循环往复的由步骤001至步骤016完成一次遥控，步骤016结束后返回至步骤001开启新的遥控过程。
3.根据权利要求1所述的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其特征在于：在所述遥控器端和汽车遥控控制系统端设置有存储器。
4.根据权利要求3所述的基于滚动码的二次加密的汽车遥控方法，其特征在于：所述存储器保存有遥控器端遥控器的序列号、特征码和同步码更新算法转换表。
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