DE4418069C1 - Sicherungseinrichtung mit elektronisch codierter Zugangsberechtigung für ein Fahrzeug - Google Patents
Sicherungseinrichtung mit elektronisch codierter Zugangsberechtigung für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungseinrichtung mit
elektronisch codierter Zugangsberechtigung für ein Fahrzeug,
das mehrere für den Betrieb des Fahrzeugs unerläßliche Geräte
einheiten besitzt, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Sicherungseinrichtungen, bei denen vor jedem Fahrzeugstart zu
nächst die Zugangsberechtigung durch Senden einer Benutzercode
information von einer benutzerseitigen Einheit zum Fahrzeug und
Auswerten dieser Information im Fahrzeug geprüft wird, sind in
Form sogenannter elektronischer Wegfahrsperren bekannt. Gegen
über ebenfalls gebräuchlichen Sicherungseinrichtungen mit uni
direktionaler Informationsübertragung nur vom benutzerseitigen
zum fahrzeugseitigen Systemteil sowie auch gegenüber bestimmten
andersartigen Einrichtungen mit bidirektionalem Informations
austausch zwischen benutzerseitigem und fahrzeugseitigem Sy
stemteil, die deterministisch und/oder mit einer im Fahrzeug
gespeicherten geheimen Information arbeiten, hat die hier be
trachtete Art von Sicherungseinrichtung den Vorteil, daß die
jeweils von der benutzerseitigen Einheit gesendete Benutzer
codeinformation von einer zuvor vom Fahrzeug gesendeten Zu
fallszahlinformation abhängt. Diese Unvorhersagbarkeit der
nächsten gesendeten Codeinformation macht es einem Unberechtig
ten unmöglich, das Fahrzeug nach Abhören einer oder mehrerer
gesendeter Codeinformationen bzw. Informationsaustauschvorgänge
anschließend in einfacher Weise ohne Besitz der benutzerseiti
gen Einheit nur durch Ausnutzen der abgehörten Informationen
betreiben zu können.
Eine gattungsgemäße Sicherungseinrichtung ist in der Offenle
gungsschrift EP 0 521 547 A1 offenbart. Dort beinhaltet ein
fahrzeugseitiges, zentrales Steuergerät einen Zufallscodegene
rator, den Sender zum Senden dieser Zufallscodeinformation und
die Benutzercodeauswertemittel, welche die Benutzercodeinforma
tion von der benutzerseitigen Einheit empfangen und auf Zu
gangsberechtigung prüfen sowie bei erkannter Zugangsberechti
gung eine Fahrzeugbetriebsfreigabeinformation erzeugt, welche
die zuvor aktivierte Wegfahrsperre aufhebt, die in bekannter
Weise eine oder mehrere betriebsrelevante Geräteeinheiten des
Fahrzeugs inaktiv hält.
In der Patentschrift US 5.146.215 ist eine Sicherungseinrich
tung mit unidirektionaler Codeinformationsübertragung vom be
nutzerseitigen Schlüssel zu einem fahrzeugseitigen Empfänger
mit nachgeschalteter Steuerungseinheit bekannt. Bei dieser Si
cherungseinrichtung kann der benutzerseitige Schlüssel in einen
Programmierbetrieb geschaltet werden, in welchem er eine Pro
grammierinformation aussendet, die fahrzeugseitig dazu führt,
daß die empfangene Benutzercodeinformation in der Steuerungs
einheit als ein zulässiger Benutzercode abgespeichert wird.
Dies dient dem Zweck, auf einfache Weise einen benutzerseitigen
Schlüssel für ein Fahrzeug zugangsberechtigend machen zu können
oder umgekehrt eine bislang vorhandene Zugangsberechtigung
sperren zu können.
Aus der Offenlegungsschrift EP 0 098 437 A2 ist eine Schlüssel-
Schloß-Schließeinrichtungskombination als eine gattungsgemäße
Sicherungseinrichtung bekannt, bei der die Zufallscodeinforma
tion aus einer Zufallszahleninformation besteht. Im fahrzeug
seitigen Schloßteil ist ein einzelner Zufallszahlengenerator
angeordnet, der während eines Zugangsberechtigungsprüfvorgangs
eine oder bevorzugt mehrere Zufallszahlen hintereinander er
zeugt. Aus der einen oder den mehreren Zufallszahlen wird dann
parallel im benutzerseitigen Schlüssel und im fahrzeugseitigen
Schloß durch eine vorgegebene Verschlüsselungsfunktion eine
verschlüsselte Information generiert, die anschließend wahlwei
se vom Schlüssel zum Schloß oder umgekehrt gesendet wird, wo
die beiden parallel erzeugten Verschlüsselungsinformationen auf
Übereinstimmung verglichen werden.
Ein Schwachpunkt dieser bekannten Art von Sicherungseinrichtung
mit von einem einzelnen fahrzeugseitigen Aggregat durchgeführ
ter Zufallscodeinformationserzeugung besteht darin, daß folgen
de Maßnahme eines Unberechtigten zu einer anschließenden uner
wünschten Fremdnutzung des Fahrzeugs durch diesen führen kann.
Der Unberechtigte hört wenigstens einmalig eine bidirektionale
Datenkommunikation zwischen oder rechtmäßigen benutzerseitigen
Einheit und dem Fahrzeug ab und verschafft sich zu irgendeinem
späteren Zeitpunkt den Besitz des Fahrzeugs. Aus dem abgehörten
Datenkommunikationsprotokoll kann er den jeweils verwendeten
Zufallscode sowie die verschlüsselte Antwort hierzu als zuge
hörige Benutzercodeinformation erkennen, ohne den Verschlüsse
lungsalgorithmus selbst zu kennen. Nun wird das die Zufallszahl
erzeugende Aggregat durch ein anderes mit ansonsten gleicher
Funktion ersetzt, das lediglich anstelle des Zufallscodegenera
tors einen Festcodespeicher enthält. Der abgehörte Zufallscode
wird in das manipulierte Aggregat als Festcode eingespeichert,
und für das Fahrzeug wird zukünftig ein falscher Schlüssel ver
wendet, in den die entsprechende abgehörte Benutzercodeinforma
tion eingespeichert ist. Auf diese Weise kann dann das Fahrzeug
durch den so hergestellten elektronischen Nachschlüssel von ei
nem Unberechtigten weiterbetrieben werden.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
einer Sicherungseinrichtung der eingangs genannten Art zugrun
de, die eine unberechtigte Fremdnutzung des Fahrzeugs auch nach
Abhören eines Zugangsberechtigungscodeaustauschs zwischen
rechtmäßiger benutzerseitiger Einheit und Fahrzeug wesentlich
erschwert.
Dieses Problem wird durch eine Sicherungseinrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird hierzu insbe
sondere vorgesehen, daß mehrere getrennte, unerläßliche Fahr
zeuggeräteeinheiten einen jeweiligen Teil der gesamten Zufalls
codeinformation erzeugen, wozu sich insbesondere teure und/oder
großvolumige Einheiten, speziell solche, die nur mit großem
Aufwand auszutauschen sind, eignen. Ein Ersatz der auf diese
Weise auf verschiedene Fahrzeuggeräteeinheiten verteilten Zu
fallscodeerzeugung durch einen Festcodegenerator im Anschluß an
einen Abhörangriff der oben beschriebenen Art würde somit einen
Ersatz aller dieser an der Zufallscodeerzeugung beteiligten Ge
räteeinheiten bedeuten, was wiederum einen derart hohen Aufwand
zur Folge hätte, daß er Versuche, das Fahrzeug zwecks unerlaub
tem Weiterbetrieb an sich zu bringen, für Unbefugte uninteres
sant erscheinen läßt. Ein Weiterbetrieb des Fahrzeugs unter er
satzlosem Ausbau dieser Geräteeinheiten ist aufgrund von deren
Fahrzeugbetriebsrelevanz nicht möglich.
In Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist neben der
verteilten Zufallscodeerzeugung auch eine in mehreren betriebs
wichtigen Fahrzeuggeräteeinheiten parallel durchgeführte Aus
wertung der an das Fahrzeug gesendeten Benutzercodeinformation
vorgesehen, indem die entsprechenden Geräteeinheiten die zu
diesem Zweck erforderlichen Decodierer und Vergleicher beinhal
ten. Wenn hierbei eine derjenigen Geräteeinheiten mit einem De
codierer bestückt ist, die auch einen Zufallscodeteilinforma
tionsgenerator aufweist, so macht die Präparierung des Fahr
zeugs für eine unberechtigte Benutzung nach einem Abhörangriff
zusätzlich die Implementierung dieser Decoderfunktion in der
Austauschgeräteeinheit erforderlich.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 wird die
Richtigkeit der Zufallscodeinformation durch die einzelnen, zur
Zufallscodeinformationserzeugung herangezogenen Geräteeinheiten
verifiziert, indem diese ihre erzeugte Zufallscodeteilinforma
tion mit dem jeweils zu ihr gehörigen Beitrag der an sie zu
diesem Zweck rückübermittelten gesamten Zufallscodeinformation
vergleichen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorge
sehen, daß wenigstens die mit einem Zufallscodeteilinforma
tionsgenerator nebst entsprechendem Vergleicher bestückten Ge
räteeinheiten auch mit der benutzercodeauswertenden Decoder-
und Vergleichseinrichtung ausgerüstet sind, wobei die Ver
gleichsergebnisse logisch UND-verknüpft werden. Das Aufheben
oder Nichtaufheben der Wegfahrsperre kann in diesem Fall spezi
fisch an das Ergebnis der jeweiligen UND-Verknüpfung in diesen
Fahrzeuggeräteeinheiten gekoppelt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 sind sämt
liche Fahrzeuggeräteeinheiten, in denen ein Zufallscodeteilin
formationsvergleich und/oder ein benutzercodeüberprüfender Ver
gleich durchgeführt wird, zwecks Datenaustausch miteinander
verbunden, wobei jede dieser Geräteeinheiten ihr resultierendes
Vergleichsergebnis an alle übrigen dieser Geräteeinheiten sen
det. In jeder dieser Geräteeinheiten wiederum ist eine logische
UND-Verknüpfung aller dieser resultierenden Vergleichsergebnis
se vorgesehen. Dies macht es möglich, die z. B. durch Abziehen
des Zündschlüssels geschärfte Wegfahrsperre dezentral dadurch
zu realisieren, daß alle diese Geräteeinheiten bezüglich ihrer
eigentlichen Funktion im Fahrzeug inaktiv gehalten werden, wo
bei jede solche Geräteeinheit nur dann in ihrer Funktion aktiv
wird, wenn nicht nur für diese Geräteeinheit, sondern auch für
alle anderen entsprechenden Geräteeinheiten ein positives Ver
gleichsresultat vorliegt, wodurch dann die Wegfahrsperre auf
grund der in allen diesen Geräteeinheiten erzeugten Fahrzeugbe
triebsfreigabeinformation insgesamt und gleichzeitig in allen
Geräteeinheiten aufgehoben wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich
nungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Sicherungs
einrichtung mit elektronisch codierter Zugangsberechtigung für
ein Fahrzeug.
Die dargestellte Sicherheitseinrichtung mit elektronisch co
dierter Zugangsberechtigung macht fahrzeugseitig von einer An
zahl n von Steuergeräten (G₁, . . . , Gn), mit n größer als eins,
Gebrauch, die separate, für den Fahrbetrieb unerläßliche Gerä
teeinheiten der elektrischen Anlage des Fahrzeugs darstellen.
Neben diesen für die Sicherungseinrichtung benutzten Steuerge
räten kann das Fahrzeug selbstverständlich weitere Steuergeräte
enthalten. Zur Erläuterung der Erfindung ist das willkürlich
herausgegriffene i-te für die Sicherungseinrichtung verwendete
Steuergerät (Gi) in seinem Schaltungsaufbau detaillierter dar
gestellt, soweit dieser sich auf erfindungswesentliche Funktio
nen hinsichtlich der Sicherungseinrichtung bezieht, während die
Darstellung der eigentlichen Funktion dieses Steuergerätes (Gi)
für den Fahrzeugbetrieb der Übersichtlichkeit halber nicht ge
zeigt ist. Der schaltungstechnische Aufbau aller übrigen, für
die Sicherungseinrichtung herangezogenen Fahrzeuggeräteeinhei
ten (G₁, . . . , Gi-1, Gi+1, . . . , Gn) entspricht demjenigen des
i-ten Steuergerätes (Gi), soweit er sich auf den sicherungsein
richtungstechnischen Funktionsteil bezieht.
Die für die Sicherungseinrichtung herangezogenen Steuergeräte
(G₁, . . . , Gn) sind über einen CAN-Bus (2) untereinander sowie
mit weiteren Einheiten der Sicherungseinrichtung zwecks Infor
mationsaustausch verbunden. Diese weiteren, an den CAN-Bus (2)
angeschlossenen Einheiten sind ein fahrzeugseitiger Infrarot
signalempfänger (5) und eine in ihrer Funktion weiter unten
näher beschriebene Zufallszahlteilinformations-Verknüpfungsein
heit (3). An die Zufallszahlteilinformations-Verknüpfungsein
heit (3) ist andererseits ein fahrzeugseitig angeordneter In
frarotsignalsender (4) angeschlossen.
Mit dem oben beschriebenen fahrzeugseitigen Teil der Siche
rungseinrichtung kommuniziert bidirektional über den fahrzeug
seitigen Sender (4) und den fahrzeugseitigen Empfänger (5) und
die zugehörige Infrarotsignalübertragungsstrecke der benutzer
seitige Teil der Sicherungseinrichtung in Form eines benutzer
seitigen elektronischen Schlüssels (20). Der Schlüssel (20)
enthält einen Codierer (21) sowie an diesen eingangsseitig an
geschlossen einen Infrarotsignalempfänger (22) sowie ausgangs
seitig angeschlossen einen Infrarotsignalsender (23).
Nachfolgend wird die Funktionsweise der solchermaßen aufgebau
ten Sicherungseinrichtung anhand der Beschreibung der Funktion
der einzelnen Komponenten im Detail erläutert, wobei steuerge
räteseitig beispielhaft jeweils auf den explizit dargestellten
Schaltungsaufbau des i-ten Steuergerätes (Gi) Bezug genommen
wird.
Als Ausgangspunkt sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit das
abgestellte Fahrzeug gewählt, das von einem Benutzer in Betrieb
gesetzt werden soll. In diesem abgestellten Zustand des Fahr
zeugs ist eine Wegfahrsperre aktiviert, die darin besteht, daß
die eigentlichen Fahrzeugfunktionen der in die Sicherungsein
richtung einbezogenen Steuergeräte (G₁ bis Gn) deaktiviert ge
halten sind, wobei diese Schärfung der Wegfahrsperre durch das
vorangegangene Abziehen des Zündschlüssels erfolgte. Sobald der
Benutzer das Fahrzeug betreiben will, wird zunächst die Siche
rungseinrichtung durch einen entsprechenden Startimpuls akti
viert. Dieser Startimpuls ist an die Betätigung einer zusätz
lich am elektronischen Schlüssel (20) in nicht gezeigter Weise
vorgesehenen Fahrzeugentriegelungstaste gekoppelt, mit welcher
der Benutzer das mechanische Fahrzeugtürschloßsystem in her
kömmlicher Weise ferngesteuert unter Benutzung eines berechti
genden Entriegelungscodes entriegeln kann. Alternativ ist der
Startimpuls auch anders erzeugbar, z. B. durch Betätigen einer
separaten Schlüsseltaste oder automatisch durch das Einstecken
des gleichzeitig als Zündschlüssel dienenden elektronischen
Schlüssels (20) in das Zündschloß.
Nach Aktivierung der Sicherungseinrichtung gibt das Fahrzeug
über seinen Sender (4) eine Zufallszahlinformation (Z) als Zu
fallscodeinformation ab, die diesem von der Zufallszahlteilin
formations-Verknüpfungseinheit (3) zugeführt wird. Zur fahr
zeugseitigen Erzeugung dieser Zufallszahlinformation (Z) ist in
jedem in die Sicherungseinrichtung einbezogenen Steuergerät (G₁
bis Gn) ein Zufallszahlgenerator (10) angeordnet, der jeweils
eine Zufallszahlteilinformation (Zi; i=1, . . . , n) erzeugt. Diese
Zufallszahlteilinformationen (Z1 bis Zn) werden über den CAN-
Bus (2) zu der Zufallszahlteilinformations-Verknüpfungseinheit
(3) übertragen. Diese verknüpft die einzelnen Zufallszahlteil
informationen (Z1 bis Zn) zu der vom Fahrzeug gesendeten Zu
fallszahlinformation (Z), wobei die Verknüpfung darin besteht,
daß die einzelnen Teilinformationen (Z1 bis Zn), die als Dual
zahlen dargestellt und digital übertragen werden, bitstellen
weise aneinandergereiht werden. Damit die Verknüpfungseinheit
(3) diese Zusammenstellung der gesamten Zufallszahlinformation
(Z) durchführen kann, wird von jedem zufallszahlteilinforma
tionserzeugenden Steuergerät (G₁ bis Gn) mit der Zufallszahl
teilinformation gleichzeitig eine Absenderidentifizierungsin
formation übermittelt, die von der Verknüpfungseinheit (3) aus
wertbar ist.
Die Verknüpfungseinheit (3) gibt dann die gewonnene Zufalls
zahlinformation (Z) nicht nur an den angeschlossenen Infrarot
signalsender (4), sondern auch an die angeschlossenen Steuerge
räte (G₁ bis Gn) ab. Letzteres dient der Ermöglichung einer
Überprüfung der Richtigkeit jedes Steuergerätebeitrags zur ge
samten Zufallszahlinformation (Z). Hierzu besitzt jedes Steu
ergerät (G₁ bis Gn) einen Zwischenspeicher (12), in welchem die
von der Verknüpfungseinheit (3) gelieferte Zufallszahlinforma
tion (Z) zwischenspeicherbar ist, sowie einen nachgeschalteten
Vergleicher (11), dem neben dieser gesamten Zufallszahlinforma
tion (Z) die von dem entsprechenden Steuergerät (Gi) zuvor er
zeugte Zufallszahlteilinformation (Zi) eingangsseitig zugeführt
wird. Der Vergleicher (11) ist steuergerätespezifisch so einge
richtet, daß er den zu seinem jeweiligen Steuergerät (Gi) gehö
rigen Teilbeitrag der rückübertragenen gesamten Zufallszahlin
formation (Z) erkennt und mit der zuvor im zugehörigen Steuer
gerät erzeugten Zufallszahlteilinformation (Zi) vergleicht. Das
Ausgangssignal (V1) dieses Vergleichers (11) wird einem UND-
Gatter (16) zugeführt, das eine weiter unten näher beschriebene
logische UND-Verknüpfung durchführt, um eine jeweilige Ver
gleichsergebnisinformation (Ii; i=1, . . . , n) zu erzeugen. Es sei
hier bereits angemerkt, daß nur im Fall eines positiven Ver
gleichsergebnisses im Vergleicher (11), d. h. einer Übereinstim
mung der im Steuergerät (Gi) erzeugten Zufallszahlteilinforma
tion (Zi) und des zugehörigen Beitrags der rückgemeldeten Ge
samtzufallszahlinformation (Z), ein auf hohem Pegel, d. h. H-Pe
gel, liegendes Vergleicherausgangssignal (V1) generiert wird
und daß dieses H-Pegelsignal Voraussetzung dafür ist, daß auch
das nachfolgende UND-Gatter (16) eine entsprechende Vergleichs
ergebnisinformation (Ii) auf H-Pegel erzeugt, die wiederum eine
Voraussetzung zum Aufheben der Wegfahrsperre darstellt.
Im elektronischen Schlüssel (20) wird eine vom Fahrzeug gesen
dete Zufallszahlinformation (Z′′) vom Empfänger (22) empfangen
und an den Codierer (21) weitergeleitet. Dieser Codierer (21)
enthält mit seinem in ihm abgelegten Codierungsalgorithmus die
geheime Information der Sicherungseinrichtung. Durch diesen Co
dierungsalgorithmus wird aus der empfangenen Zufallszahlinfor
mation (Z′′) eine Benutzercodeinformation (C′′) erzeugt, welche
die Zufallszahlinformation (Z′′) in verschlüsselter Form sowie
zusätzliche Codeinformationen, z. B. über die Identität des
elektronischen Schlüssels (20), beinhaltet. Diese Benutzercode
information (Z′′) wird vom Codierer (21) an den Sender (23) des
elektronischen Schlüssels (20) abgegeben und von diesem an das
Fahrzeug gesendet.
Eine vom Fahrzeug über dessen Empfänger (5) empfangene Benut
zercodeinformation (C′) wird von letzterem auf den CAN-Bus (2)
gegeben, von wo aus sie zu den einzelnen, in die Sicherungsein
richtung einbezogenen Steuergeräten (G₁ bis Gn) gelangt. Dort
wird die Benutzercodeinformation (C′) einem in jedem dieser
Steuergeräte (G₁ bis Gn) vorgesehenen Decodierer (13) zugeführt,
der aus dieser Eingangsinformation (C′) die verschlüsselten In
formationen rückgewinnt. Dabei prüft er zunächst den Schlüssel
identifikationscodeanteil und stellt so sicher, daß das zuge
führte Codesignal von einem berechtigten Schlüssel (20) erzeugt
wurde. Wenn er dies erkannt hat, extrahiert er des weiteren aus
der Benutzercodeinformation (C′) die darin enthaltene Zufalls
zahlinformation (Z′) und gibt diese an einen nachgeschalteten
weiteren Vergleicher (15) des jeweiligen Steuergerätes ab. Die
sem Vergleicher (15) wird außerdem die zuvor vom Fahrzeug ge
sendete und gleichzeitig von der Verknüpfungseinheit (3) an die
Steuergeräte (G₁ bis Gn) rückübertragene und dort im jeweiligen
Speicher (12) zwischengespeicherte Zufallszahlinformation (Z)
zugeführt. Durch Vergleich dieser beiden Eingangsinformationen
(Z, Z′) prüft der Vergleicher (15), ob die vom elektronischen
Schlüssel (20) gesendete und vom Decodierer (13) decodierte Zu
fallszahlinformation (Z′) tatsächlich derjenigen entspricht,
die sich aus der Codierung der vom Fahrzeug gesendeten Zufalls
zahlinformation (Z) im Codierer (21) des berechtigten elektro
nischen Schlüssels (20) ergibt. Das Vergleichsergebnis ist als
Ausgangssignal (V2) dem zweiten Eingang des UND-Gatters (16)
zugeführt. Das Ausgangssignal (Ii) des jeweiligen UND-Gatters
(16) eines jeden Steuergerätes (Gi) befindet sich folglich nur
dann auf H-Pegel, wenn beide Vergleicherausgangssignale (V1,
V2) auf H-Pegel liegen, d. h. wenn beide Vergleichsresultate
Übereinstimmung der Eingangsinformationen signalisieren. Das
Ausgangssignal (Ii) dieses UND-Gatters (16) repräsentiert hier
bei je nach Pegelzustand eine zunächst auf das jeweilige Steu
ergerät (Gi) beschränkte Information über das Vorliegen oder
Nichtvorliegen einer berechtigten Fahrzeugnutzungsanforderung.
Um aus diesen steuergerätespezifischen Zugangsberechtigungsin
formationen (I1, . . . , In) eine zum Aufheben oder Nichtaufheben
der Wegfahrsperre insgesamt führende Fahrzeugbetriebsfreigabe
information (B) zu bilden, die in jedem der in die Wegfahrsper
re und damit in die Sicherungseinrichtung einbezogenen Steuer
geräte (G₁ bis Gn) zur Verfügung steht, wird das jeweilige Aus
gangssignal (Ii) des UND-Gatters (16) über eine Sendereinheit
(25) auf den CAN-Bus (2) gegeben und von dort zu den übrigen
Steuergeräten übertragen. Alle diese gerätespezifischen Ver
gleichsergebnisinformationen (I1 bis In) sind in jedem Steuer
gerät (G₁ bis Gn) einer in der Figur im Steuergerät (Gi) ge
strichelt umrahmten UND-Verknüpfungsstufe (24) zugeführt, wobei
zunächst die Informationen (Ij; j ungleich i) der anderen Steu
ergeräte (Gj) in einer ersten UND-Verknüpfungseinheit (14) lo
gisch verknüpft werden, deren Ausgangssignal (Ui) einem Eingang
eines nachfolgenden UND-Gatters (17) zugeführt ist, dessen an
derem Eingang die Information (Ii) desselben Steuergerätes (Gi)
zugeführt ist. Das nachgeschaltete UND-Gatter (17) verknüpft
dann diese beiden Eingangssignale zur Bereitstellung der Fahr
zeugbetriebsfreigabeinformation (B), die in jedem dieser Steu
ergeräte (G₁ bis Gn) in gleicher Weise durch die logische UND-
Verknüpfung aller gerätespezifischen Vergleichsergebnisinforma
tionen (I1 bis In) erzeugt wird und damit in jedem Steuergerät
(G₁ bis Gn) in identischer Form vorliegt.
Die Aufhebung der Wegfahrsperre besteht nun darin, daß in jedem
in die Sicherungseinrichtung einbezogenen Steuergerät (G₁ bis
Gn) die Sperrung seiner eigentlichen Fahrzeugbetriebsfunktion
aufgehoben wird, wenn das Fahrzeugbetriebsfreigabesignal (B)
auf H-Pegel liegt, d. h. wenn in sämtlichen dieser Steuergeräte
(G₁ bis Gn) sowohl eine fehlerfreie Bildung der gesamten Zu
fallszahlinformation (Z) aus den einzelnen Beiträgen (Zi) der
einbezogenen Steuergeräte (Gi) als auch eine fehlerfreie Codie
rung und Decodierung dieser gesendeten Zufallszahlinformation,
welche auf das Vorhandensein eines berechtigenden elektroni
schen Schlüssels (20) schließen läßt, erkannt wurde. Die auf
grund einer korrekt erkannten Zugangsberechtigung bewirkte Auf
hebung der Wegfahrsperre erfolgt durch das Fahrzeugbetriebs
freigabesignal (B) auf H-Pegel in jedem Steuergerät (G₁ bis Gn)
separat, jedoch in allen diesen Steuergeräten (G₁ bis Gn)
gleichzeitig, da es in allen Steuergeräten (G₁ bis Gn) in iden
tischer Weise erzeugt wird. Wenn hingegen in einem oder mehre
ren der in die Sicherungseinrichtung einbezogenen Steuergeräte
(G₁ bis Gn) ein negatives Vergleichsergebnis (V1) und/oder (V2)
und damit ein unstatthafter Fahrzeuginbetriebnahmeversuch er
kannt wird, wird diese Information als gerätespezifisches Ver
gleichsergebnissignal (Ii) auf niedrigem, d. h. L-Pegel, an alle
anderen Steuergeräte weitergeleitet, und das Fahrzeugbetriebs
freigabesignal (B) nimmt in allen diesen Steuergeräten (G₁ bis
Gn) L-Pegel ein, was bedeutet, daß alle Steuergeräte (G₁ bis
Gn) bezüglich ihrer eigentlichen Fahrzeugbetriebsfunktion inak
tiv bleiben, so daß die Wegfahrsperre vollständig aufrechter
halten wird.
Ersichtlich erfordert daher eine Präparation des Fahrzeuges
durch einen Unberechtigten, der einen einmaligen Datencodeaus
tausch zwischen Fahrzeug und elektronischem Schlüssel (20) ab
gehört hat, zur Erzielung einer Fahrbereitschaft desselben mit
diesem abgehörten Protokoll den Austausch sämtlicher in die
Sicherungseinrichtung einbezogener Steuergeräte (G₁ bis Gn).
Denn wenn auch nur eines dieser Steuergeräte nicht ausgetauscht
würde, würde jedenfalls dieses den Manipulationsversuch mittels
seiner internen Vergleiche erkennen und durch entsprechend wei
ter aufrechterhaltene Sperrung seiner eigentlichen Fahrzeugbe
triebsfunktion die Wegfahrsperrfunktion für das Fahrzeug weiter
aufrechterhalten. So würde aufgrund der über alle diese Steuer
geräte (G₁ bis Gn) verteilt erfolgenden Erzeugung der Zufalls
zahlinformation (Z) ein nicht ausgetauschtes Steuergerät bei
spielsweise sofort den Ersatz der Zufallszahlteilinformations-
Verknüpfungseinheit (3) durch eine Festcodeeinheit, in der eine
einmal abgehörte Zufallszahlinformation abgespeichert wurde,
dadurch erkennen, daß, falls eine solche Festcodeeinheit über
haupt eine Zufallszahlinformationsrückmeldung besitzt, deren zu
diesem Steuergerät gehöriger Teilinformationsbeitrag jedenfalls
nicht mehr mit der vom Zufallszahlgenerator (10) dieses Steuer
gerätes erzeugten Teilinformation übereinstimmt. Außerdem müß
ten alle Austauschsteuergeräte mit dem oben beschriebenen
sicherheitseinrichtungsbezogenen Teil des Schaltungsaufbaus
versehen sein, da ansonsten ein nicht ausgetauschtes Steuerge
rät das Fehlen der betreffenden Vergleichsergebnisinformationen
von den anderen Steuergeräten erkennen würde. Mithin ist es für
einen Unberechtigten zum Zwecke eines Weiterbetriebs des Fahr
zeuges mit einem abgehörten Sende- und Empfangsprotokoll zwi
schen elektronischem Schlüssel und Fahrzeug erforderlich, sämt
liche in die Sicherungseinrichtung einbezogenen Steuergeräte
auszutauschen. Letztere sind jedoch so ausgewählt, daß ihr Aus
tausch insgesamt einen so hohen Manipulations-, Zeit- und Ko
stenaufwand bedeutet, daß er uninteressant wird, wodurch das
Fahrzeug vor unberechtigter Fremdnutzung sehr zuverlässig ge
schützt ist.
Aus der Beschreibung des obigen Ausführungsbeispiels wird er
sichtlich, daß der Fachmann weitere Ausführungsformen im Rahmen
der durch die beigefügten Patentansprüche festgelegten Erfin
dung vorzunehmen vermag. So sind selbstverständlich anstelle
der Zufallszahlinformation auch andere auf Zufälligkeit beru
hende Codeinformationen verwendbar. Selbstverständlich sind
auch anstelle des beschriebenen asymmetrischen Codierablaufs,
bei dem fahrzeugseitig eine Zufallszahl erzeugt, auf den
Schlüssel übertragen, dort codiert und zum Fahrzeug zurücküber
tragen und im Fahrzeug decodiert und mit der ausgegebenen Zu
fallszahl verifiziert wird, andere Codierverfahren möglich. So
kann beispielsweise auch ein symmetrischer Codierablauf gewählt
werden, bei dem die Codierung einer vom Fahrzeug generierten
Zufallszahl sowohl fahrzeug- als auch schlüsselseitig erfolgt
und beide Codes fahrzeugseitig verifiziert werden. Des weiteren
ist es möglich, in einem Teil der Steuergeräte nur das Verifi
zieren der Richtigkeit der Codierung und Decodierung der Zu
fallszahlinformation und nicht zusätzlich die Erzeugung einer
eigenen gerätespezifischen Zufallszahl nebst entsprechendem
Vergleich vorzusehen. In derartigen Steuergeräten entfallen
dann der Zufallsgenerator (10), der zufallszahlteilinforma
tionsvergleichende Vergleicher (11) und das anschließende UND-
Gatter (16), und das Ausgangssignal (V2) des übrigbleibenden
Vergleichers (15) wirkt direkt als gerätespezifisches Ver
gleichsergebnissignal (Ii), wobei dieses Signal dann direkt dem
UND-Gatter (17) und der Sendereinheit (25) zugeführt wird. Ana
log ist es möglich, in einigen der in die Sicherungseinrichtung
einbezogenen Steuergeräte nur die Verifikation der Richtigkeit
des spezifischen Zufallszahlbeitrages ohne Verifizieren der
Richtigkeit der vom elektronischen Schlüssel kommenden Zufalls
zahlinformation vorzusehen, wozu in diesen Geräten unter Weg
fall des Decoders (13) und des diesem nachgeordneten Verglei
chers (15) sowie des wiederum an diesen anschließenden UND-
Gatters (16) das Ausgangssignal (V1) des übrigbleibenden Ver
gleichers (11) als gerätespezifisches Vergleichsergebnissignal
(Ii) direkt der Sendereinheit (25) und dem nachgeordneten UND-
Gatter (17) der UND- Verknüpfungsstufe (24) zugeführt wird. Des
weiteren ist es - falls gewünscht - möglich, die gerätespezifi
schen Vergleichsergebnisinformationen (I1 bis In) in einer
einzigen, zentralen UND-Verknüpfungsstufe, die sich dann als
eigene Einheit außerhalb der Steuergeräte befindet, zu verknüp
fen und das erhaltene Resultat, d. h. die Fahrzeugbetriebsfrei
gabeinformation (B), jeweils wieder den Steuergeräten zuzufüh
ren. Das analoge Vorgehen ist auch bezüglich der Verifikation
der vom elektronischen Schlüssel kommenden Zufallszahlinforma
tion möglich, indem der Decoder samt anschließendem Vergleicher
als außerhalb der Steuergeräte gelegene, zentrale Bauteile an
geordnet werden, wobei dem Decoder eingangsseitig das Signal
vom fahrzeugseitigen Empfänger (5) zugeführt und das Decoder
ausgangssignal wiederum über den CAN-Bus den einzelnen Steuer
geräten zugeleitet wird. Anstelle der beschriebenen Verwendung
von Steuergeräten der fahrzeugelektrischen Anlage können
selbstverständlich auch andere fahrbetriebswichtige Fahrzeug
aggregate zur Bereitstellung der entsprechenden Funktion inner
halb der Sicherungseinrichtung herangezogen werden. Selbstver
ständlich können anstelle der beschriebenen bidirektionalen
Infrarotübertragungsstrecke auch für eine der beiden oder für
beide Strecken andere Übertragungsmedien wie z. B. Funk oder
Induktiv oder Ultraschall verwendet werden. Ebenso können
anstelle des beschriebenen CAN-Bussystems auch andere Bus
systeme verwendet werden.
Allen möglichen Ausführungsformen ist stets gemeinsam, daß über
mehrere Fahrzeugaggregate verteilt elektronische Einrichtungen
vorhanden sind, die nur gemeinsam die Erzeugung einer Zufalls
codeinformation bewerkstelligen können, welche an einen elek
tronischen Schlüssel übertragen, in diesem gemäß dem verwende
ten Codierungsalgorithmus codiert und wieder zum Fahrzeug zu
rückübertragen sowie dort decodiert wird, um die Benutzerauten
tifikation für das Fahrzeug mit hohem Schutz gegen unberechtig
te Fremdnutzung zu ermöglichen.
Claims (5)
1. Sicherungseinrichtung mit elektronisch codierter Zugangsbe
rechtigung für ein Fahrzeug, das mehrere fahrzeugbetriebsrele
vante Geräteeinheiten besitzt, mit
- - einem fahrzeugseitigen Sender (4) zum Senden einer fahr zeugseitig erzeugbaren Zufallscodeinformation (Z),
- - einer benutzerseitigen Einheit (20) zum Empfangen einer gesendeten Zufallscodeinformation, zum Erzeugen einer für die empfangene Zufallscodeinformation spezifischen Benut zercodeinformation sowie zum Senden der Benutzercodeinfor mation und
- - fahrzeugseitigen Benutzercodeauswertemitteln (5, 13, 15)
zum Empfangen einer Benutzercodeinformation (C′), zum Ex
trahieren der in der empfangenen Benutzercodeinformation
enthaltenen Zufallscodeinformation (Z′) und Vergleichen
derselben mit der zugehörigen fahrzeugseitig erzeugten Zu
fallscodeinformation (Z) sowie zum Erzeugen einer fahr
zeugbetriebsfreigebenden Information (B) nur bei positivem
Vergleichsresultat (V2),
dadurch gekennzeichnet, daß - - die fahrzeugseitig erzeugbare Zufallscodeinformation (Z) aus mehreren Teilinformationen (Z1, . . . , Zn; n größer 1) besteht, die getrennt durch jeweils einen Zufallscodeteil informationsgenerator (10) in zugehörigen von den fahr zeugbetriebsrelevanten Geräteeinheiten (Gib i=1, . . . , n) er zeugbar sind, und
- - eine Zufallscodeteilinformations-Verknüpfungseinheit (3) vorgesehen ist, welche eingangsseitig mit den zufallcode teilinformationserzeugenden Geräteeinheiten sowie aus gangsseitig mit dem fahrzeugseitigen Sender (4) gekoppelt ist und die in den angeschlossenen Geräteeinheiten erzeug ten Zufallscodeteilinformationen (Z1, . . . , Zn) in vorgege bener Weise zur Zufallscodeinformation (Z) verknüpft.
2. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die fahrzeugseitigen Benutzercodeauswertemittel mehrere gleichartige Decodierer (13) zum Extrahieren der in einer Benutzercodeinformation (C′) enthaltenen Zufallscodeinfor mation (Z′) beinhalten, von denen sich jeweils einer in einer fahrzeugbetriebsrelevanten Geräteeinheit (G₁, . . . , Gn) befindet,
- - die Zufallscodeinformation (Z) von der Zufallscodeteilin formations-Verknüpfungseinheit (3) zu den mit einem Deco dierer bestückten Geräteeinheiten übertragbar ist und
- - die mit einem Decodierer bestückten Geräteeinheiten je weils einen Vergleicher (15) zum Vergleichen der von der Zufallscodeteilinformations-Verknüpfungseinheit übertrage nen Zufallscodeinformation (Z) mit der durch den Decodie rer gewonnenen Zufallscodeinformation (Z′) beinhalten, wo bei die Erzeugung der fahrzeugbetriebsfreigebenden Infor mation (B) nur bei positivem Vergleichsergebnis (V2) in allen diesen Geräteeinheiten erfolgt.
3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Zufallscodeinformation (Z) von der Zufallscodeteilin formations-Verknüpfungseinheit (3) zu den mit den Zufalls codeteilinformationsgeneratoren (10) bestückten betriebs relevanten Geräteeinheiten (G₁, . . . , Gn) übertragbar ist und
- - jede mit einem Zufallscodeteilinformationsgenerator be stückte Geräteeinheit einen Vergleicher (11) zum Verglei chen der in dieser Geräteeinheit erzeugten Zufallscode teilinformation (Z1, . . . , Zn) mit der aus der übertragenen Zufallscodeinformation (Z) als zu dieser Geräteeinheit ge hörig erkannten Zufallscodeteilinformation aufweist, wobei die Erzeugung der fahrzeugbetriebsfreigebenden Information (B) nur bei positivem Vergleichsergebnis (V1) in allen diesen Geräteeinheiten erfolgt.
4. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
jede mit einem Zufallscodeteilinformationsgenerator (10) nebst
zugehörigem Vergleicher (11) bestückte fahrzeugbetriebsrelevan
te Geräteeinheit (G₁, . . . , Gn) auch mit einem Decodierer (13)
nebst zugehörigem Vergleicher (15) ausgerüstet ist, wobei die
Ausgänge der beiden Vergleicher mit den Eingängen einer nachge
schalteten UND-Verknüpfungseinheit (16) verbunden sind.
5. Sicherungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
die mit einem Zufallscodeteilinformationsgenerator (10) nebst
diesbezüglichem Vergleicher (11) und/oder einem Decoder (13)
nebst diesbezüglichem Vergleicher (15) bestückten fahrzeugbe
triebsrelevanten Geräteeinheiten (G₁, . . . , Gn) untereinander zur
Zuführung der Vergleichsergebnisinformation (I1, . . . , In) jeder
Geräteeinheit an alle anderen Geräteeinheiten verbunden sind
und jede dieser Geräteeinheiten eine UND-Verknüpfungsstufe (24)
zur Erzeugung der fahrzeugbetriebsfreigebenden Information (B)
beinhaltet, der eingangsseitig die Vergleichsergebnisinforma
tionen (I1, . . . , In) aller dieser Geräteeinheiten zuführbar
sind.
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