一种基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统的制作方法

本发明涉及汽车信息安全领域，具体为一种基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统。

背景技术：

随着汽车产业的发展，汽车与电子系统的结合越来越密切，RKE遥控门禁系统因其方便快捷的特点备受人们的青睐。但是由于早期RKE系统的解锁密钥固定不变，窃贼通过拦截解锁信号并进行简单的重播就能打开车锁。

对此车厂开发了新一套基于滚动码认证的RKE系统，其原理是编码器检测到按键输入,把系统从省电状态中唤醒,同步记数加1,与序列号一起经密匙加密后形成密文数据,并同键值等数据发送出去。由于同步计数值每次发送都不同,即使是同一按键多次按下也不例外。同步计数自动向前滚动,发送的码字不会再发生，实现每次解锁密文不同，以此达到防御重放攻击的目的。

但是，最近一款针对滚动码的破解装置被开发出来。这种名为“RollJam”的装置，是一种“万能遥控器”，是通过现代科技打造出来的电子版“万能钥匙”，它的工作具体是这样的：

1、车主在靠近车的位置按下电子钥匙的按钮，准备打开车门；

2、在附近暗处躲藏的小偷手持RollJam，发射信号干扰汽车的电子钥匙，使其失效；

3、因为无法打开，车主以为失效，于是继续按(人的本能)；但此时电子钥匙的编码并没有更换，只是根据车主的点击率来记录次数；

4、此时此刻，小偷手中的RollJam已经成功记录并复制了该车电子钥匙的编码；也就是说，RollJam已经变成了车主手里那把电子钥匙；

5、在不久后的某个时刻，小偷会使用RollJam当作电子钥匙来“偷车”了。

因此传统的滚动码密钥汽车门禁防护技术已经无法满足人们的安全需要，发明一种新的汽车门禁重放攻击防护技术很有必要。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有滚动码防护技术随机性低的不足，针对汽车门禁重放攻击的特点，提供一种结构简单，易于实施，难以预测的基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统。

图1是汽车门禁射频重放攻击原理图。针对该原理，本发明提出了新的汽车门禁重放攻击防护方法。本发明的技术实现方案是：一个基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统，它包括一个传统的汽车遥控钥匙，一个传统的汽车遥控门禁装置，两个计时装置，汽车遥控钥匙可以连接计时装置读取信息，汽车遥控门禁装置也可以连接计时装置读取信息，汽车遥控钥匙还可以与汽车遥控门禁控制器无线通信。所述汽车遥控钥匙带有供电装置，控制处理器，按键装置，RFID无线射频发射模块，发射天线。所述汽车遥控门禁装置带有供电装置，控制处理器，RFID无线射频接收模块，接收天线，车门锁。所述计时装置包括控制处理器，晶体振荡器。

本发明提供的一种基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统，需要在汽车遥控门禁装置和汽车遥控钥匙上加装计时装置，检测到车主完成锁车动作后汽车遥控钥匙与汽车遥控门禁装置同时向所加装的计时装置下达工作命令开始计时，计时装置将会向把每时每刻的时间信息传送给汽车遥控钥匙和汽车遥控门禁装置。当汽车遥控钥匙检测到锁车，开车等指令按键被按下时，它会将内部预存的序列号和计时装置传来的计时信息相结合进行加密形成密文并通过RFID无线射频模块发射出去。汽车遥控门禁装置的RFID无线射频模块接收到这一密文后，将会用相应算法解密出明文，并判断其中的序列号和计时信息的正确性然后执行相应动作。

本发明采用的技术方案与现有技术相比具有以下技术效果：

(1)本发明的汽车门禁重放攻击防护方法基于时间戳防护，相比现有汽车遥控钥匙滚动码加密机制随机性更强，难以预测，可防御类似RollJam破解装置的攻击。

(2)本发明的汽车遥控门禁装置可以通过对所接收的错误密文解密，拆分出和序列号结合在一起的计时信息并进行分析，检测出是否遭受重放攻击，并报警。

(3)本发明可以在每次锁车后重置计时装置，可以防止因计时装置中不同晶体振荡器之间的振荡频率的微小差别长时间积累后形成较大误差，最终导致汽车遥控钥匙与汽车遥控门禁时间信息不同步的情况发生。

(4)本发明的计时时间间隔选取可以根据需要的重放攻击防护性能和系统无线信号传输延迟改变，从而适应多种使用条件；计时时间起点可以选择任意标志车主离开汽车的动作，随机性更强，更难被破解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是汽车门禁射频重放攻击原理图；

图2是本方法的应用模型。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

一种基于时间戳的汽车门禁遥控钥匙射频重放攻击防御系统，包括汽车遥控钥匙，汽车遥控门禁装置以及计时装置。

所述汽车遥控钥匙包括供电装置，控制处理器，按键装置，RFID无线射频发射模块，发射天线。其中，供电装置用于为整个汽车遥控钥匙以及其他与之连接的装置提供电力支持；控制处理器不仅仅是一个简单的控制芯片，而是一个具有控制处理功能的单片机最小系统，用于指令的产生和接收判断以及内部数据处理，包括接收判断按键装置产生的命令电平，对汽车遥控钥匙所连接的计时装置发送工作或停止工作命令，接收计时装置传输的当前计时信息，序列号和计时信息的结合与密文生成，传输密文到发射模块等；按键装置与控制处理器相连接，用于将人的开门关门意图转化为电平信号传输给控制处理器；RFID无线射频发射模块用于将从控制处理器接收到的密文转换为无线电波向外发射出去；发射天线用于增强RFID无线射频发射模块所发射的无线电波，使汽车遥控门禁装置更容易接收。

所述汽车遥控门禁装置包括供电装置，控制处理器，RFID无线射频接收模块，接收天线，车门锁。其中，供电装置用于为整个汽车遥控门禁装置以及其他与之连接的装置提供电力支持；控制处理器同样是一个具有控制处理功能的单片机最小系统，用于指令的产生和接收判断以及内部数据处理，包括从接收模块接收汽车遥控钥匙发来的密文，对汽车遥控门禁装置所连接的计时装置发送工作或停止工作命令，接收计时装置传输的当前计时信息，按照解密算法将密文解密成明文，判断明文中的序列号和计时信息的正确性，向车门锁发送开锁或者上锁指令；RFID无线射频接收模块用于接收从汽车遥控钥匙发来的无线电波，并将其转化为密文发送给控制处理器；接收天线用于增强RFID无线射频接收模块的接收能力；车门锁是汽车遥控门禁装置中的执行机构，用于根据控制处理器的命令执行相应动作。

所述计时装置包括控制处理器，晶体振荡器。其中控制处理器同样是一个具有控制处理功能的单片机最小系统，用于指令的产生和接收，包括接收汽车遥控钥匙和汽车遥控门禁状指发来的工作或停止工作指令，读取晶体振荡器的振动次数计算时间，按照时间生成计时信息并传输；晶体振荡器是一种利用压电效应制造的常见计时元件，用于向控制处理器出入计时电信号。

图2所示是本方法的应用模型，当车主按下汽车遥控钥匙的锁车按键，按键装置产生相应的锁车电平信号，汽车遥控钥匙内的控制处理器接收到此电平信号后可以识别出是锁车按键触发，于是向无线发射模块传输锁车密文的，同时对计时装置发出工作指令，随后计时装置开始计时，并将计时信息传输至控制处理器，无线发射模块将接收到的锁车密文转换为无线电信号，并经过发射天线的增强后向外发射。如果汽车遥控门禁在这个信号的有效范围内，将可以通过接收天线获取锁车无线电信号，然后由无线接收模块将此信号转换成锁车密文再发送给汽车遥控门禁处理控制器。控制处理器会用与汽车遥控钥匙加密密文方法对应的解密算法将密文解密成可以识别的锁车指令，然后向汽车遥控门禁的计时装置发送工作命令，开始计时，同时控制处理器向汽车门锁下达锁车指令。此时汽车遥控钥匙和汽车遥控门禁所连接的两个计时装置已经开始同步计时，每个时刻的计时信息是一致的。

当车主按下汽车遥控钥匙的开锁按键，按键装置产生相应的开锁电平信号，汽车遥控钥匙内的控制处理器接收到此电平信号后可以识别出是开锁按键触发，于是将开锁信号与当前控制处理器内的计时信息接合并加密，然后向无线发射模块传输开锁密文，密文通过无线发射模块的转换经过发射天线放大以无线电信号的形式向外发射。汽车遥控门禁的接收天线将此信号接收然后传输至无线接收模块转换成开锁密文，密文被传输到汽车遥控门禁控制处理器通过解密算法解密，然后控制处理器会判断计时信息是否匹配无误，随后才会向汽车门锁发出解锁指令。

本方法中如果汽车遥控门禁装置接收到了重放的开锁信号，将会比对信号内的开锁指令和计时信息，由于信号是从汽车遥控钥匙录制的，那么开锁指令一定是正确的，但是录制信号的动作一定是在过去发生的，此信号中的计时信息一定是“过期”的计时信息，通过对比此计时信息和汽车遥控门禁装置当前的计时信息，可以保证汽车遥控门禁不被重放信号“欺骗”，还可以通过判断信号内开锁指令和计时信息是否都是正确的来判断是否受到重放攻击，以此作出警报。

在汽车门禁的开锁过程中，遥控钥匙发出开锁信号与遥控门禁接收信号的时间差很小，所以本方法可以选择比较小的计时间隔以加强重放攻击的防御能力。例如选择1秒为计时间隔，窃贼不可能在一秒内完成信号的录制和重放：当车主在汽车旁边遥控锁车，车主在1秒内一定还没有远离汽车，窃贼无法在车主没有离开时就偷车；当窃贼通过偷偷按下车主的钥匙录制解锁信号，他从车主的位置到汽车的位置需要花费的时间一定超过1秒，所以窃贼也没法通过这种方式偷车。

本发明实施简便，应用性强，能够很好地帮助汽车门禁抵抗重放攻击。在滚动码防护方法已经被破解的现在，只有基于时间戳的防护才有效果。而且本发明后续开发性强，在进入物联网时代后，汽车遥控钥匙和汽车遥控门禁装置都不需要加装计时装置，它们可以直接从互联网获取时间信息，因此本发明的研究前景非常深远。