基於RFID技術的Keyless車用免鑰匙系統設計

BMW的多功能smart key設計，亦可用來進行電子支付。BMW

汽車的電子設備中，除了ECU與行車電腦關乎全車的運行關鍵外，另一個開發重點即為汽車的防盜保全設計，在汽車防盜保全的設計領域中，傳統靠晶片鑰匙的設計方式目前已漸漸被RFID整合的Keyless技術所取代，達到更全面的車輛防盜效果…

汽車防盜的第一道關卡，其實就是車門的門鎖與引擎發動的鑰匙系統，早期採取傳統的金屬鑰匙搭配鎖具來保全車輛的車門與電門，但傳統鑰匙容易遭受複製或破壞，無法有效發揮防阻竊賊的作用。

在車輛防盜導入電子科技之後，目前主流的應用方式是採取雙重或多重的電子門鎖進行車門上鎖、開鎖與電門開啟動作，為了便利使用，在遙控門鎖的無線技術方面，刻意增加了遙控信號傳送距離，也能提供遠距尋車、啟/閉車門的功能。

但這種利用遙控無線技術搭配晶片鑰匙的防盜技術，大多仍搭配傳統金屬鑰匙，形成雙重防護機制，但實際上對於竊賊而言，金屬製的傳統鑰匙早已不具阻擋作用，也不再是車輛是否容易盜取的關鍵，車輛製造商必須思考，加強電子化的防盜技術層次，讓車輛防盜的設計更具實用價值。

RFID與Keyless技術

RFID的中文名稱為「無線辨識系統」(Radio Frequency Identification)，是一種非接觸式的自動識別系統，由於RFID為利用無線電波傳送識別資料，多數架構是由1組射頻識別系統，利用標籤(Tag)與讀卡機(Reader) 組成。

RFID的系統標準依感應距離差異，對應的技術也會略有不同，例如，ISO 14443A/B為超短距離應用智慧卡(Proximity coupling smart cards)標準，此標準所定義的支援讀取距離(reading distance)7~15公分之短距離非接觸智慧卡應用功能，為透過13.56MHz運行，由於距離較短，其安全性較高(因為訊號交換較不易受外界側錄)，適用於車室內的引擎啟動認證。另ISO 15693為短距離智慧卡(Vicinity coupling smart cards)標準，此標準定義讀取距離可達1公尺，採行頻率為13.56MHz，由於成本較ISO14443低廉，此架構多用於出入門禁、出勤考核的打卡數據蒐集。

多數的Tag設計是不需電池，但Tag本身裝設有電路與線圈。由於Reader進行讀取前會發出間歇無線能量，透過Tag上的線圈無線收集、轉換成運行電力驅動RFID晶片，而Tag標籤的電路即可採短距、無線的方式與Reader交換訊息。檢視Tag設計，基本上即為1片矽晶片加裝天線的集合體，再以玻璃或塑料組件封裝成卡片或鈕扣型式，而當系統需要交互認證訊息時，透過驅動晶片進行識別，其間整個資料交換、資料核對的程序均不需人工介入，自然可以達到最佳的資料驗證安全性，尤其是經手付款驗證方面，更能防堵有心人側錄破解。

觀察Tag的卡片實體設計，會發現RFID擁有相對較高的惡劣環境耐受度，尤其是在高度油漬污染、高塵量等環境，RFID具備極佳的資料核對與驗證優勢。RFID的用途相當廣，常見於工廠的料件管理、識別，也有用於寵物的身分晶片識別，而在汽車的應用方面，除了車廠料件管理，商品化的部分則以Keyless無鑰匙身分認證機制之車門開啟與引擎啟動應用為多。

整合Keyless應用 更具實用價值

以往的車輛設計，必須利用金屬鑰匙進行用車者的身分認證，但傳統鑰匙利用機械式認證方式，被複製的難度不高，而後發展出整合晶片鑰匙與車輛電腦系統驗證鑰匙合法性的機制。早期晶片鑰匙多由各廠自行尋求解決方案，但為求功能完善並整合更多功能，導入RFID技術的產品開發模式，不僅可以解決車鑰的合法性認證，加上RFID金鑰不易被破解、複製的優異特性，可強化整個車鑰合法認證的機制，甚至還可自工業標準的RFID架構往外延伸，提供隨身車鑰整合小額支付、電子錢包等加值應用。

目前全球多家汽車電子廠商均擁有自家的無鑰匙技術，例如Siemens、Valeo、Tokai Rika、Bosch、Delphi等，技術底層與概念大同小異，關注的整合應用大致類似。

以德國大廠Mercedes Benz、BMW的Keyless Go系統為例，當用車者持有內含感應晶片之Smart Card靠近車子，約略數公尺，車門即可感應卡片並運行後續機制。而後又有業者嘗試將生物辨識技術與智慧卡認證機制進行整合，其中指紋辨識的Keyless方案相當多，如Siemens、Delphi均有相關產品，但生物特徵的辨識能力考驗較多，例如感應位置差異、手上沾有髒污、手汗/潮濕...等狀況，都有可能讓辨識結果失真，影響車主的使用感受。

目前Keyless免鑰匙系統，基本款的運作機制必須搭配遙控鑰匙，與原本的車輛無線遙控器進行整合，尤其是在進行遠端遙控車門啟閉時，Keyless系統還必須能透過車門遙控傳遞安全認證碼，以確認合法使用鑰匙遙控車門，由於採用RFID的晶片密碼認證，自然可以避免認證數據遭無線側錄、複製。

加/解密設計需合理化  提升防護效果

防盜設計者與竊車者，兩者是處於對立面，防盜設計者試圖透過更強的加密技術避免車輛遭竊，而竊車者則會採取不斷嘗試錯誤的模式進行破解，在傳統的思維下，利用更多位元的加密字串，似乎是個較安全的防護措施，但實際上提升加密複雜度，對於系統設計而言，會造成字串解密的運算負荷，讓解密時間拉長、成本增加，甚至影響使用品質，密碼的長度應該採取適當的防護等級，以提供務實的防護效果。

實務的設計其實可以利用64bit或128bit進行加密演算，而在傳輸溝通時設置數組rolling code encrypting滾動式的密碼金鑰更換方式，讓密鑰的變換頻次可以達到接近無窮大的程度，大幅降低Keyless系統遭有心人破壞的機率。