芝麻開門-科學人雜誌
科技解剖室

芝麻開門

2005/01/31 菲謝蒂(Mark Fischetti)
車用遙控器中安裝的微處理器,每按一次密碼就會變更,所以不會開到別人家的車門。

重點提要

車用遙控器中安裝的微處理器,每按一次密碼就會變更,所以不會開到別人家的車門。

你剛踏出一家門庭若市的商店,拿著遙控鑰匙(key fob)朝著擁擠的停車場,按下按鈕。「嗶啵!」你的車門鎖打開了。車子怎麼認得出你是主人?怎麼不會開到別的車門?


大多數新車都配有所謂的遙控免鑰匙開關。製造商在每輛車子及其專用鑰匙中,安裝了一種微處理器,能透過某種演算公式產生一組密碼,每按一次按鈕,密碼就變更一次。每輛車的密碼演算公式都是獨一無二的,因此我的鑰匙不會開到你的車門。


目前開啟車庫大門的系統,也是運用類似的原理。美國亞利桑那州昌德勒市的「微晶片科技」公司產品行銷經理杜文哈吉表示:「這套系統已經運作了10年,事實證明非常安全。目前尚未發現任何有效的破解方法。」目前美國大多數的汽車遙控鎖,都使用這家公司所設計出的「密碼產生處理器」。


這項成功帶來了更大的便利和保障。在「被動式免鑰匙開關」這套系統中,當駕駛人站在車門邊準備拉起門把的時候,車內的收發器便會對放置在駕駛人皮夾或手提袋(例如挽在手臂上的購物袋)內的鑰匙或卡片進行密碼比對。而「防啟動系統」則會等到鑰匙插入點火器、且鑰匙上頭的晶片所提供的密碼與點火器外殼內側的晶片密碼相符時,才會讓車子發動。在歐洲,某些國家已經規定新車要裝設防啟動系統,他們的汽車竊案也因此下降了50%以上。


防啟動系統和被動免鑰匙開關之間,以相當低的125kHz頻率進行訊號傳輸。而遙控免鑰匙系統使用的頻率則高出許多,如美國和日本所使用的典型頻率315MHz,某種程度上能夠掃過停車場或是屋前的草坪。而根據加州森尼維耳市的積體電路製造商「美心積體」的業務經理馬克丹西恩的說法,歐洲製造商已經在使用433MHz的頻率了,「但是他們正往868MHz發展,因為較低的頻段快要塞爆了。」全球每年大約新增200萬個免鑰匙開關,讓這個頻段越來越擁擠。



在汽車製造商所設計出的汽車接收器和遙控鑰匙中,都配有一套演算軟體;軟體每運算一次,便會產生一個組獨特的32位元數字。這個數字是根據事先裝置現有的模式所運算出來的,而決定這套模式的公式,則是該輛汽車和遙控鑰匙之間所特有,因此這部車的遙控鑰匙開不了另一部車的車門。


當駕駛按下車鑰匙上的按鈕,它便會傳輸一個64位元的資料封包。接收器收到的封包,包含了一串數字、一個新密碼,以及一個命令(開門!)。如果這串數字相符,接收器便會產生一個新密碼。如果這兩個密碼也相符,接收器便會將命令傳達給汽車控制器,把門打開。這個數字是以加密編碼技術所產生的,因此就算小偷企圖以無線電掃描器攔截傳輸訊號,還是無法解碼。


要是在距離汽車太遠的地方按下按鈕,第二次再按時,會依據模式,更進一步產生新的密碼,而不是接收器將產生的數字。接收器會等待車主再次按下按鈕,如果傳來的數字,符合接收器以公式運算後的預期結果,接收器便會確認這個鑰匙是正確的鑰匙,然後更新它的記憶資料,下達指令。
被動免鑰匙開關

當駕駛拉起車門門把,車子的收發器會傳送一道無線電訊號,偵測在車門1.5公尺的範圍內是否有智慧鑰匙。如果有的話,收發器會產生一個密碼,並等候鑰匙回應。要是回傳的密碼符合,收發器會告訴汽車的控制器,可以開鎖啦!

防啟動系統

駕駛將鑰匙插入車子的點火器。此時線圈會產生一個磁場,使鑰匙的轉頻器產生感應電流。點火的微處理器會產生一個密碼,如果鑰匙轉頻器產生的密碼與之相符,控制器就會允許點火器啟動。

◆車胎當車子胎壓太低時,會導致車子失去控制或是爆胎。美國聯邦法最近規定,新的車輛必須要配備胎壓偵測系統。最佳的選擇就是,將偵測器設在活門桿後方、車胎內側的傳送器中,這個方法現在已經正在使用。如果壓力低於建議胎壓的75%,傳送器中以電池驅動的無線電發送器,便會對車子裡的電腦發出警告訊息,並且在儀表板上亮起警示燈。


◆車庫第一個用來打開車庫門的遙控器「鑰匙」,出現在1950年代。以單一頻率送出簡單的「開」或「關」指令。但隨著這種鑰匙系統逐漸普及,當他們要把車子開出來,也把鄰居家的門給打開了。1970年代,遙控器鑰匙和車庫門的控制器都各有一個八隻腳的積體電路開關,這種開關能提供256種不同的密碼,但同一組鑰匙和控制器之間密碼是相同的。情況看來是比之前好一些,不過仍不太安全。現在開關系統使用的電子運算法,與汽車遙控鑰匙相同;32位元的密碼,能提供超過40億種的組合。


◆居家有些住家現在配有免鑰匙的嵌鎖,可以用遙控鑰匙來控制開關。一般以亮著紅燈來表示門鎖上了。這樣一來,就不會在滿手東西的情況下還要狼狽地找鑰匙,或是暗中摸索鑰匙孔了。唯一要注意的是,藏在花盆底下的備用遙控鑰匙,按鈕可不要被壓到啦。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2005年第36期2月號】


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