汽车无钥门禁系统设计及动态密钥机制下AES算法研究

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随着汽车行业信息化技术的不断发展,越来越多的汽车装置开始倾向于采用无线控制和被动式控制。无钥门禁系统(PKE)技术应运而生,PKE是一种基于射频和低频双向通信的交互式系统,它在对第一代产品遥控钥匙(RKE)单向射频通信的基础上进行智能化升级,所以也称为智能钥匙。作为近些年汽车电子业研究的热点之一,它将引领汽车文化走向科技化和智能化的方向,该系统即将成为未来汽车的标准配置。
　　文章首先分析和调研了PKE系统的国内外研究情况和该套系统的发展趋势,发现国外在该项技术上有相对领先的研发方案和技术产品。主要几大半导体芯片供应商如MICROCHIP、TI、Atmel、飞思卡尔、NXP等公司都针对该系统提出了自己的设计方案。而由于技术保密和研发成本问题,国内汽车业对该系统的研发还不够完善。仅有比亚迪汽车公司的少数高端车型装配该系统,而江淮和奇瑞汽车公司也仅仅只有部分车型试装该系统。所以对PKE系统的自主研发和设计是亟需解决的问题。
　　随后文章系统的介绍了PKE系统中各个功能模块的硬件架构并根据系统功能定义设计软件流程,对系统中的关键技术和问题进行了详细地分析,以此得出结论,PKE系统的安全防盗性最主要是由其射频通信中安全加密算法得以保证,后对PKE系统市场上的主流安全加密算法进行比较和分析,最终鉴于AES算法的高安全性和强抗攻击能力,本文提出了一种基于动态密钥机制的AES算法,并给出了系统通信中低频和射频报文的帧格式,以及整个系统各个功能模块相互之间通信的认证过程。
　　本设计基于Atmel公司的AVR系列单片机,整个系统实现了低功耗和高效率的数据传输功能。系统可靠性得以保证的同时,对射频通信中的身份认证协议进行重新设计和定义,利用单向散列函数对AES算法中的固定初始密钥进行动态更新,有效弥补了传统协议中固定密钥存在密钥泄露风险的不足。建立密钥更新机制,引入同步窗口以及采用双重身份认证,力求提高整个系统的安全防盗性能。
　　最后,在QT环境下进行系统功能验证并利用Atmel Corp软件通过UI界面展示整个系统的工作情况。对系统的能耗性和动态密钥机制下AES算法安全性进行测试和分析,表明本文提出的对AES密钥的改进安全有效,设计的系统在功耗和可靠性等关键性能各方面均能满足基本要求。

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作者
蒋少华;
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作者单位

合肥工业大学;

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授予单位合肥工业大学;
学科信息与通信工程
授予学位硕士
导师姓名丁志中;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类无线电电信设备;密码的加密与解密;
关键词
汽车无钥门禁系统; 单向射频通信; 安全加密算法; 动态密钥机制; 身份认证协议;

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