NFC 汽车钥匙方案介绍


NFC 汽车钥匙的市场潜力吸引了不少厂商的加入,不乏各个行业内的巨头们。今天在谈技术问题和趋势预测前,先通过意法半导体(ST)的案例和大家一起来了解一下 NFC 汽车钥匙方案包含哪些有机组成部分。

 

  • 系统框图:设备与车辆之间是如何相互验证的?


 
图 | ST“数字钥匙系统 - 安全 NFC 汽车钥匙”方案系统框图

 

  • 器件总览:那些核心器件都有什么特色?


 
图 | ST“数字钥匙系统 - 安全 NFC 汽车钥匙”方案核心器件表


直击 NFC 汽车钥匙方案中的那些“担忧”

 

  • 可靠性:通信干扰与强磁场环境怎么破?


我相信很多小伙伴和我的想法是一致的,对 NFC 汽车钥匙的便捷性从来没有怀疑过,但是对在使用过程中的通信干扰存在疑惑,包括 NFC 汽车钥匙系统对手机通信的干扰,也包括手机对 NFC 汽车钥匙系统的干扰。此外,在生活中或多或少会接触一些强磁场的环境,NFC 汽车钥匙系统能否坚挺地工作,不受影响?


 
图 | ST 安全微控制器产品市场经理汪浩先生


借着受邀参加 ST 2020 年慕尼黑上海电子展专访的机会,采访到了数字钥匙系统方面的专家,安全微控制器产品市场经理汪浩先生。他告诉笔者,NFC 近场通信的频率是 13.56MHz,而移动电话或者其他通讯设备的通信频率通常都要达到数百兆至数千兆,两者的工作频率范围不同,也就不会产生互相干扰的现象。


而针对强磁场的干扰问题,汪浩则很坦诚地表示,强磁场确实会对 NFC 的正常工作带来影响,但这样的场景并不多,除了用户主动避免在强磁场区域停车外,在 NFC 汽车钥匙的芯片和系统设计中遵循一定的规范和标准,做足可靠性测试,可以在一定程度上减少这类问题的发生,但在逻辑上并不排除 NFC 钥匙在强磁场环境下失效的可能。

 

  • NFC 汽车钥匙安全吗?黑客中继攻击怎么破?


在互联网的世界里,黑客的网络攻击总是无孔不入。NFC 汽车钥匙方案在一定程度上可以归属为物联网的产物,一旦物联网受到攻击,后果相比互联网只会是有过之而无不及,因此,安全成为大家关心的另一个焦点。


当问及“在近场通信中,如何看待黑客采用某种信号增强器放大连接信号,让安装在汽车门把手上的读卡器误以为车主就在汽车旁,而产生误开关的现象?”时,汪浩的回答打消了笔者的顾虑。他说,为了安全起见,设计过程中,在关联安全的每一个环节上都必须要遵从适当的安全协议和标准,这是一种系统级的安全解决方案。


大家都知道,使用 NFC 汽车钥匙时,需要将密钥卡(可以是智能卡 / 密钥卡、NFC 手机等,下面统称为密钥卡)靠近车把手的读卡器,在近距离范围内,通过电磁感应的物理原理,密钥卡从读卡器获得能量后实现电源供电,从而触发汽车门解锁等反应。话外之意,即使手机没电也是能正常工作的。同时,门解锁的过程又是一个相互认证的过程,即汽车对钥匙卡通过加密算法的相互认证来确保卡是一张合法的卡后才会去实现车门的解锁。


 
图 | ST“数字钥匙系统 - 安全 NFC 汽车钥匙”方案演示


就 ST 而言,通过在智能卡 / 密钥卡、智能手机等移动设备和汽车网关单元中加入 ST31、ST54、ST33 等车规级的安全芯片(EAL5+CC 认证),即在这些硬件加密加速器的基础上,从物理和电气层面实现抵抗攻击的防篡改功能,保护敏感信息。


解读 NFC 汽车钥匙趋势几何?


关于 NFC 汽车钥匙的趋势发展,汪浩也给到了一些他的解读,笔者认为这些观点均比较中肯,并无软推感,下面我们一起来了解一下。

 

  • 新风尚以上,标配未满


“近日像特斯拉、比亚迪这类整车厂,苹果、华为等手机厂商都在力推 NFC 汽车钥匙方案,在这些行业巨头的引导下,NFC 汽车钥匙方案一定是未来的一个新风向,但标配与否?就像手机中的 NFC 模块是否会成为标配一样,那目前为止还不是,只有一些高端手机才会将其设为标配。因此,NFC 汽车钥匙是否将成为标配,还得要看市场的接受程度和推广力度。”汪浩如是说。


既然不一定是标配,那一定会有一些车子出厂时不带该功能,或者说某些现有车主对该应用很感兴趣的情况也是存在的,关于个人改装或增设的问题,笔者也向汪浩先生进行了求证,他给出的回复是,“以 ST 的 NFC 汽车钥匙为例,它是一个系统级的解决方案,结合了标准化的专用接口、密钥管理平台和一些重要功能,并不是一个单一的产品,必须是汽车制造商专有或是在汽车出厂前内置在车内的,所以作为现有车主是没有办法通过个人改装或增设来实现这个功能的。”

 

  • 标准品还是定制化?


“以 ST 为例,整体方案是在 2019 年第四季度推出的,那是一个具备基本功能的大致方案,具体到某款车型或某个品牌需要实现怎样的功能,还需要进一步去沟通与确定,因此是一个定制化的过程。”汪浩表示。


定制化发展到一定程度就容易出现碎片化,关于这个问题是如何解决或者说是如何打算的,汪浩补充道:“不可否认,碎片化的可能还是存在的,因为不同车企或手机厂商的需求不同,定制化总是无法避免。因此,在方案提出的时候就会去遵循 CCC 规范,车企和手机厂商也会遵循这个规范,如此一来,将来改变的东西就会相对少一点。”


“ST 的目标是系统方案商,主要服务对象也是这些 Tier1 厂商(包括 FAE,暂时并没有面向普通玩家开放的打算),目前 NFC 汽车钥匙方案架构已定,未来方案升级重心会放在芯片级升级上面,这些都能在一定程度上减小碎片化发生的概率。”


听到这里,小伙伴们是否对具体定制化的需求有所困惑?这里汪浩先生也举了一个简单而典型的例子,帮助大家理解。


“有的车厂面向的客户是我们的老百姓,而有的车厂面向的客户是租车公司,对钥匙分享的需求程度不同。我们老百姓的手机钥匙分享对象往往是我们的家人、朋友,功能比较简单。但是租车公司的需求不仅如此,他需要能够设置手机钥匙分享的权限、时间额度,提前将这些信息统计好放在系统的数据库中,然后通过空中下载的方式发到客户的手机上,实现对车子的交钥匙控制。”

 

  • 车联网联盟(CCC)与行业标准演进


CCC 车联网联盟开发了一个标准化的数字钥匙生态系统,在考虑到隐私保护的基础上实现对移动设备的认证、存储和共享,这样的车辆数字钥匙,即使是在智能手机电量不足时也可保证安全工作。目前使用的这个规范是 1.0 阶段的,2.0 阶段的规范刚发布没多久,汽车 OEM 或手机制造商何时开始全面实施 2.0 阶段的规范,时间点还不大好说。此外,3.0 阶段的规范据说也在定制之中,很大程度上会将蓝牙及 UWB 即精准定位加进去。


写在最后


“NFC 的技术和标准已经很成熟了,从技术实现的角度来说并没有什么难点,需要的只是时间的发酵。具体来讲,未来 1~2 年内 NFC 汽车钥匙方案的推广难点在于产业链的整合,不光是芯片供应商,还有设备供应商、系统集成商、车厂,还包括一系列的服务供应商,如何将整个产业链整合起来,才是最大的难点。” 汪浩如是说。


他还补充道, “站在 ST 的角度,解决该难点的切入口是与 Tier1 车企供应商加强合作,从需求到推广,相互协作,培养最终消费者的消费习惯。而相比其他竞争者而言,ST 的优势在于其产品线非常丰富,提供的是一站式解决方案,从读卡器、安全芯片、车规级 MCU 到系统平台,从物联网安全、小封装到低功耗,ST 都能游刃有余。”

 

更多关于慕尼黑上海电子展的原创文章,请点击与非原创之《慕展 2020》