CCC 3.0車輛無鑰匙進入系統(tǒng)實現(xiàn)System Architecture

隨著各種無線連接技術(shù)的發(fā)展以及汽車連接聯(lián)盟數(shù)字鑰匙3.0版(Car Connectivity Consortium Digital Key Release 3.0以下簡稱CCC3.0)規(guī)范的發(fā)布，智能手機變成全數(shù)字汽車鑰匙的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)確定。

本文將通過對車輛數(shù)字鑰匙CCC3.0 標(biāo)準(zhǔn)逐步學(xué)習(xí)，將在后續(xù)學(xué)習(xí)中基于NXP BLE芯片KW38/KW45的評估板和SDK，以及UWB和 Secure Element逐步不完全實現(xiàn)CCC3.0 demo。

一、CCC3.0標(biāo)準(zhǔn)對比CCC2.0標(biāo)準(zhǔn)

CCC2.0 標(biāo)準(zhǔn)中，利用NFC近場非接觸通信技術(shù)，提供手機數(shù)字鑰匙與車輛端的安全模塊（Secure Element）進行數(shù)據(jù)交互的通道，以實現(xiàn)車主認證（Owner Pairing)標(biāo)準(zhǔn)傳輸(Stand Transaction)，快速傳輸(Fast Transaction)等流程。

CCC3.0 標(biāo)準(zhǔn)作為CCC2.0 標(biāo)準(zhǔn)的補充，強制保留對NFC技術(shù)的支持作為向CCC2.0標(biāo)準(zhǔn)兼容備份的解決方案，除此外還增加了以下功能：

增加BLE無線通信技術(shù)，BLE 可替代NFC作為安全模塊數(shù)據(jù)交互的通道，同時承擔(dān)協(xié)商UWB安全測距的會話參數(shù)，提供UWB首次安全測距時間同步機制，可以提供RKE遠程控制, 啟動/閉鎖引擎等功能實現(xiàn).

增加UWB安全測距功能，通過實施UWB連接來增加無鑰匙進入和位置感知功能，可以帶來更好的用戶友好體驗。

CCC3.0通過BLE將端到端安全性從手機的安全元素擴展到汽車的安全元素。通過加入UWB無線連接技術(shù)，建立安全測距會話，測距密鑰來源于安全地存儲在Secure
Element中的數(shù)字密鑰，測距密鑰具有有限的生命周期，縮短攻擊者可用時間窗口進而提供安全的測距。

二、數(shù)字鑰匙系統(tǒng)架構(gòu)

CCC3.0 中提供的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖1所示，除了車主鑰匙端（手機或?qū)嶓w鑰匙），車輛端，朋友鑰匙設(shè)備，車主鑰匙OEM服務(wù)器，車廠OEM服務(wù)器，朋友鑰匙OEM服務(wù)器，鑰匙追蹤服務(wù)器外，還增加了 中繼服務(wù)器，它的出現(xiàn)是為了不同的鑰匙OEM廠商，提供分享密鑰服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)接口。

CCC 3.0標(biāo)準(zhǔn)在圖1架構(gòu)中，規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)接口的鏈路，即圖中實線部分，而對于虛線顯示的私有接口或通用接口鏈路在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之外。以下是各個鏈路的功能：

鏈路（1）：該鏈接提供了一個安全的車輛與車廠OEM服務(wù)器間的通信通道，并且完全由車廠OEM控制。

鏈路（2）：該鏈接提供了一個安全的車主設(shè)備與車主OEM服務(wù)器間的通信通道。

鏈路（3）、（4）、(11)、(12)：CCC3.0標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)鏈路，用于車輛與設(shè)備進行通信，以進行車主配對、車輛閉鎖/解鎖和發(fā)動機啟動等功能?？梢赃x擇在NFC連接的情況下，通過鏈路(3)、(4)實現(xiàn)這些功能；或者在BLE/UWB連接的情況下，通過鏈路(11)、(12)實現(xiàn)這些功能。

鏈路（9）、（10）：分別提供車主手機設(shè)備和朋友設(shè)備與汽車OEM服務(wù)器的專有接口，以提供與車廠OEM服務(wù)器的通信。

鏈路（2）、(6) 、(7)、(8)、（13）、（14）：通過這幾條鏈路，車主手機設(shè)備可以與朋友設(shè)備共享數(shù)字鑰匙。手機OEM服務(wù)器負責(zé)管理數(shù)字鑰匙小程序的生命周期，并通過(2) / (7)更新車主/朋友手機中的必要證書；除此外也可以使用（13）、（14）通過中繼服務(wù)器交互。車廠OEM服務(wù)器和（車主/朋友）手機OEM服務(wù)器之間的通信鏈路(6)和(8)用于交換服務(wù)器的證書、密鑰共享、密鑰跟蹤、密鑰終止和通知。

鏈路（5）：密鑰追蹤服務(wù)器為可選服務(wù)器，鏈路（5）提供了車廠OEM服務(wù)器到密鑰跟蹤服務(wù)器的連接，以管理用戶賬戶，追蹤注冊車輛的所有已驗證的數(shù)字鑰匙，從而保護存儲信息的隱私。

三、數(shù)字鑰匙系統(tǒng) Demo

CCC3.0 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字鑰匙系統(tǒng)架構(gòu)是一個完整的數(shù)字鑰匙生態(tài)系統(tǒng)，搭建完整的需要多方合作，耗費大量資源，因此使用KW45實現(xiàn)的demo，將功能簡化，以達到參照demo 學(xué)習(xí)的目的。KW45的SDK中提供了CCC3.0的BLE例程，其僅實現(xiàn)了BLE基礎(chǔ)部分功能，demo將在例程上實現(xiàn)更豐富功能。

3.1 車輛端硬件結(jié)構(gòu)

作為主/從節(jié)點的KW45評估板通過SPI與UWB（NCJ29D5）評估板相連，并控制外部LED作為實時顯示車輛狀態(tài)的輸出。SE節(jié)點端KW45通過SPI與SE(SE051或NCJ38)評估板相連。節(jié)點間通過CAN 總線相連。

3.1.1 主節(jié)點提供以下功能：

1). 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通路BLE <-> CAN-FD <->SE，作為SE交互數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，實現(xiàn)車端SE與手機數(shù)字鑰匙端的安全信息交互，從而支持車主認證等過程

2). 配置UWB，啟動安全測距

3).

實現(xiàn)與手機端UWB時間同步，通過CAN 總線控制從節(jié)點啟動UWB測距

4).收集從節(jié)點UWB測距信息,并通過BLE轉(zhuǎn)發(fā)到手機端

3.1.2 從節(jié)點提供以下功能：

1).配置UWB,啟動安全測距

2).接收主節(jié)點控制啟動UWB

3).測距結(jié)果通過CAN傳輸給主節(jié)點

3.1.3SE節(jié)點提供以下功能：

BLE <->CAN-FD <->SE數(shù)據(jù)通路，SE端點數(shù)據(jù)

3.2 手機端顯示界面

手機端實現(xiàn)車主認證，UWB安全測距的會話參數(shù)協(xié)商，BLE對UWB時間同步機制，通過車輛端回傳的距離信息，顯示手機位置距離信息。

審核編輯：劉清