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固定码、滚动码及优劣分析

固定码、滚动码及优劣分析
固定码简介:知道固定码的人很多,但可能很多人并不熟悉固定码的原理,下面先以四 键遥控器做一些简单的介绍。在固定码系统中,主机依靠无线配件的地址信息(就是一组数 字编号)来区分不同的无线配件。如果两个无线配件的地址相同,主机就把它们当作是同一 个无线配件。在一个固定码的四键遥控器中,一般有 8 位地址可以由用户设置,每位地址可 以选择 3 种状态--即 0, 或悬空。 1 这样在不重复的情况下, 总共可以有 3 的 8 次方, 6561 即 个地址。工厂一般在遥控器里有 8 排跳针,可以把遥控器的地址设置成这 6561 个其中的一 个地址。 在自动对码系统中, 主机收到这些信息会和以前加入的配件信息比较, 如果地址是以前对码 时加入过的,主机就接受这个遥控器的指令,否则主机就不理会这个遥控器。这也是别人家 的遥控器无法遥控你家主机的原因。

我们说的滚动码一般指的都是美国 Microchip 公司专利技术 Keeloq 滚动码,固定码(或者 叫做跳码)指的是 2262、2272 等方式的编解码。滚动码在汽车防盗报警系统中的应用已经 很普遍,原因很简单,对于稍有经验的偷车贼而言,固定码产品简直就像在车门口挂了把钥 匙,毫无安全性可言。使用滚动码技术以后,在成本增加并不大的情况下,把更简洁的操作 方式和更高的安全性带进了家用无线防盗报警市场。 滚动码在传输代码之前采用了先进的非线性位加密技术,产生具有极高保密性的滚动编码。 每一次发送的代码都是唯一的、不规则的、且不重复,使得任何通过非法捕捉和扫描跟踪等 破译手段都化为泡影。和其他编解码技术一样,滚动码由编码部分和解码部分构成。编码由 HCS300/301 等芯片完成,解码通常由单片机程序实现。 编码部分:HCS300/301 为可编程的芯片,防盗系统厂家在 HCS300/301 芯片中记录了这些内 容:64 位的密钥,28 位的序列号,16 位的同步计数值。这些数据是无法被读取的。序列号, 加密密钥及同步计数值等经 KEELOQ 算法加密后,产生了 32 位高度保密的滚动码。其中 16 位同步计数值每次传输后都要更新, 所以加密出来的数据每次都不同, 并且在不知道密钥的 情况下,从以前的密码中也无法推知后续的密码。32 位的密码再加上 34 位的明码会被遥控 器一起发送出去,这样的组合达到了 7.38X1019,也就是 7 千亿亿之多,扫描器平均需要 1 万亿年才可能扫出来。 解码部分:一个新的遥控器必须加入主机后主机才能接受它的指令。遥控器加入主机后,主 机将保存遥控器的序列号和同步计数值。 以后主机每接收到该遥控器的信号后, 主机会更新 保存的同步计数值, 以便主机保存的同步计数值与遥控器芯片中的同步计数值同步增长。 如 果主机对接收数据解密后发现遥控器的序列号或者同步计数值不对, 主机就不会理睬收到的 信号。这样即便用捕捉器捕捉到遥控器的信号,再发送出去,但是为时已晚,主机不会再理 睬同样的信号了。 固定码的弱点:现在大家经常听说计算机黑客把网络上这家或者那家的计算机信息全部调 走, 或者把哪家计算系统攻击至瘫痪。 现在我们就来看一下一个有点恶意黑客意识的盗贼怎 么样对付这样的系统。方法一,小毛贼使用:如果有机会,盗贼找机会先看一下你家遥控器 里面的跳线设置,然后照猫画虎,把他的遥控器的跳线也设置成跟你的一样,这样他的遥控 器和你的遥控器就没有分别了。 别人的遥控器也能控制我家的主机, 那我家的主机还有什么 用?方法二,懒贼使用:他可以用一个很小的电子地址扫描器从最小的地址开始自动测试,

平均半个多小时就能找到遥控器的地址是多少。 然后按测试结果设置遥控器地址, 你的遥控 器就被复制了。方法三,盗贼高手使用:盗贼用一个很小的电子地址捕捉器,当你按动遥控 器的时候,他的地址捕捉器就在屋外确切地知道你的遥控器的地址了。知道了地址,复制一 个遥控器就太容易了。 上面三点就是固定码的三个致命弱点。除此之外,固定码弱点还有:1、 地址码容易重复。 6561 个地址可能只够一个小规模工厂一个月的产量。那其他的工厂怎么办?其他的月份怎 么办?所以固定码的码址重复问题是不可避免的。 当你不知道还有哪些人拥有和你家遥控器 地址完全相同的遥控器的时候,你是什么感觉?2、 安装麻烦。即便是现在改良成自动对码 的固定码系统, 无线配件的地址也经常要由用户或工程商来规划和设置。 大量的普通固定码 系统的操作就更麻烦了。 滚动码的优点:1、 安全性高。固定码的缺点在这里都得到了很好的解决。A)别人无法读取 固化在芯片中的密钥和序列号,就无法复制遥控器;B)码位组合非常多,用地址扫描的方法 平均需要 1 万亿年才可能解出来。C)每次发出来的密码完全不同,也无法推测,用捕捉器的 方法也失灵了。 D)充足的工厂码和序列号位数可以让每个厂家生产出来的每个无线配件都是 唯一的, 从而杜绝了遥控器重复的问题。 2、 操作简便。 器件信息由生产厂家固化在芯片中, 工程商和用户再也不需要为地址设置等问题浪费时间了,操作起来也比固定码产品更加简 便。 说了这么多固定码的缺点, 难道它就没有适合应用的场合了吗?并不是这样的。 与安全无关 的产品, 不会因为固定码的弱点带来复杂操作的产品都可以应用固定码, 比如玩具车遥控器、 风扇遥控器。但在安全防范产品方面,滚动码无疑是固定码的终结者,无论是从安全性还是 从方便性来说。 用于进口开门机或需要有特别遥控设定场合, 只需接到原来设备的外接开关 端口即可使用,不用更改原设备。单继电器输出,触电容量为 3A/250Vac,12-36Vdc 宽电压 输入,433MHZ 或 315MHZ 频率可选,滚动对码,遥控器标准可对码 6 到 30 只,配最多可配 置 300 只。

传统的用于单向传输的安防产品主要采用固定编码集成电路,如 PT2262,PT2272 等编解码芯片. 但由于此类编解码芯片的编码长度有限,码形格式固定不变.十分易于在空中捕捉电波码字和扫 描跟踪的等方法破解,只能用于一些对保密安全要求不高的场所. 一位有经验的工程技术人员只 需花不到 500 元的成本即可制作一台空中电波代码拷贝机,在不到 1 秒钟的时间内就能将此类系 统破解.而用扫描跟踪的方法也仅需数十分钟就能破解此类系统. Microchip 公司的基于 KEELOQ 算法的 HCS 系列滚动码编码芯片则克服了以上系统的缺点,已成功的应用于以各种安防产品中. 由于在传输代码之前采用了先进的非线性位加密技术,产生具有极高保密性的滚动编码.每一次

发送的代码都是唯一的,不规则的,且不重复,使得任何通过非法捕捉和扫描跟踪等破译手段都化 为泡影.十分适用于闸门,车库,银行等管理系统;自动防盗报警系统,身份识别,智能 IC 卡等领 域.

100 米滚动码 433MHZ 发射机(含 A27 电池一节) 二,HCS300/301 编码集成电路特点: 1,保密性 可编程 28Bit 系列号,可编程 64Bit 加密密钥,每次发送代码是唯一的,加密密钥不可读 取 2,内部特征 宽范围工作电压(HCS300 2.0V-6.3V, HCS301 5.5V-13.0V) 3,四个功能输入口(可组合达 15 种功能) 4,低电压检测指标

三,HCS300/301 编码器原理 HCS300/301 在使用之前,必须产生一个唯一的加密密钥.密钥产生过 程(图 1):由工厂代码和系列号一起经密钥产生算法形成唯一的加密密码,然后写入片内 EPROM. 工厂代码又称系列码或制造商码,长度为 64Bit.每一个制造商均不相同,它用于产生与每一个编 码器相对应的唯一加密密钥.工厂代码是整个系统安全的关键,应规范管理,保存.如工厂代码泄 密,则整个系统没有任何安全性可言.系列号为 28Bit,对应于每一个编码器,可作为用户码. HCS300/301 编码过程由原代码,加密密钥及同步码等经 KEELOQ 算法加密后.产生 32Bit 高度保密 的滚动代码., 由于 KEELOQ 算法的复杂性和 16 位同步码每次传输时都要更新,故每次传输代码都和上一次的代 码完全不同.只有在传输 216 次后才可能重复,以每天传送 10 次代码计算,时间间隔为 18 年之久. HCS300/301 片内具有 192Bit(16×12)EEPROM,用于存储加密密钥,序列号同步值和其它信息,在 使用 HCS300/301 之前和使用之中都需要对其进行操作.使用之前需对其进行编程.为保密起见, 只有在编程 EEPROM 之后相当短的时间内才能进行回读检验,其它时间为禁读状态.使用之中则读 EEPROM 信息加密,产生发送代码,并更新同步值. HCS300/301 的发码信息由几个部分组成.每次发 码的码字以引导码标志和头标开始,接着是滚动码和固定码部分,最后为每次发送的保护时间.滚

动码部分为 32Bit 加密数据;固定码部分为 34Bit,包括状态位,功能位和 28 位系列号.总计码组 合多达 7.38×1019 次种. HCS300/301 在每一个按键按下时发送 66 位编码数据,由于滚动码和固 定码两部分组成,滚动码部分由 4 个按键状态,2 位计数溢出位,10 位鉴别位及 16 位同步值经加密 产生.固定码由 28 位系列号,4 位按键状态和 2 位状态位组成.

四,解码原理 为了使发送器,接收器一起工作,发送器首先要被"学习"确认,"学习"确认完成后,解码器将所学 的序列号和同步值经加密后存储到 EEPROM 中,解码器需要工厂代码(只有相同工厂代码的发射器 才能进行学习),工厂代码通常存储到 ROM 中,以提高安全性. 解码器取得系列号之后先与工厂代 码结合产生与发射器相同的密钥,并用这一密钥进行解密滚动数据.解码器接收到一次发送后,立 即检查序列号是否已被学习,如果是,则进行解码过程.由生成的密钥对滚动码部分进行解密,用 鉴别位来判断解密否有效,如果以上通过,则对同步值进行判断. 解码器同步值判断过程:如果解 密的同步值在当前操作窗口(小于 16),则同步值被重新存储,并执行相应操作.假如同步值不在 当前操作窗口,而在双操作窗口,即 32K 以内,则发送过来的同步值被临时存储,并回去等下一步 发送,如果下一次接收到的同步值与临时存储的同步值是连续的,就会认为发送器刚刚跳到双操 作窗口,于是新的同步值被存储并执行相应的命令.假如发送器跳出了双操作窗口,则认为发射无 效.每次有效发送后,整个窗口都在旋转,则刚用过的代码是在无效操作窗口.这样就消除了以前 发送代码被捕获而又重新发射的可能.

100 米滚动码 433MHZ 锁存型接收板 A 一个 D0~D3 四位引脚输出逻辑:锁存型 这是滚动码专用接收板,采用 PIC 单片机,引脚 A 是地 GND、 引脚 B 是数据脚 D0、引脚 C 是数据脚 D1、引脚 D 是数据脚 D2、引脚 E 是数据脚 D3、引脚 F 是数 据脚 VT、引脚 G 是电源脚地 GND、引脚 H 是正 5V 电源 VCC。 工作模式:VT 端,解码有效端,当遥控器任意一个按键按下时,VT 输出高电平,松开遥控器按 键,VT 恢复为低电平,D0、D1、D2、D3 是四个数据输出端,对应的遥控器按键按下,输出高电 平,并且即使松开按键也锁存保持不变,维持到下次遥控信号改变。 100 米滚动码 433MHZ 点动型接收板 B 一个 D0~D3 四位引脚输出逻辑:点动型 工作模式:VT 端,解码有效端,当遥控器任意一个按键按 下时,VT 输出高电平,松开遥控器按键,VT 恢复为低电平,D0、D1、D2、D3 是四个数据输出端, 对应的遥控器按键按下,输出高电平,松开按键,立即变成低电平。使用方法: 按 0.5 秒接收 板上的学习按钮,不要松手,然后连续按住需要配套的遥控器遥控器上任意一个按键 2 秒钟,即 可完成学习过程,如果要增加遥控器可以重复以上过程,接收板最多可以学习 15 个遥控器。接 收板断电也能记忆已经学习成功的遥控器。 如果连续按住接收板上的学习按钮超过 8 秒, 接收板 上的指示灯会熄灭,可以全部删除所有已经学习的遥控器。


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