基于KEELOQ的密碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1 引言
　　傳統(tǒng)編譯碼芯片如VD5026，VD5027，MCI45026，MCI45027等已經(jīng)在防盜、安全等系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，這些芯片簡(jiǎn)單易用，但具有很大的缺陷：編碼量少而極易重碼;密碼長(zhǎng)度短（一般為8-12位，最多不超過(guò)16位），因而數(shù)據(jù)極易被掃描和破譯，不能滿足高安全場(chǎng)合的需要。
　　基于KEELOQ技術(shù)的跳碼芯片則克服了以上兩個(gè)缺陷，較好地解決了密碼的防盜問(wèn)題，所謂跳碼，就是密碼不是固定的，而且不斷跳動(dòng)變化的，是為滿足高性能要求而設(shè)計(jì)的，跳碼芯片的使用十分簡(jiǎn)便，只要在第一次使用前，編譯碼器進(jìn)行一次“學(xué)習(xí)”，使編譯碼器的密碼同步，通常一個(gè)譯碼器可以支持多個(gè)編碼器，再加上其電壓使用范圍寬，功率消耗極小，因此成為傳統(tǒng)編譯碼器的理想升級(jí)換代產(chǎn)品。
　　2 跳碼核心技術(shù)--KEELOQ技術(shù)
　　使用KEELOQ技術(shù)的編碼器每次發(fā)出的密碼都不同，只有配對(duì)的譯碼器能準(zhǔn)確譯出收到的密碼，使用不配對(duì)的編、譯碼器或重復(fù)發(fā)送譯碼器曾收到的密碼等均告知無(wú)效。即使編碼器發(fā)送出的碼在譯碼器方?jīng)]有收到，也不會(huì)影響以后的正常使用。這一切歸功于芯片內(nèi)強(qiáng)大的微處理器及KEELOQ獨(dú)特的同步算法。
　　跳碼芯片的密碼雖是一大串幾乎隨機(jī)的亂麻，但實(shí)際毫不紊亂，密碼包括2部分：
　?。?）跳碼，編譯器每次產(chǎn)生的都不一樣，產(chǎn)生后就被加密;
　?。?）在傳輸過(guò)程并不加密，主要包括編碼器的系列號(hào)，在與譯碼器的配套使用中作識(shí)別信號(hào)。
　　跳碼包括功能信息、辨別碼以及同步計(jì)數(shù)器、通過(guò)一個(gè)加密算法加密后再傳送出去。跳碼芯片在使用前必須預(yù)置序列號(hào)、加密鑰匙、同步計(jì)數(shù)器、發(fā)送方和接收方一起工作前，接收方必須先通過(guò)“學(xué)習(xí)”來(lái)獲得并存儲(chǔ)發(fā)送方的序列號(hào)、加密鑰匙和當(dāng)前同步計(jì)數(shù)器的值。
　　硬件實(shí)現(xiàn)KEELOQ技術(shù)加密過(guò)程如圖1所示。
　　
　　在KEELOQ技術(shù)中“學(xué)習(xí)”功能是一個(gè)重要部分，“學(xué)習(xí)”包括清除原來(lái)的存儲(chǔ)的信息和學(xué)習(xí)新的信息，每對(duì)跳碼型編譯碼器在使用前都要至少單向“學(xué)習(xí)”一次，密碼在第一次配對(duì)使用時(shí)是隨機(jī)產(chǎn)生的亂碼。然后把要配對(duì)的編碼器的密碼傳進(jìn)譯碼器，譯碼器就會(huì)學(xué)習(xí)和存儲(chǔ)這一次的安全代碼，從此這一對(duì)譯碼器的密碼就按照同一套跳變碼算法同步變化，譯碼器以后每次就能準(zhǔn)確譯出編碼器的密碼，同時(shí)，這一存入的安全代碼被作為無(wú)效碼參考，再收到同樣的密碼就會(huì)視而不見(jiàn)，因而能有效地防止偷碼冒用。
　　最后，譯碼器設(shè)計(jì)了一套容錯(cuò)算法，他不但能預(yù)知配對(duì)的編碼器的下一個(gè)密碼變化，而且能預(yù)知他以后256次的變化碼，并都能準(zhǔn)確譯出，這樣，即使發(fā)射器被亂按了好多次不為譯碼器所知，但都能依舊保護(hù)默契配合，保持了極好的跳變譯碼能力和抗截碼的功能。