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我们为什么不能像特工那样启动汽车?

在很多电影里,特工总是能够不用钥匙,很潇洒地徒手启动一辆车,从而实现虎口脱险,于是很多朋友也幻想着自己能拥有特工那样的技能。老实说,这招用在老车上或许是行得通的,不过,用在现在的汽车上就不太现实了。

先上两张图,说说为啥老车能够被徒手启动

发动机是怎样被启动的?

通过附加一个起动电机(starter),在起动的时候,只要拧一下钥匙(Ignition Switch),电路就会接通,起动机就会转动,带动发动机里面的飞轮,这下就借助了起动机的力量拖动发动机转起来啦。发动机正常运转之后,通过发动机带动的发电机(Alternator)进行发电,将电能储存在电瓶(Battery)里,可以对整个车进行供电和下次起动发动机用。

以上一段可以简化为下面这张图

原理很简单:其实钥匙就是个物理开关,只要把连接钥匙的起动的那一档的两根线短接,电路就构成了回路,起动电机就会带动发动机转起来啦,发动机就可以起动啦。

不过特工们的好景不长,从80年代开始,汽车就逐步地放弃了机械式的化油器系统,进入由电脑控制喷油点火的时代。这使得发动机的喷油和点火从机械连接分离出来,不再受发动机的运动限制。起动过程由最早的起动电机带动发动机,然后发动机机械驱动控制进油和点火的一个连贯动作分成了起动机拖动发动机转动,电脑直接控制喷油点火两个独立互不影响的动作。

虽然从钥匙时代开始甚至到现在,汽车起动都是拧钥匙那么一下动作,但其实这里面的过程早就不一样了。并且随着CAN BUS等汽车总线技术,汽车网络技术的发展,汽车的电子防盗系统(immobilizer,简称IMMO)越来越强大,特工先生的生活也变得越来越不好过了。

这其中的发展历程是:摇把起动钥匙起动(物理防盗)钥匙具备电子防盗功能无钥匙起动。

总结起来,在网络时代,汽车配备了IMMO,拧钥匙到汽车起动的过程变成了下面这样:

可以说,发展到现在,再通过把两根线短接擦擦两下还想把汽车起动起来,基本上是异想天开。

进一步讲讲关于IMMO系统吧,不同的厂商会有不同的IMMO解决方案,下面简单讲一下带IMMO系统的工作过程吧。

i. 当钥匙插进去上电之后(无钥匙起动系统则是钥匙在汽车附近时),钥匙会与汽车IMMO模块控制器(Immobilizer ECU)进行相互校验。其过程就是对暗号,IMMO系统对钥匙发出一个随机数,钥匙接收到这个随机数之后就会根据一个IMMO系统和钥匙都知道的算法去计算得一个结果,然后返回到IMMO系统那,IMMO系统就会对比钥匙与自己的计算结果,如果一致,则钥匙认证成功,反之则认证失败。这个算法里面通常包含有与当前车辆唯一的信息,比如VIN号,也就是说发出同样的随机数,两辆车的防盗模块算出来的结果是不一样的,这样以保证一辆车的钥匙只能开这一辆车。如果钥匙验证失败,IMMO系统会有锁定方向盘,禁止拧钥匙起动等动作。

ii. 当拧下钥匙准备起动发动机时(无钥匙起动系统则是按下启动按键),IMMO系统也会也与发动机控制系统(上图的Engine ECU,或称为Engine Management Syst ,简称EMS)进行验证,过程同上,算法也是同样是与车辆一一对应的。但这个校验要比上面那个校验复杂,因为这里面会要包含钥匙合法性的结果,也就是说,即使这里IMMO与EMS对随机数的计算结果一致了,但如果前面有钥匙认证失败的信息返回到EMS,则EMS也会锁止发动机,禁止其起动。只有钥匙合法,并且防盗认证都通过之后,EMS才会允许汽车起动。

iii. 前面提到的通信和信号数据的传输,通常都是在汽车网络上传输的,算法最基本都会采用AES-128算法。一般而言,汽车厂商都会设置一定的验证失败次数限制,达到尝试次数上限依然不能解锁的话,这个车就拒绝再验证,禁止起动,甚至还会报警哦。

所以那些梦想着像特工一样徒手启动一辆车的朋友们还是赶紧洗洗睡吧!

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