Wegfahrsperren-Protokolle (Immobilizer)

LenkradWegfahrsperren dienen in Fahrzeugen der Diebstahlssicherheit und der Zugangskontrolle, sodass nur berechtigte Personen (Schlüsselinhaber) ein Fahrzeug anlassen und fahren können. Dazu wird vor der Freigabe der Zündung zunächst geprüft, ob der ins Zündschloß eingeführte Schlüssel auch die korrekte Signatur besitzt. Falls ja, werden über den Bordcomputer die Fahrzeugfunktionen freigeschaltet und die Zündung kann erfolgen.

Die Übertragung der Authentifizierungsdaten zwischen dem sogenannten Transponder im Schlüssel und dem Fahrzeug erfolgt dabei häufig kontaktlos über ein Magnetfeld mit Hilfe einer Near-Field-Kommunikation NFC.

Darüber hinaus wird das Magnetfeld auch dazu genutzt, um die Unabhängigkeit des Transponders von externen Spannungsquellen (mit Ausnahme der Fahrzeugbatterie) sicherzustellen. Dazu wird die notwendige Betriebsspannung des Transponders über das Magnetfeld vom Fahrzeug in die Schlüssel-Hardware induziert.

Dies ist notwendig, damit ein Transponder autonom ohne eigene Spannungsversorgung arbeiten kann. Damit erhöht man die Ausfallsicherheit des Systems und verhindert, daß ein Transponder aufgrund einer zu geringen externen Betriebsspannung (low battery) nicht mehr korrekt arbeitet und das Fahrzeug nicht betrieben werden kann.

Die Datenübertragung erfolgt in der Regel bidirektional, d.h. das Fahrzeug kann mittels Kommandos den Transponder auffordern, bestimmte Daten zu senden oder in gewünschte Betriebsmodi zu wechseln.

Diese bidirektionale Datenübertragung ist zeitkritisch. Das bedeutet, daß nach Empfang eines Kommandos vom Fahrzeug nur eine definierte Zeit (time slot) zur Verfügung steht, bis die angeforderten Daten bzw. eine Bestätigung der Ausführung des Kommandos an das Fahrzeug zurückgesendet werden muß. Wird diese Zeit überschritten, wird die gewünschte Funktion vom Fahrzeug nicht ausgeführt.

Um eine Abhörsicherheit zu gewährleisten, werden auch hier die Daten vor der Kommunikation verschlüsselt.

Auch bei der Entwicklung von Transpondern ist man dazu übergegangen, die Flexibilität von Software zu nutzen und auf fest codierte Hardware-Protokolle zu verzichten. Stattdessen werden auch für Transponder mittlerweile Microcontroller-Systeme eingesetzt.

Neben der Zugangskontrolle über eine Funkfernbedienung (RKE-System) wird dabei auf dem gleichen Microcontroller auch das Wegfahrsperren-Protokoll als weitere Anwendung implementiert. Diese wird immer dann aktiviert, wenn der Schlüssel ins Zündschloß gesteckt wird. Die Versorgung des Microcontrollers wird dann, wie bereits oben erwähnt, allein über das Magnetfeld gewährleistet. Die zusätzliche Batterie im Schlüssel ist daher ausschließlich für die RKE-Funktion notwendig und im Transponderbetrieb abgeschaltet.

Aufgrund einer Prioritäts-Steuerung ist die Applikation des RKE-Systems in der Zeit des Transponderbetriebs nicht aktiv. Beide Systeme müssen daher jeweils in einem wohldefinierten Zustand beendet werden, damit keine Kollisionen zwischen den Applikationen entstehen, da beide auf den gleichen Speicherbereich und gleiche Register zugreifen können (shared memory and registers).

Wie schon für RKE-Systeme wird auch für die Entwicklung von Transponder-Software eine funktionale, ausfallsichere, stromverbrauchsreduzierte und speicherplatz-optimierte Software verlangt.

Zusätzlich ergibt sich aufgrund des zeitkritischen Systemverhaltens die Anforderung, ein exaktes Timing einzuhalten.

Um dies zu gewährleisten, ist die Zahl der Instruktionen unbedingt zu minimieren und damit nicht allein von der maximalen Speichergröße abhängig. Es ergibt sich also zusätzlicher Optimierungsbedarf. Außerdem sind Kreuzbeeinflussungen zwischen der RKE- und Transponder-Applikationen zu vermeiden, weshalb ein intelligentes Speicher-Management notwendig ist.

telos ist auch in diesem Bereich wesentlich an der Entwicklung von Software für die neueste Generation von Wegfahrsperren beteiligt und unterstützt so verschiedene Fahrzeughersteller und Kfz-Zulieferer.