Wegfahrsperren-Protokolle (Immobilizer)

Funktion und Sicherheit von Wegfahrsperren

Wegfahrsperren schützen Fahrzeuge vor Diebstahl und kontrollieren den Zugang. Nur berechtigte Personen (Schlüsselinhaber) können ein Fahrzeug starten und fahren. Bevor die Zündung freigegeben wird, prüft das System, ob der ins Zündschloss eingeführte Schlüssel die korrekte Signatur besitzt. Ist die Signatur korrekt, schaltet der Bordcomputer die Fahrzeugfunktionen frei, und die Zündung kann erfolgen.

Die Authentifizierungsdaten überträgt das System kontaktlos über ein Magnetfeld per Near-Field-Kommunikation (NFC) zwischen dem Transponder im Schlüssel und dem Fahrzeug. Dieses Magnetfeld sorgt außerdem für die notwendige Betriebsspannung des Transponders, indem es die Energie vom Fahrzeug in die Schlüssel-Hardware induziert. Auf diese Weise arbeitet der Transponder unabhängig von externen Spannungsquellen, was die Ausfallsicherheit des Systems erhöht. So kann man verhindern, dass der Transponder aufgrund einer zu geringen externen Betriebsspannung (low battery) nicht mehr korrekt funktioniert und das Fahrzeug nicht gestartet werden kann.

Bidirektionale Datenübertragung und Verschlüsselung

Die Datenübertragung zwischen Fahrzeug und Transponder erfolgt bidirektional. Das Fahrzeug kann den Transponder anweisen, bestimmte Daten zu senden oder in gewünschte Betriebsmodi zu wechseln. Diese Übertragung ist zeitkritisch, das bedeutet, dass nach Empfang eines Kommandos nur eine definierte Zeit (time slot) zur Verfügung steht, bis die angeforderten Daten oder eine Bestätigung der Ausführung des Kommandos zurückgesendet werden müssen. Wird diese Zeit überschritten, führt das Fahrzeug die gewünschte Funktion nicht aus.

Um Abhörsicherheit zu gewährleisten, verschlüsselt das System die Daten vor der Übertragung. In der Entwicklung von Transpondern setzt man zunehmend auf die Flexibilität von Software, anstatt fest codierte Hardware-Protokolle zu verwenden. Moderne Transponder nutzen daher Microcontroller-Systeme.

Integration von RKE-Systemen und Transponder-Protokollen

Auf diesen Microcontrollern wird neben der Zugangskontrolle über Funkfernbedienung (RKE-System) auch das Wegfahrsperren-Protokoll implementiert. Dieses Protokoll aktiviert sich, sobald der Schlüssel ins Zündschloss gesteckt wird. Wie bereits erwähnt, übernimmt das Magnetfeld die Versorgung des Microcontrollers. Die Batterie im Schlüssel dient ausschließlich der RKE-Funktion und bleibt im Transponderbetrieb abgeschaltet.

Während des Transponderbetriebs bleibt das RKE-System aufgrund einer Prioritätssteuerung inaktiv. Beide Systeme müssen in einem definierten Zustand beendet werden, um Kollisionen zwischen den Applikationen zu vermeiden. Diese Kollisionen könnten auftreten, da beide auf denselben Speicherbereich und dieselben Register zugreifen (shared memory and registers). Wie bei RKE-Systemen muss auch die Transponder-Software funktional, ausfallsicher, stromsparend und speicherplatzoptimiert entwickelt werden.

Optimierung und Speicher-Management

Aufgrund des zeitkritischen Systemverhaltens erfordert das System ein exaktes Timing. Daher ist es notwendig, die Zahl der Instruktionen zu minimieren, um die Effizienz zu maximieren. Es entsteht zusätzlicher Optimierungsbedarf, da Kreuzbeeinflussungen zwischen den RKE- und Transponder-Applikationen vermieden werden müssen. Ein intelligentes Speicher-Management ist unerlässlich.

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