THIẾT kế, CHẾ tạo mô HÌNH GIẢNG dạy hệ THỐNG mã KHÓA ĐỘNG cơ DÀNH CHO đối TƯỢNG SINH VIÊN hệ CAO ĐẲNG NGÀNH ô tô tại TPHCM

Việt Nam hệ thống này cũng đư xuất hiện trên các chiếc xe nhập về từ nước ngoài của các hưng như TOYOYA, HONDA, HYUNDAI, BMW…, để đáp ứng cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa những dòng xe h

M ỤC LỤC

Quyết định giao đề tài

Lý lịch cá nhân i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Tóm tắt iv

Abstract v

Mục lục vi

Danh mục các từ viết tắt ix

Danh mục các hình x

Danh mục các bảng xiii

C H ƠNG 1: DẪN NH P 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.3 Nhiệm vụ của đề tài 3

1.4 Giới hạn đề tài 4

1.5 Phương pháp nghiên cứu 5

1.6 T ng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 6

CH ƠNG 2: CƠ S Lụ THUYẾT 2.1 T ng quan về bảo mật thông tin và các ứng dụng 11

2.1.1 Các khái niệm cơ bản 11

2.1.1.1 Khái niệm về thông tin 11

2.1.1.2 Khái niệm về bảo mật 17

2.1.1.3 Khái niệm về bảo mật thông tin 19

2.1.2 Mục đích và các phương pháp bảo mật thông tin 20

2.1.3 Các hệ mật mư đối xứng và công khai 22

2.1.3.1 Hệ mật mư đối xứng 22

2.1.3.2 Hệ mật mư công khai 23

Lu n văn th c sĩ

2.2.1 Lý thuyết về tín hiệu 28

2.2.2 Lý thuyết về xử lý tín hiệu 29

2.3 T ng quan về công nghệ RFID 30

2.3.1 Khái niệm chung về nhận dạng vô tuyến RFID 30

2.3.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ RFID 30

2.3.1.2 Khái niệm RFID 32

2.3.2 Các thành phần của hệ thống RFID 33

2.3.2.1 Thẻ RFID 34

2.3.2.2 Reader 39

2.3.2.3 Database 44

CH ƠNG 3: KH O SÁT TH C TR NG ĐÀO T O KIẾN THỨC VỀ ĐI N-ĐI N TỬ Ọ TỌ 3.1 T ng quan về đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô hiện nay tại các trường cao đẳng 45

3.1.1 T ng quan về các lĩnh vực đào tạo 45

3.1.2 Thực trạng đào tạo lĩnh vực điện-điện tử ô tô 50

3.2 Nhu cầu học tập và trang bị kiến thức liên quan đến hệ thống mư khóa động cơ 55

3.2.1 Thống kê về mức độ quan tâm cũng như hiểu biết của sinh viên về hệ thống mư khóa động cơ 55

3.2.2 Nhận xét kết quả khảo sát 57

CH ƠNG 4: TH C NGHI M THIẾT KẾ, CHẾ T O MỌ HỊNH GI NG D Y H TH ỐNG Mẩ KHịA ĐỘNG CƠ 59

4.1 Giới thiệu cấu tạo mô hình, nguyên lý hoạt động của hệ thống mư khóa động cơ 59

4.1.1 Cấu tạo chức năng các chi tiết của hệ thống 61

4.1.1.1 ECM động cơ 61

4.1.1.2 Transponder Key ECU 62

4.1.1.3 khóa điện 64

4.1.1.4 Chìa khóa điện 65

4.1.1.5 Bộ tạo tín hiệu Ne 67

4.1.1.6 Các chi tiết và cụm chi tiết khác 68

4.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống mư khóa động cơ 69

4.1.2.1 Nguyên lý xác lập chế độ mư khóa động cơ 69

4.1.2.2 Nguyên lý hủy bỏ chế độ mư khóa động cơ 70

4.2 Thiết kế và chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mư khóa động cơ 70

4.2.1 Thiết kế khung giá đỡ để lắp đặt các chi tiết 70

4.2.2 Chế tạo, lắp đặt hoàn thiện mô hình 74

4.2.3 Vận hành, kiểm tra thử nghiệm mô hình 77

4.3 Thiết kế bài giảng cho hệ thống mư khóa động cơ theo phương pháp giảng dạy tích hợp 78

4.3.1 Mục tiêu bài giảng 78

4.3.2 Nội dung bài giảng 78

4.3.2.1 Lý thuyết về hệ thống mư khóa động cơ 78

4.3.2.2 Thực hành kiểm tra, chẩn đoán, khắc phục các hư hỏng đối với hệ thống mư khóa động cơ 80

CH ƠNG 5 : KẾT LU N VÀ KIẾN NGHỊ 91 TÀI LI U THAM KH O

PH Ụ LỤC

Lu n văn th c sĩ

AC ( Alternating Current) : Nguồn điện xoay chiều

DC( Direct Current) : Nguồn điện một chiều

DTC (Diagnostic Trouble Code) : Mư chẩn đoán hư hỏng

ECM (Electronic Control Modul) : Bộ xử lý và điều khiển theo modul ECU (Electronic Control Unit) : Bộ xử lý và điều khiển trung tâm EFII (Electronic Fuel Injection Input) : Tín hiệu phun xăng điện tử

EFIO (Electronic Fuel Injection Output): Tìn hiệu phun xăng điện tử

IG SW (Ignition Switch) : Công tắc máy

IMI (Immobiliser output) : Tín hiệu nhận bởi ECM

IMO (Immobiliser output) : Tín hiệu xuất từ ECM

LAN (Local Area Network) : Mạng máy tính nội bộ

LED (Lighting Emited Diode) : Đi-ốt phát quang

PVC (Polyvinyl Clorua) : Một loại nhựa dẻo

RFID (Radio Frequency IDentification) : Nhận dạng vô tuyến

DANH M ỤC HỊNH

Hình 1.1: Sơ đồ thuật toán xác thực song phương trong hệ thống mư khóa động

cơ Immobilizer 6

Hình 1.2: Sơ đồ thuật toán xác thực đơn phương trong hệ thống mư khóa động cơ Immobilizer 8

Hình 2.1: Minh họa nhiễu thông tin 16

Hình 2.2: Bảo mật thông tin với dịch vụ ATM của các ngân hàng 18

Hình 2.3: Một chức năng bảo mật ứng dụng trên điện thoại di động 19

Hình 2.4: Hệ thống mư khóa động cơ được hưng BMW lắp đặt trên xe 20

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý bảo mật thông tin 21

Hình 2.6: Mư hóa và giải mư với khóa đối xứng 23

Hình 2.7: Mư hóa và giải mư với hai khóa 24

Hình 2.8: Mô hình điều khiển có ứng dụng xử lý tín hiệu 30

Hình 2.9: Các thành phần của hệ thống RFID 33

Hình 2.10: Thành phần đầu cuối của hệ thống RFID 33

Hình 3.1: Biểu đồ nhu cầu lựa chọn lĩnh vực làm việc của sinh viên cao đẳng ngành ô tô sau khi tốt nghiệp 46

Hình 3.2: Biểu đồ biểu thị mức độ đáp ứng tay nghề trong các lĩnh vực ngành ô tô tại các trường cao đẳng mà sinh viên đang theo học 48

Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện các đánh giá của sinh viên về việc khó nâng cao tay nghề ở các lĩnh vực 49

Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện các lý do dẫn đến việc gặp khó khăn khi học các môn học trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô của sinh viên 49

Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện sự khác nhau về các lý do dẫn đến việc gặp khó khăn khi học các môn học trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô của sinh viên cao đẳng chính quy và cao đẳng nghề 52

Lu n văn th c sĩ

Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện phần trăm lựa chọn phương pháp học các hệ thống

mới trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô 53

Hình 3.7: Biểu đồ thể hiển phần trăm nguồn thông tin cung cấp kiến thức về hệ thống mư khóa động cơ cho sinh viên 55

Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện nhu cầu trang bị kiến thức về hệ thống mư khóa động cơ 56

Hình 4.1: Sơ đồ t ng quát hệ thống mư khóa động cơ 2AZ-FE 59

Hình 4.2: ECM động cơ 2AZ-FE 60

Hình 4.3:Thứ tự và sơ đồ chân ECM động cơ 2AZ-FE 61

Hình 4.4: ECU thu phát mư chìa ECM động cơ 2AZ-FE 62

Hình 4.5: Hình ảnh thứ tự và sơ đồ chân ECU thu phát mư chìa 62

Hình 4.6: khóa có gắn cuộn dây thu phát mư chìa khóa 63

Hình 4.7: Cuộn dây quấn xung quanh khóa 64

Hình 4.8: Giắc nối và sơ đồ chân của bộ khuếch đại mư chìa khóa 64

Hình 4.9: Chìa khóa điện và chíp mư chìa khóa 65

Hình 4.10: Các chi tiết trong bộ tạo tín hiệu Ne 67

Hình 4.11: Bộ cấp nguồn 12V-DC được chuyển đ i từ nguồn 220V-AC 68

Hình 4.12: Khung giá đỡ cho mô hình được thiết kế bằng Solid Work 69

Hình 4.13:Thông số kích thước t ng thể của mô hình 72

Hình 4.14: Bố trí các chi tiết trên mô hình 73

Hình 4.15: Khung giá đỡ của mô hình sau khi gia công 74

Hình 4.16: Công đoạn kiểm tra, lắp đặt các chi tiết của mô hình 75

Hình 4.17: Các PAN thực hành của mô hình 75

Hình 4.18: Cấu tạo mô hình hệ thống mư khóa động cơ 78

Hình 4.19: Máy đo xung Oscilloscope GW INSTEAD GOS 1022 82

Hình 4.20: Xung hiển thị khi đo chân CODE và chân AGND 83

Hình 4.21: Xung hiển thị khi đo chân TXCT và chân AGND 83

Hình 4.22 Xung hiển thị đo chân IFII(E15-13) và chân AGND(E15-16) 85

Hình 4.23 Xung hiển thị đo chân IFII(E15-13) và chân AGND(E15-16) 85

DANH M ỤC B NG BI U

Bảng 2.1: Bảng thống kê tần suất xuất hiện của 26 chữ cái trong bảng chữ cái

tiếng Anh theo tài liệu của Beker và Piper 21

B ảng 3.1: Số liệu khảo sát nhu cầu việc làm của sinh viên trong các lĩnh vực của ngành ô tô sau khi tốt nghiệp 45

B ảng 3.2: Số liệu khảo sát về mức độ đáp ứng tay nghề của sinh viên đối với các lĩnh vực của ngành ô tô sau khi ra trường 46

Bảng 3.3: Số liệu khảo sát đánh giá khó khăn đối với các lĩnh vực của ngành ô tô khi SV theo học 49

Bảng 3.4: Số liệu khảo sát lý do sinh viên gặp khó khăn về môn điện điện tử ô tô 51

B ảng 3.5: Số liệu khảo sát ý kiến của sinh viên về các tiếp cận trong đào tạo kiến thức về các hệ thống điện-điện tử mới trên ô tô 53

Bảng 3.6: Số liệu khảo sát phần trăm nguồn thông tin cung cấp kiến thức về hệ thống mư khóa động cơ cho sinh viên 56

Bảng 3.7: Số liệu khảo sát về nhu câu học tập của sinh viên về hệ thống Engine Immobilizer System 57

B ảng 4.1: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm bộ khuếch đại mư chìa khóa 82

Bảng 4.2: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm ECU thu phát mư chìa khóa 84

B ảng 4.3: Kiểm tra cấp dương cho hộp ECU thu phát mư chìa khóa 86

B ảng 4.4: Kiểm tra cấp mass cho hộp ECU thu phát mư chìa khóa 87

Bảng 4.5: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm dây nối và giắc nối từ ECU thu phát mư chìa khóa đến ECM 88

Bảng 4.6: Quy trình đăng ký mư chìa khóa tự động 89

Bảng 4.7: Quy trình đăng ký mư chìa bằng máy chẩn đoán 89

B ảng 4.8: Quy trình xóa mư chìa khóa 90

Lu n văn th c sĩ

Sau hai năm học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Giờ đây, em đư hoàn thành khóa học Trong khoảng thời gian đó, quý thầy cô trong trường đư tận tình chỉ dạy cho chúng em không chỉ những kiến thức khoa học mà còn cả đạo đức, cách sống

Để tỏ lòng biết ơn công lao ấy, chúng em xin tri ân và chân thành cảm ơn đến:

Quý thầy cô trong Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đư tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong toàn khóa

Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn PGS-TS ĐỖ VĔN DǛNG, trong

suốt thời gian làm đề tài, thầy đư tận tình chỉ dạy, động viên và giúp đỡ để em hoàn thành tốt đề tài

Gia đình, người thân cùng bạn bè gần xa đư giúp đỡ, động viên trong quá trình thực hiện đề tài

Kính chúc quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, tập thể BGĐ và toàn thể nhân viên Công ty TNHH Việt Phú-Bình Dương thật nhiều sức khỏe, niềm vui và hạnh phúc và rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành!

Tp.HCM, ngày 20 tháng 08 năm 2015

Ng i th c hi n

Nguyễn Bá Võ

TịM T T

Ngày nay trên xe có hàng trăm hệ thống điện và điện tử được ứng dụng, đáp ứng được những yêu cầu đòi hỏi ngày càng cao của người sở hữu, hệ thống mư khóa động cơ (Engine Immobilizer System) cũng là một trong số đó Chính sự phức tạp

và đa dạng của các hệ thống mới đó đặt ra vấn đề phải trang bị kiến thức lý thuyết vững vàng cũng như tay nghề thuần thục cho người kỹ thuật viên tốt nghiệp cao đẳng sau khi ra trường Qua số khảo sát đối với sinh viên cao đẳng ngành ô tô thì hơn 90% họ mong muốn được học tập lý thuyết kết hợp với thực hành trên mô hình thực tế hơn

Đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ

dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại Tp HCM” nhằm giải quyết một phần

cho vấn đề trên giúp sinh viên có thêm cơ hội tiếp xúc với một hệ thống mới trên ô

T ừ khóa: Hệ thống mã khóa động cơ, công nghệ ô tô, sinh viên cao đẳng

Lu n văn th c sĩ

ABSTRACT

Nowaday, there are hundreds of vehicle electrical and electronic systems are applied to meet the requirements of increasingly demanding owners, key system engine (Engine Immobilizer System) is one of them The very complexity and diversity of the new system which raises the issue must be equipped with solid theoretical knowledge as well as skilled technical maturity for college graduates after graduation The survey, for college students who studeief automotive enginering is more than 90% they want to study combining theory between practice

on a more realistic model

The theme "Design, manufacture teaching model code engine immobilizer system for object college students in HCMC" to solve a problem on helping students have more opportunities to interact with a new system on a car

The model was designed, fabricated and installed based on the basis of the theory, the actual figures, the details, the actual device in the car to simulate the operation of the engine key system There are also some instructions in the maintenance system helps improve the efficiency of vocational training

After a period of study and implementation, complete model with intuitive and high aesthetics, reproduce exactly the same as the system is used in cars today Special products with high usability and suitable for field training college engineering industry automobile

Keys work: Engine Immobilezier System, Automobile Industry, Students Collecge

Ch ng 1 DẪN NH P 1.1 Đặt v n đ

Ngày nay chúng ta đang chứng kiến những sự phát triển vượt bậc của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và trong ngành công nghệ ô tô nói riêng Có thể nói đây là thời bùng n các tiến bộ khoa học kỹ thuật

Việc ứng dụng các lĩnh vực khoa học công nghệ vào ngành công nghiệp ô tô rất

đa dạng và phong phú như lĩnh vực công nghệ thông tin, thuỷ lực, khí nén, vi xử lý,

vi điều khiển… giúp cho những chiếc xe khi sản xuất ra trở nên tiện nghi hơn, an toàn và dễ dàng kiểm soát hơn Một trong các ứng dụng trên đó là ứng dụng công nghệ kỹ thuật điện tử, vi xử lý, vi điều khiển để phát triển ra hệ thống mư khoá động

cơ (Engine Immobilizer System)

Trên ô tô hàng loạt những hệ thống mới ra đời làm tăng tính năng sử dụng cho những chiếc ô tô và làm tăng tính tiện nghi, tính an toàn cho người sử dụng Những chiếc ô tô dần được lắp đặt nhiều hệ thống hơn có mức độ an toàn cho người sử dụng cao hơn Một trong những lĩnh vực an toàn cho người sử dụng là đảm an toàn cho nhưng chiếc xe không bị mất trước những vụ trộm Các nhà nghiên cứu, chế tạo

ô tô phát minh ra hệ thống mư hoá động cơ (Engine Immobilizer System) đáp ứng rất tốt yêu cầu đảm bảo an ninh cho chiếc xe Việt Nam hệ thống này cũng đư

xuất hiện trên các chiếc xe nhập về từ nước ngoài của các hưng như TOYOYA, HONDA, HYUNDAI, BMW…, để đáp ứng cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa những dòng xe hiện đại với nhiều hệ thống mới nói chung và hệ thống mư hoá động

cơ nói riêng đòi hỏi việc đào tạo đội ngũ kỹ sư có kiến thức chuyên môn vững chắc

và trình độ cao.Vấn đề đặt ra cho các trường cao đẳng là phải đào tạo ra các kỹ sư ô

tô vừa giỏi về kiến thức chuyên môn và có kinh nghiệm thực tiễn

Từ nhu cầu thực tiễn như vậy nên người nghiên cứu đư chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mư khoá động cơ (Engine Immobilizer System) dùng cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại TPHCM” nhằm giúp các thế hệ sinh

Lu n văn th c sĩ

hệ sinh viên được ứng dụng những cơ sở lý thuyết vào thực hành một cách trực quan nhất trên mô hình gần giống với thực tế, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về bài học Khi thực hiện đề tài này sẽ giúp ích rất nhiều cho bản thân người nghiên cứu

về sự hiểu biết và kinh nghiệm thực tiễn về hệ thống mư hoá động cơ trên ô tô từ đó

củng cố thêm kiến thức đư học và phát triển mở rộng qua các hệ thống điện, điện điện tử ô tô khác Hiểu được nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống, kiểm tra được hư hỏng cũng như hoạt động của hệ thống, có thể tự sửa chữa những hư hỏng thường gặp trên hệ thống Từ những kinh nghiệm thực tế này sẽ giúp tôi trong công việc giảng dạy bộ môn điện và điện tử ô tô trong tương lai hiệu quả hơn

Để giúp cho sinh viên tiếp thu kiến thức một cách đầy đủ, rõ ràng và trực quan hơn, hiểu rõ hơn về hệ thống mư hoá động cơ trên ô tô nên người nghiên cứu đư chủ động tìm hiểu về nhu cầu học tập cũng như thực trạng đào tạo của các trường cao đẳng hiện nay về hệ thống mư khóa động cơ từ đó quyết định bắt tay vào thực hiện

đè tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mư khóa động cơ dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành ôtô tại TP HCM” Người học có thể khảo nghiệm trực tiếp hệ thống mư hoá động cơ như trên thực tế, tiếp thu những kiến thức về các hệ thống này một cách trực quan hơn, nhanh chóng và hiệu quả hơn thay vì chỉ được nghiên cứu trên lý thuyết hoặc tìm hiểu về hệ thống qua các tài liệu tham khảo

1.2 M c tiêu c a đ tƠi

1.2.1 V m ặt nh n th c

- Đề tài khi nghiên cứu xong sẽ giúp cho người nghiên cứu nâng cao năng lực trình

độ của mình trong lĩnh vực ứng dụng công nghệ vi điều khiển và vi xử lý vào lĩnh vực điều khiển ô tô cũng như tự động hoá trên ô tô

- Khi thực hiện đề tài người nghiên cứu phải thiết kế phần cứng lựa chọn thiết bị linh kiện phù hợp từ đó tích luỹ thêm kiến thức lý thuyết về điện, điện tử và có cơ hội kiểm chứng các lý thuyết đó thông qua giai đoạn thực tế trong quá trình triển khai thực hiện đề tài

- Có tư duy khoa học từng bước tiếp cận với các phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục Hoàn thiện những kỹ năng còn thiếu trong nghiên cứu khoa học

- Từ những kiến thức có được khi nghiên cứu đề tài này có thể phát huy sáng tạo nghiên cứu và ứng dụng để tạo ra các hệ thống mới có tính ứng dụng cao trong cuộc sống ở tất cả các lĩnh vực khác như y tế, giáo dục, kinh doanh thương mại…vv

1.2.2 V m ặt th c ti n

- Tìm hiểu về tính năng an toàn của hệ thống mư khoá động cơ hiện tại được lắp trên ô tô của các hưng xe trên thị trường

- Xác định mức độ hiểu biết của sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật ô

tô về lĩnh vực điện- điện tử ô tô nói chung và hệ thống mư khóa động cơ (Engine Immobilizer System) nói riêng cũng như nhu cầu muốn trang bị kiến thức về hệ thống này của sinh viên

- Chế tạo mô hình hệ thống mư hoá động cơ (Engine Immobilizer System) phục vụ cho công tác giảng dạy môn thực tập điện ô tô giúp sinh viên hệ Cao đẳng ngành kỹ thuật ô tô có cơ hội tiếp cận với các hệ thống mới, hệ thống hiện đại được lắp đặt trên ô tô hiện nay

1.3 Nhi m v c a đ tƠi

+ Khảo sát thực tiễn đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô về các

vấn đề liên quan đến chất lượng đào tạo trong lĩnh vực điện, điện tử ô tô và nhu cầu

của sinh viên đối với các lĩnh vực liên quan đến công nghiệp ô tô

+ Khảo sát sự hiểu biết về hệ thống mư khóa động cơ (Engine Immobilizer System)

và nhu cầu học tập trang bị thêm kiến thức về hệ thống này đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh từ đó thiết kế ra

mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy tại các trường cao đẳng

+ Tìm hiểu lý thuyết về thông tin, các vấn đề liên quan đến bảo mật thông tin

+ Tìm hiểu lý thuyết về tín hiệu và các vấn đề liên quan đến xử lý tín hiệu

- Lý thuyết cơ bản về nguyên lý hoạt động của hệ thống mư hoá động cơ

- Các hệ thống mư hoá thực tế đang được sử dụng trên một số xe ở Việt Nam

- Từ kiến thức cơ bản có được trong quá trình nghiên cứu lý thuyết kết hợp với kiến thức thực tiễn có được khi tìm hiểu một số hệ thống mư hóa động cơ gắn trên

xe ở Việt Nam thiết kế và chế tạo ra 1 mô hình hoàn chỉnh hệ thống mư hóa động cơ

có các tính năng như sau:

- Cho phép động cơ đánh lửa hoặc phun xăng khi 2 tín hiệu chip chìa khoá và cuộn dây trùng khớp với nhau và ngược lại

- Đưa ra tín hiệu cảnh báo nếu 2 tín hiệu chìa khoá và cuộn dây không trùng khớp với nhau

- Tối ưu hoá các thiết kế và thi công mạch thu phát tín hiệu, khuếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu

- Hoàn thiện công trình nghiên cứu với khả năng ứng dụng cao, hệ thống hoạt động n định và chính xác

1.4 Gi i h n đ tƠi

- Hiện nay, dù hệ thống mư khoá động cơ đư được ứng dụng rất ph biến

trên các hưng xe trên thị trường nhưng trình độ công nghệ chưa đủ và giá thành các thiết bị liên quan đến hệ thống mư khoá động cơ khá cao Hơn nữa, thời gian thực hiện đề tài và quá trình nghiên cứu của người thực hiện có hạn Do đó người thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã hoá động cơ

(Engine Immobilizer System) dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại TPHCM”, chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu và thiết kế một mô hình trợ huấn cho

công tác giảng dạy ở các trường Đại học, Cao đẳng có đào tạo hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh dựa trên những linh

kiện có sẵn trên thị trường dùng để so sánh 2 tín hiệu chìa khoá và cuộn dây có trùng khớp hay không, xuất kết quả so sánh đó ra bên ngoài thông qua tín hiệu điện

áp được phát ra từ mạch so sánh tín hiệu, cảnh báo trong trường hợp 2 tín hiệu không trùng khớp

1.5 Ph ng pháp nghiên c u

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài người nghiên cứu sẽ kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu để hoàn thành đề tài trong đó phương pháp được sử dụng chủ yếu là:

 Thực hiện các cuộc khảo sát đánh giá về thực trạng đào tạo về lĩnh vực điện, điện tử ô tô đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô tại địa bàn TP Hồ Chí Minh

 Thực hiện các cuộc khảo sát đánh giá về mức độ hiểu biết về hệ thống

mư khóa động cơ trên ô tô đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô tại địa bàn TP Hồ Chí Minh

 Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết về các vấn đề liên quan đến công nghệ

và ứng dụng sóng RFID từ các tài liệu, tạp chí khoa học, học hỏi kinh nghiệm

từ thầy cô, bạn bè

 Tìm kiếm tài liệu tham khảo đề cập đến nguyên lý hoạt động của hệ

thống mư hoá động cơ

 Tham khảo một số xe của các hưng để tìm hiểu về thực tế về hệ thống

mư hoá động cơ

 Phân tích và t ng hợp lý thuyết cơ bản để vận dụng thực hiện thi công thiết kế chế tạo mô hình thực tế hệ thống mư hoá động cơ với các tính năng

Lu n văn th c sĩ

1.6 1 Tình hình vƠ k t quả nghiên c u n c ngoƠi

1/ Stefan Tillich and Marcin Wojcik, Security Analysis of an Open Car Immobilizers Protocol Stack, University of Bristol, Computer Science Department,

Merchant Venturer Building, Woodland Road, Bristol, UK [1]

 N ội dung:

Đánh giá tính an toàn của hệ thống Immobilizer sử dụng giao thức xếp chồng

có nguồn mở Công trình cũng nêu rõ t ng quan của hệ thống, nguyên lý xác lập các chế độ (trạng thái), ứng dụng của giao thức này trong tính năng an toàn trong ngành công nghiệp ô tô ngoài ra công trình cũng nêu ra những ưu điểm hạn chế của các Immobilizer hệ thống với các giao thức có mư nguồn đóng như

là việc khó khăn cho những kẻ tấn công nhưng cũng gây khó khăn cho chính chủ nhân khi cần can thiệp vào các hệ thống đó

Giao thức xếp chồng gồm 4 cấp độ (layer) chính: lớp vật lý, lớp logic, lớp giao thức, lớp tiêu chuẩn mư hoá nâng cao Trong giao thức này sử dụng dải sóng LF có tần số 125Hz

Về thuật toán được mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 1.1 Sơ đ thuật toán ồác thực song phương trong hệ thống Immobilizer

Ô tô gửi lệnh “ReadUID” cho chip chìa khoá để nó xuất tín hiệu mư chìa để ô tô kiểm tra xem có phù hợp với mư của nó hay không Sau đó sử dụng 2 biến tạm

N và M để xác thực mật mư trên Biến N và M dược gửi đến chip chìa khoá, biến M có nguồn gốc của biến N cùng mư hoá chìa khoá 1 Hộp chìa khoá sử

dụng tín hiệu dầu ra của tiêu chuẩn mư hoá thứ nhất làm đầu vào cho tiêu chuẩn

mư hoá nâng cao thứ hai với chìa khoá 2

Nhược điểm cần cải tiến là:

Đối với giao thức xếp chồng nguồn mở có thuật toán khá phức tạp thời gian thực thi khá dài

Kẻ tấn công có thể can thiệp vào hệ thống trong một số trường hợp đặc biệt làm mất an toàn cho hệ thống

2/ Jim Goings, Toby Presscott, Michael Hahnen, Kark Militzer, Design and Security Consideration for Passive Immobilizer Systems [2]

 N ội dung:

Thiết kế và xem xét tính năng an toàn chủ động đối với hệ thống Immobilizer Công trình đưa ra những yêu cầu cho một thống Immobilizer như: mức tiêu thụ dòng, thời gian xác thực, khả năng xử lý lỗi… Cấu tạo đầy đủ cho một thống Immobilizer: Key fob sử dụng Atmel ATA 5580 hoặc ATA 5795, base station

sử dụng ATA 5272 Ngoài ra còn có phần mềm lập trình cho phép mọi người sử dụng miễn phí

Ngoài ra công trình nghiên cứu này cũng phân tích rõ cơ sở về thuật toán và phương pháp điều khiển của hệ thống bao gồm:

Giao tiếp giữa chìa khoá và cuộn thu phát bằng sóng điện từ có tần số 125 kHz

Lu n văn th c sĩ

Hệ thống Immobilizer gồm 4 lớp cấu trúc cơ bản xếp từ thấp lên cao: lớp vật lý,

lớp logic, lớp giao thức, lớp bảo mật

- Lớp vật lý: có nhiệm vụ tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây để cấp nguồn

cho chìa khoá hoạt động

- Lớp logic: nhận biết các đặc trưng và yêu cầu của hệ thống sau đó mư hoá và

truyền dữ liệu từ ECU đến chìa khoá dưới dạng nhị phân “downlink=0” và

“uplink=1”

- Lớp giao thức: Định nghĩa các bit dữ liệu riêng lẻ được nhóm như thế nào và

có bao nhiêu bit thứ tự các bit được truyền giữa bộ đọc và trạm thu phát

Giao thức xác thực đơn phương gồm các bước sau:

Hình 1.2 Sơ đ thuật toán ồác thực đơn phương trong hệ thống Immobilizer

Phương tiện đọc mư chìa khoá duy nhất

Phương tiện phát ra mệnh lệnh ngẫu nhiên và gửi tới chip mư chìa

Chip mư chìa mư hoá mệnh lệnh đó và gửi phản hồi cho phương tiện

Phương tiện so sánh phản hồi với nó

- Lớp mư hoá: là mức cao nhất của sự mư hoá gồm các hàm toán học để chuyển đ i văn bản rõ ràng sang văn bản bí mật Nó phải có 2 thuộc tính như sau: Tính duy nhất và tính không thể dự đoán

3/ Kerstim Lemke, Rena Sadeghi, Christian Stuble, An Open Approach for

Designing Secure Electronic Immobilizers, Host Gortz Institute, Rurh-Universitat

Bochum, Germany [3]

Tóm tắt nội dung:

Đề tài bàn luận về các vấn đề liên quan đến phương pháp tiếp cận mở trong thiết kế hệ thống Immobilizer, nêu ra các mẫu, vấn đề an toàn, yêu cầu về tính năng cũng như ý tưởng, giải pháp để đảm bảo xây dựng hệ thống Immobilizer Đề tài chỉ

ra một số vấn đề thực tiễn chính và các giới hạn khi triển khai hệ thống này như vấn

đề liên quan đến bảo hiểm cho chủ sở hữu xe khi bị mất trộm, việc thông đồng giữa chủ xe và kẻ trộm hay việc xác định vị trí xe bị mất,…hay những đề nghị khi triển khai hệ thống này Chủ yếu xem xét các khía cạnh giữa hộp điều khiển và cuộn thu gắn trên khoá Một khi kẻ xấu hoàn tất các thay đ i các bộ phận vật lý của xe thì việc ngăn ngừa lấy cắp sẽ không thực hiện được

u điểm

- Đưa ra được mô hình hệ thống có liên quan đến các đối tượng để đánh giá

Nhược điểm cần khắc phục và cải tiến:

- Việc kéo xe đi không thể ngăn ngừa các vụ mất xe

- Thay thế các bộ phận trong hệ thống sẽ làm vô hiệu hoá tính năng an toàn

- Vì thế trên xe nên trang bị thêm hệ thống GPS kết hợp với chức năng kết nối với điện thoại để nhanh chóng phát hiện ra các vụ trộm

4/ Roel Vedult, Baris Ege, Flavio D Garcia, Dismantling Megamos Crypto: Wirelessly Lockpicking a Vehicle Immobilizer.[4]

- Thực tế ở các hưng xe nước ngoài do họ có ngành công nghiêp ô tô phát triển từ

rất sớm đạt được nhiều thành tựu mặt khác do nhu cầu sử dụng rộng rưi nên hệ thống mư hoá động cơ đư được trang bị phần lớn số lượng xe của họ Hàng loạt những hưng xe lớn như đều đư trang bị hệ thống này cho những chiếc xe của mình

để đảm bảo an toàn cho những chiếc xe và tạo cảm giác yên tâm cho chính người sở hữu chúng

1 6.2 Tình hình nghiên c u trong n c

- Nghiên cứu hệ thống chống trộm và hệ thống mư hoá động cơ

- Giáo trình giảng dạy điện-điện tử ô tô trong đó có đề cập hệ thống mư hoá động cơ

- Hệ thống điều khiển động cơ trong đó có đề cập đến hệ thống mư hoá động

cơ

Ch ng 2 CƠ S Lụ THUYẾT2.1 T NG QUAN V Ề B O M T THỌNG TIN VÀ CÁC ỨNG DỤNG

2.1 1 Các khái ni m c bản

2.1.1.1 Khái niệm thông tin

Thông tin là một khái niệm rất rộng nó chứa đựng các thông điệp, tin tức thể hiện tính chất của một sự vật, hiện tượng, hay những tính chất cụ thể của môi trường vật chất, cũng có thể là một công nghệ hay một thành tựu khoa học nào đó cũng là thông tin…

Một cách định nghĩa khác cho khái niệm thông tin là những tính chất xác định của vật chất mà con người (hoặc hệ thống kỹ thuật) nhận được từ thế giới

vật chất bên ngoài hoặc từ những quá trình xảy ra trong bản thân nó

Với định nghĩa này, mọi ngành khoa học là khám phá ra các cấu trúc thông qua việc thu thập, chế biến, xử lý thông tin ở đây “thông tin” là một danh từ chứ không phải là động từ để chỉ một hành vi tác động giữa hai đối tượng (người, máy) liên lạc với nhau

Theo quan điểm triết học, thông tin là một quảng tính của thế giới vật chất (tương tự như năng lượng, khối lượng) Thông tin không được tạo ra mà chỉ được sử dụng bởi hệ thụ cảm Thông tin tồn tại một cách khách quan, không phụ thuộc vào hệ thụ cảm Trong định nghĩa khái quát nhất, thông tin là sự đa dạng Sự đa dạng ở đây có thể hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau: tính ngẫu nhiên, trình độ t chức,…

Thông tin có thể do con người quy định hoặc do bản thân sự vật quy định

Ví dụ:

- Lá cây có màu xanh là loại thông tin do bản thân sự vật quy đinh tính chất của

nó

Lu n văn th c sĩ

- Đơn vị của dòng điện là Ampe ký hiệu là A là loại thông tin do con người quy định

Đi kèm với khái niệm thông tin ta phải làm rõ các khái niệm dưới đây:

a Ngu ồn thông tin

Nơi sản ra tin:

- Nếu tập tin là hữu hạn thì nguồn sinh ra nó được gọi là nguồn rời rạc

- Nếu tập tin là vô hạn thì nguồn sinh ra nó được gọi là nguồn liên tục

Nguồn tin có hai tính chất: Tính thống kê và tính hàm ý.[5]

Với nguồn rời rạc, tính thống kê biểu hiện ở chỗ xác suất xuất hiện các tin là khác nhau

Tính hàm ý biểu hiện ở chỗ xác suất xuất hiện của một tin nào đó sau một dưy tin khác nhau nào đó là khác nhau

Ví d : P(y/ta) ≠ P(y/ba)

b Máy phát

Là thiết bị biến đ i tập tin thành tập tín hiệu tương ứng Phép biến đ i này phải là đơn trị hai chiều (thì bên thu mới có thể “sao lại” được đúng tin gửi đi) Trong trường hợp t ng quát, máy phát gồm hai khối chính

- Thiết bị mư hoá: Làm ứng mỗi tin với một t hợp các ký hiệu đư chọn nhằm tăng mật độ, tăng khả năng chống nhiễu, tăng tốc độ truyền tin

- Khối điều chế: Là thiết bị biến tập tin (đư hoặc không mư hoá) thành các tín hiệu để bức xạ vào không gian dưới dạng sóng điện từ cao tần Về nguyên tắc, bất kỳ một máy phát nào cũng có khối này

c Đường truyền thông tin

Là môi trường vật lý, trong đó tín hiệu truyền đi từ máy phát sang máy thu Trên đường truyền có những tác động làm mất năng lượng, làm mất thông tin của

tín hiệu

d Máy thu

Là thiết bị lập lại (sao lại) thông tin từ tín hiệu nhận được Máy thu thực hiện phép biến đ i ngược lại với phép biến đ i ở máy phát: Biến tập tín hiệu thu được thành tập tin tương ứng

Máy thu gồm hai khối:

- Giải điều chế: Biến đ i tín hiệu nhận được thành tin đư mư hoá

- Giải mư: Biến đ i các tin đư mư hoá thành các tin tương ứng ban đầu (các tin của nguồn gửi đi)

e Nh ận thông tin

Có ba chức năng:

- Ghi giữ tin (ví dụ bộ nhớ của máy tính, băng ghi âm, ghi hình,…)

- Biểu thị tin: làm cho các giác quan của con người hoặc các bộ cảm biến của máy thụ cảm

được để xử lý tin (ví dụ băng âm thanh, chữ số, hình ảnh,…)

f Kênh truyền thông tin

Là tập hợp các thiết bị kỹ thuật phục vụ cho việc truyền tin từ nguồn đến nơi

Lu n văn th c sĩ

loại trường điện từ cảm ứng trong công nghiệp, y học… Trong vô tuyến điện, người ta gọi tất cả những yếu tố ngẫu nhiên ấy là các can nhiễu (hay nhiễu) Tóm lại, ta có thể coi nhiễu là tất cả những tín hiệu vô ích (tất nhiên là đối với hệ truyền tin ta xét) có ảnh hưởng xấu đến việc thu tin Nguồn nhiễu có thể ở ngoài hoặc trong hệ Nếu nhiễu xác định thì việc chống nó không có khó khăn gì về mặt nguyên tắc Ví dụ như người ta đư có những biện pháp để chống ồn do dòng xoay chiều gây ra trong các máy khuếch đại âm tần, người ta cũng biết rõ những cách

chống sự nhiễu lẫn nhau giữa các điện đài vô tuyến điện cùng làm việc mà chúng

có ph tín hiệu trùm nhau… Các loại nhiễu này không đáng ngại

Cần phân biệt nhiễu với sự méo gây ra bởi đặc tính tần số và đặc tính thời gian của các thiết bị, kênh truyền… (méo tuyến tính và méo phi tuyến) Về mặt nguyên tắc, ta có thể khắc phục được chúng bằng cách hiệu chỉnh

Nhiễu đáng lo ngại nhất vẫn là các nhiễu ngẫu nhiên Cho đến nay, việc chống các nhiễu ngẫu nhiên vẫn gặp những khó khăn lớn cả về mặt lý luận lẫn về mặt thực hiện kỹ thuật Do đó, trong giáo trình này ta chỉ đề cập đến một dạng nào đó (sau này sẽ thấy ở đây thường xét nhất là nhiễu cộng, chuẩn) của nhiễu ngẫu nhiên

Việc chia thành các loại (dạng) nhiễu khác nhau có thể làm theo các dấu hiệu sau:

1 Theo bề rộng ph của nhiễu: có nhiễu giải rộng (ph rộng như ph của ánh sáng trắng gọi là tạp âm trắng), nhiễu giải hẹp (gọi là tạp âm màu)

2 Theo quy luật biến thiên thời gian của nhiễu: có nhiễu rời rạc và nhiễu liên tục

3 Theo phương thức mà nhiễu tác động lên tín hiệu: có nhiễu cộng và nhiễu nhân

4 Theo cách bức xạ của nhiễu: có nhiễu thụ động và nhiễu tích cực

Nhiễu thụ động là các tia phản xạ từ các mục tiêu giả hoặc từ địa vật trở

về đài ta xét khi các tia sóng của nó đập vào chúng Nhiễu tích cực (chủ động) do một nguồn bức xạ năng lượng (các đài hoặc các hệ thống lân cận) hoặc máy phát nhiễu của đối phương chĩa vào đài hoặc hệ thống đang xét

5 Theo nguồn gốc phát sinh: có nhiễu công nghiệp, nhiễu khí quyển, nhiễu

chậm tín hiệu của kênh truyền Nếu kể đến thời gian giữ chậm τ của kênh truyền thì (2.6) có dạng:

u(t) = μ(t).s(t − τ) + n(t) (2.4)

Lu n văn th c sĩ

Hình 2.1 Minh họa cho hiện tượng nhiễu thông tin

- Xử lý tin: Biến đ i tin để đưa nó về dạng dễ sử dụng Chức năng này

có thể thực hiện bằng con người hoặc bằng máy

Trong đề tài này chúng ta xét đến định nghĩa thông tin có liên quan đến mư chìa khoá ô tô do con người tạo ra nhằm đảm bảo an toàn cho những chiếc xe khỏi

bị đánh cắp

Sơ lược về lịch sử phát triển của lĩnh vực thông tin trên thế giới

Người đặt viên gạch đầu tiên để xây dựng lý thuyết thông tin là Hartley R.V.L Năm 1928, ông đư đưa ra số đo lượng thông tin là một khái niệm trung tâm của lý thuyết thông tin Dựa vào khái niệm này, ta có thể so sánh định lượng các hệ truyền tin với nhau

Năm 1933, V.A Kachenhicov chứng minh một loạt những luận điểm quan trọng của lý thuyết thông tin trong bài báo “Về khả năng thông qua của không trung và dây dẫn trong hệ thống liên lạc điện”

Năm 1935, D.V Ageev đưa ra công trình “Lý thuyết tách tuyến tính”, trong đó ông phát biểu những nguyên tắc cơ bản về lý thuyết tách các tín hiệu

Năm 1946, V.A Kachenhicov thông báo công trình “Lý thuyết thế chống nhiễu’ đánh dấu một bước phát triển rất quan trọng của lý thuyết thông tin

Trong hai năm 1948 – 1949, Shanon C.E công bố một loạt các công trình

vĩ đại, đưa sự phát triển của lý thuyết thông tin lên một bước tiến mới chưa từng

có Trong các công trình này, nhờ việc đưa vào khái niệm lượng thông tin và tính đến cấu trúc thống kê của tin, ông đư chứng minh một loạt định lý về khả năng thông qua của kênh truyền tin khi có nhiễu và các định lý mư hoá Những công trình này là nền tảng vững chắc của lý thuyết thông tin

Ngày nay, lý thuyết thông tin phát triển theo hai hướng chủ yếu sau:

Lý thuyết thông tin toán học: Xây dựng những luận điểm thuần tuý toán

học và những cơ sở toán học chặt chẽ của lý thuyết thông tin Cống hiến chủ yếu trong lĩnh vực này thuộc về các nhà bác học lỗi lạc như: N.Wiener, A Feinstain, C.E Shanon, A.N Kanmôgorov, A.JA Khintrin.[6]

Lý thuyết thông tin ứng dụng: (lý thuyết truyền tin)

Chuyên nghiên cứu các bài toán thực tế quan trọng do kỹ thuật liên lạc đặt

ra có liên quan đến vấn đề chống nhiễu và nâng cao độ tin cậy của việc truyền tin Các bác học C.E Shanon, S.O RiCe, D Midleton, W Peterson, A.A Khakevich, V Kachenhicov đư có những công trình quý báu trong lĩnh vực này

Lu n văn th c sĩ

Hình 2.2 Bảo mật thông tin đối với dịch vụ ATM của các ngân hàng

- Pasword máy tính để ngăn không cho người lạ đăng nhập vào máy tính cá nhân

Hình 2.3 Một chức năng bảo mật ứng dụng trên điện thoại di động

2.1.1.3 Khái ni m bảo m t thông tin

- Bảo mật thông tin chính là cất giữ, bảo vệ những thông điệp liên quan đến thông tin của từng chủ thể, hoặc tài sản của chủ thể không bị đánh cắp hoặc sử dụng của các đối tượng xấu

- Có rất nhiểu phương pháp được sử dụng để bảo mật thông tin Mỗi phương pháp đều có mức độ an toàn và hiệu quả khác nhau phụ thuộc vào mức độ hiện đại

và phức tạp của công nghệ được chọn

Ví dụ:

- Trước đây để đảm bảo an toàn, không bị mất trộm cho những chiếc xe nhà chế

tạo dùng các loại khoá cơ khí nhưng sau đó họ thấy không an toàn nên đư chế tạo ra khoá điện và để an toàn hơn họ cho ra đời khoá và chìa khoá có gắn chíp chứa

mư chìa khoá

Lu n văn th c sĩ

Hình 2.4 Hệ thống mã khóa động cơ được hãng BMW lắp đặt trên ồe

Như vậy qua ví dụ trên có thể thấy mức độ an tàn sẽ tăng theo hàm lượng công nghệ trong các biện pháp bảo mật

2.1.2 M c đích vƠ các ph ng pháp bảo m t thông tin

a M c đích

- Đảm bảo an toàn cho thông tin và tài sản chứa đựng và liên quan đến thông

tin đó

- Gi ới hạn các đối tượng được sử dụng thông tin và tài sản chứa đựng và liên

quan đến thông tin đó

- Giúp thông tin có mức độ chính xác cao hơn

b Ph ng pháp bảo m t thông tin

Trong mỗi lĩnh vực khác nhau thì lựa chọn các phương pháp bảo mật thông tin khác nhau để đảm bảo cho tài nguyên và tài sản của người sở hữu chúng Nhưng về

nguyên lý bản chất của việc đảm bảo an toàn cho tài nguyên và tài sản bằng phương pháp mư hoá thường tuân theo mô hình sau

Hình 2.5 Sơ đ nguỔên lý bảo mật thông tin

Khác với ngành liên quan đến công nghệ thông tin thường sử dụng các biện pháp bảo mật bằng việc mư hoá thông tin bằng ký tự (chữ cái) với rất nhiều thuật toán khác nhau như: mư hoá Ceasar, mư hoá đối xứng (Symetric Ciphers), mư hoá thay thế đơn bảng (monoalphabetic substitution cipher) hay mư thay thế đa ký tự…thì trong các ngành kỹ thuật thường sử dụng các giá trị vật lý thông qua các tín hiệu như từ trường, điện trường hay các nguồn năng lượng dạng sóng

Ví dụ:

- Dùng tín hiệu từ trường với tần số nhất định để phục vụ mư hoá cho động cơ ô

tô

2.1.3 Các h m t mư đ i x ng vƠ công khai

2.1.3.1 H m t mư đ i x ng

Thuật toán đối xứng hay còn gọi thuật toán mư hoá c điển là thuật toán mà tại đó khoá mư hoá có thể tính toán ra được từ khoá giải mư Trong rất nhiều trường hợp, khoá mư hoá và khoá giải mư là giống nhau Thuật toán này còn có nhiều tên gọi khác như thuật toán khoá bí mật, thuật toán khoá đơn giản, thuật toán một khoá Thuật toán này yêu cầu người gửi và người nhận phải thoả thuận một khoá trước khi thông báo được gửi đi, và khoá này phải được cất giữ bí mật Độ an toàn của thuật toán này vẫn phụ thuộc và khoá, nếu để lộ ra khoá này nghĩa là bất kỳ người nào cũng có thể mư hoá và giải mư thông báo trong hệ thống mư hoá

Sự mư hoá và giải mư của thuật toán đối xứng biểu thị bởi :

EK( P ) = C (2.5) DK( C ) = P (2.6)

H ình 2.6 Mã hoá và giải mã với khoá đối xứng

Trong hình v ẽ trên thì:

K1có thể trùng K2, hoặc K1 có thể tính toán từ K2, hoặc

K2 có thể tính toán từ K1

Một số nhược điểm của hệ mã hoá cổ điển

Các phương pháp m ư hoá c điển đòi hỏi người mư hoá và người giải mư phải cùng chung một khoá Khi đó khoá phải được giữ bí mật tuyệt đối,

do vậy ta dễ dàng xác định một khoá nếu biết khoá kia

Hệ mư hoá đối xứng không bảo vệ được sự an toàn nếu có xác suất cao khoá ngư ời gửi bị lộ Trong hệ khoá phải được gửi đi trên kênh an toàn nếu kẻ địch tấn công trên kênh này có thể phát hiện ra khoá

Vấn đề quản lý và phân phối khoá là khó khăn và phức tạp khi sử dụng hệ

mư hoá c điển Người gửi và người nhận luôn luôn thông nhất với nhau về vấn đề khoá Việc thay đ i khoá là rất khó và dễ bị lộ

Khuynh hướng cung cấp khoá dài mà nó phải được thay đ i thường xuyên cho mọi người trong khi vẫn duy trì cả tính an to àn lẫn hiệu quả chi phí sẽ cản trở rất nhiều tới việc phát triển hệ mật mư c điển

2.1.3.2 H m t mư công khai

Vào những năm 1970 Diffie và Hellman đư phát minh ra một hệ mư

hoá mới được gọi là hệ mư hoá công khai hay hệ mã hoá phi đối xứng

Thuật toán mư hoá công khai là khác biệt so với thuật toán đối xứng Chúng

được thiết kế sao cho khoá sử dụng vào việc mư hoá là khác so với khoá giải

mư Hơn nữa khoá giải mư không thể tính toán được từ khoá mư hoá Chúng được gọi với tên hệ thống mư hoá công khai bởi vì khoá để mư hoá có thể công khai, một người bất kỳ có thể sử dụng khoá công khai để mư hoá thông báo, nhưng ch ỉ một vài người có đúng khoá giải mư thì mới có khả năng giải

mư Trong nhiều hệ thống, khoá mư hoá gọi là khoá công khai (public key), khoá giải mư thường được gọi là khoá riêng (private key)

Đặc trưng n i bật của hệ mư hoá công khai là cả khoá công khai (public key) và

bản tin mư hoá (ciphertext) đều có thể gửi đi trên một kênh thông tin không

an toàn

c ông khai như sau :

1 Việc tính toán ra cặp khoá công khai KB và bí mật kB dựa trên cơ

sở các điều kiện b a n đ ầ u phải được thực hiện một cách dễ d à n g, nghĩa là thực hiện trong thời gian đa thức

2 Người gửi A có được khoá công khai của người nhận B và có bản

tin P cần gửi đi thì có thể dễ dàng tạo ra được bản mư C

C = EKB (P) = EB (P) (2.7)

Công việc này cũng trong thời gian đa thức

3 Người nhận B khi nhận được bản tin mư hóa C với khoá bí mật kB thì có thể giải mư bản tin trong thời gian đa thức

P = DkB (C) = DB[EB(M)] (2.8)

4 Nếu kẻ địch biết khoá công khai KB cố gắng tính toán khoá bí m ật thì khi đó chúng ph ải đương đầu với trường hợp nan giải, trường hợp này đòi hỏi nhiều yêu cầu không khả thi về thời gian

5 Nếu kẻ địch biết được cặp (KB,C) và cố gắng tính toán ra bản rõ P thì gi ải quyết bài toán khó với số phép thử là vô cùng l ớn, do đó không khả thi

6 C ác cách thám mư

Có sáu phương pháp chung để phân tích tấn công, dưới đây là danh sách theo thứ tự khả năng của từng phương pháp Mỗi phương pháp trong số chúng gi ả sử rằng kẻ thám mư hoàn toàn có hi ểu biết về thuật toán mư hoá được sử dụng

Ch c ó bản mư Trong trường hợp này, người phân tích chỉ có một vài bản

tin của bản mư, tất cả trong số chúng đều đư được mư hoá và cùng s ử dụng chung một thuật toán Công vi ệc của người phân tích là tìm lại được bản rõ của nhiều bản mư có thể hoặc tốt hơn nữa là suy luận ra được khoá sử dụng mư hoá,

và sử dụng để giải mư những bản mư khác với cùng khoá này

Giả thiết : C1 = Ek(P1), C2= Ek(P2), Ci = Ek(Pi)

Suy luận : Mỗi P1,P2, Pi, k hoặc thuật toán kết luận Pi+1 từ Ci+1 = Ek(Pi+1)

Bi t b ản rõ Người phân tích không chỉ truy cập được một vài bản mư m ặt

khác còn biết được bản rõ Công việc là suy luận ra khoá để sử dụng giải mư hoặc thuật toán giải mư để giải mư cho bất kỳ bản mư nào khác với cùng khoá như vậy

Giả thiết: P1, C1 = Ek(P1), P2, C2= Ek(P2), Pi, Ci = Ek(Pi) Suy luận : Mỗi

k hoặc thuật toán kết luận Pi+1 từ Ci+1 = Ek(Pi+1) (2.9)

L a ch n bản rõ Người phân tích không chỉ truy cập được bản mư và

Lu n văn th c sĩ

hoá Phương pháp này tỏ ra có khả năng hơn phương pháp bi t bản rõ bởi vì người phân tích có thể chọn cụ thể khối bản rõ cho mư hoá, một điều khác có thể

là sản lượng thông tin về khoá nhiều hơn

Giả thiết: P1, C1 = Ek(P1), P2, C2= Ek(P2), Pi, Ci = Ek(Pi) tại đây người

phân tích chọn P1, P2, Pi

Suy luận : Mỗi k hoặc thuật toán kết luận Pi+1 từ Ci+1 = Ek(Pi+1) (2.10)

M ô ph ng l a ch n bản rõ Đây là trường h ợp đặc biệt của lựa chọn bản

rõ Không chỉ có thể lựa chọn bản rõ đư mư hoá, nhưng họ còn có thể sửa đ i sự lựa chọn cơ bản kết quả của sự mư hoá lần trước Trong trường lựa chọn bản mư người phân tích có thể đư chọn một khối lớn bản rõ đư mư hoá, nhưng trong trường hợp này có thể chọn một khối nhỏ hơn và chọn căn cứ khác trên kết quả của lần đầu tiên

L a ch n bản mư Người phân tích có thể chọn bản mư khác nhau đư được

mư hoá và truy cập bản rõ đư giải mư Trong ví dụ khi một người phân tích có một

hộp chứng cớ xáo chộn không thể tự động giải mư, công việc là suy luận ra khoá

Giả thiết: C1, P1 = Dk(C1), C2, P2= Dk(C2), Ci, Pi = Dk(Ci)

L a ch n khoá Đây không ph ải là một cách tấn công khi mà bạn đư có

khoá Nó không phải là thực hành thám mư mà chỉ là sự giải mư thông thường, bạn chỉ cần lựa chọn khoá cho phù hợp với bản mư

Một điểm đáng chú ý khác là đa số các kỹ thuật thám mư đều dùng phương pháp thống kê tần suất xuất hiện của các từ, các ký tự trong bản mư Sau đó thực hiện việc thử thay thế với các chữ cái có tần suất xuất hiện tương đồng trong ngôn ngữ tự nhiên Tại đây chúng ta chỉ xem xét đối với ngôn ngữ thông d ụng nhất hiện nay đó là tiếng Anh Việc thống kê tần suất xuất hiện của các ký tự trong trường hợp này được tiến hành dựa trên các bài báo, sách, tạp chí và các văn bản cùng với một số loại khác

Bảng 2.1: Bảng thống kê tần suất xuất hiện của 26 chữ cái trong bảng chữ

cái tiếng Anh theo tài liệu của Beker và Piper

K ý tự Xác Suất Ký tự X ác suất K ý tự Xác suất

tự giảm dần như sau :

Tính hữu dụng của các phép thống kê ký tự và các dưy ký tự được người phân tích mư khai thác triệt để trong những lần thám mư Khi thực hiện việc thám mư người phân tích thống kê các ký tự trong bản mư, từ đó so sánh với bản thống kê mẫu và đưa ra các ký tự phỏng đoán tương tự Phương pháp này được sử dụng thường xuyên và đem lại hiệu quả khá cao

2 2 Lụ THUYẾT TệN HI U VÀ XỬ Lụ TệN HI U

2.2.1 KHÁI NI M VỀ TệN HI U

Tín hiệu là sự biểu hiện vật lý của tin tức mà nó mang nguồn tin đến nơi nhận trong quá trình phát và thu Nó có thể là tín hiệu điện (dòng điện hay điện áp), tín hiệu từ trường hay tín hiệu dạng sóng (sóng âm thanh hoăc sóng ánh sáng)…

- Có ph hữu hạn và tiến tới 0 khi tần số tiến tới vô cùng

Phân loại tín hiệu: có nhiều cách phân loại dựa trên những cơ sở sau

- Theo quá trình biến thiên của tín hiệu, các tính chất của nó có thể đoán trước hay không

o Tín hiệu xác định (tuần hoàn hay không tuần hoàn)

o Tín hiệu ngẫu nhiên (dừng hay không dừng)

- Phân loại theo năng lượng

o Có thể phân biệt thành tín hiệu năng lượng hữu hạn

o Tín hiệu công suất trung bình hữu hạn (năng lượng vô hạn)

- Phân loại theo hình thái của tín hiệu có thể biểu diễn dưới các dạng khác nhau tuỳ theo biên độ của nó có giá trị liên tục hay rời rạc theo thời gian t liên tục hay rời

rạc từ đó có thể phân loại:

o Tín hiệu liên tục (tín hiệu analog)

o Tín hiệu rời rạc tín hiệu số (digital)

- Phân loại dựa vào ph của nó

- Phân loại dựa theo thứ nguyên, là tín hiệu một biến hay nhiều biến

2.2.2 KHÁI NI M VỀ XỬ Lụ TệN HI U

Xử lý tín hiệu là đi tìm các biểu diễn toán học cho tín hiệu, tức là các mô hình toán học của tín hiệu Đồng thời xử lý tín hiệu sẽ đưa ra các phương pháp phân tích tín hiệu Mô hình toán học của tín hiệu là các hàm thực hay hàm phức của một hya nhiều biến

- Ví dụ s(t), s(x,y), hay s(x,y,t)

o Tín hiệu đầu tiên là các hàm của thời gian nó nó biểu thị một đại diện như tín hiệu âm thanh hoặc tín hiệu hình ảnh

o Tín hiệu thứ hai là hàm hai biến theo toạ độ không gian (x,y), đó là tín hiệu tĩnh

o Tín hiệu sau cùng là tín hiệu truyền hình đây ta chỉ xét đến các tín hiệu là hàm theo thời gian

Xử lý tín hiệu là vấn đề kỹ thuật, nó áp dụng kiến thức của lý thuyết hiệu, lý thuyết thông tin, kỹ thuật điện tử, vật lý ứng dụng để tạo ra hay biểu diễn tín hiệu mang tin tức Nó được ứng dụng trong các lĩnh vực truyền tin tức, khai thác tin tức, nhận dạng xử lý ảnh, an toàn bảo mật an ninh, quan sát các quá trình công nghiệp…

Để có được một hệ thống ứng dụng lĩnh vực xử lý tín hiệu thường xuất phát là một nguồn phát tín hiệu, bộ thu tín hiệu, bộ khuyếch đại tín hiệu, bộ xử lý tín hiệu (vi điều khiển đươc nạp các chương trình thích hợp), cơ cấu chấp hành

Hình 2.8 Mô hình điệu khiển có ứng dụng xử lý tín hiệu

Trong nghành công nghiệp ô tô những năm gần đây đư sử dụng lĩnh vực xử lý tín hiệu rất nhiều chẳng hạn như: xử lý các tín hiệu từ các cảm biến đưa về hộp ECU để điều khiển phun xăng, đánh lửa, an toàn chủ động, hệ thống Cruise Control System

Một hệ thống khác cũng ứng dụng lĩnh vực xử lý tín hiệu là hệ thống Immobilizer System, đây là hệ thống dùng tín hiệu RFID để can thiệp vào hệ thống

và địch Kỹ thuật này trở thành nền tảng cho hệ thống kiểm soát không lưu thế giới vào thập niên 50 Nhưng trong khoảng thời gian này do chi phí quá cao và kích thước quá lớn của hệ thống nên chúng chỉ được sử dụng trong quân đội, phòng nghiên cứu và những trung tâm thương mại lớn

Cuối thập niên 60 và đầu thập niên 70, bắt đầu xuất hiện những công ty giới thiệu

những ứng dụng mới cho RFID mà không quá phức tạp và đắt tiền Ban đầu phát triển những thiết bị giám sát điện tử (Electronic Article Surveillance - EAS) để kiểm soát hàng hóa chẳng hạn như quần áo hay sách trong thư viện

Kỹ thuật RFID ngày càng được nhiều người biết đến trong những thập niên 60 và

70, bắt đầu xuất hiện nhiều hơn ứng dụng của kỹ thuật này trong nhiều mặt của cuộc sống Kỹ thuật này càng được hoàn thiện, từ nhận biết trở thành nhận dạng Đến năm 1973, Mario Cardullo (USA) chính thức trở thành người đầu tiên hoàn thiện cộng nghệ RFID.Việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem nghiên cứu và phát triển trong các hoạt động thương mại cho đến thập niên 1960 và tiến triển rõ