CCC数字钥匙设计【NFC】 --车主配对流程Phase2

1、车主配对流程介绍

车主配对可以通过车内NFC进行，若支持UWB测距，也可以通过蓝牙/UWB进行。通过NFC进行车主配对总共有5个Phase。本文档主要对Phase2进行介绍。

1) Phase0：准备阶段；

2) Phase1：启动流程；

3) Phase2：与NFC的第一个session（通过Digital Key framework）；这里包含2次交易。

Transaction1：协商协议版本、执行SPAKE2、发送所有密钥数据给手机。

Transaction2：provides the creation attestation and certificate chain to the vehicle。

4) Phase3：与NFC的第二个session（通过Digital Key applet）；

5) Phase4：收尾阶段，与KTS的交互。

2、Phase2：First Session(Digital Key Framework)

该阶段包含两次Transaction，均在车辆和手机Digital Key Framework之间执行。

第一次Transaction主要包含如下内容：

1) 协商协议版本，

2) 手机与车端的认证，

3) 车辆与手机通过SPAKE2+建立安全通道，

4) 车辆将创建数字钥匙所需的所有数据发给手机，如车辆公钥证书。

第二次Transaction主要包含如下内容：

1) 车辆从手机端读取创建数字钥匙所需的所有数据，并进行验证，

2) 若验证通过，则车辆存储手机的公钥。

在第一次Transaction和第二次Transaction的结束之时，都要执行NFC的复位流程。

完整的Phase2流程如下图，具体可参见CCC规范Figure 6-3 Owner Pairing Flow - Phase 2: First NFC Session。

2.1 Step1： Digital Key Framework Selection

当手机和车内NFC读卡器通信时，车内NFC读卡器通过SELECT命令，发送对应的AID选中Digital Key framework。

若车辆在选中Digital Key framework之前选择了Digital Key Applet，则手机响应Status Word (SW) = 6A82。

手机将通过SELECT response命令，返回所有支持的SPAKE2+版本，以及所有数字钥匙applet协议给车辆。

这个决定了双方使用的SPAKE2+版本（用于创建安全通道）以及数字钥匙的协议版本（用于钥匙分享），这些版本信息将会在车端进行兼容性的判断，以判断流程是否继续。

2.2 Step 2 and 2a: SPAKE2+ Transaction

车端会将要使用的SPAKE2+版本，以及所有支持的数字钥匙applet协议版本发送给手机。

具体SPAKE2+流程详见文档“SPAKE2+, draft-bar-cfrg-spake2plus-02.pdf”

SPAKE2+ transaction为车辆和手机之间的数据交换建立了一个安全通道。

当发送成功的OP CONTROL FLOW命令(图6-3中的步骤17)，或当发送错误的OP CONTROL FLOW命令，或当其他任何流程的终止，则该安全通道将关闭。

APDU命令的错误解密或APDU命令的错误MAC值，也会终止该安全通道。

当车辆尚未准备好进行车主配对时，应使用OP CONTROL FLOW中止并向用户提示情况，如“未满足车主配对的前提条件”。

2.3 Step 3 to 4: WRITEDATA

车辆将使用多个WRITE DATA命令，通过安全通道，向手机发送创建数字钥匙所需的所有数据(详见Figure 6-5和Figure 6-6)。

手机接收成功后，手机应按照CCC规范章节6.3.3.10描述，使用如下方式之一验证车辆公钥证书[K]:

方式一：Vehicle OEM CA Certificate [J] (详见 Figure 6-5)

方式二：Vehicle OEM CA Certificate [M] signed by Device OEM CA [D] (详见 Figure 6-6)

按方式二展开解析：

1. 通过【D】手机OEM CA证书 验证【M】 车辆OEM CA证书；（---该步骤仅方式二才有）

1a. 将创建【L】数字钥匙需要的所有数据发送给手机；

1b. 将【K】车辆公钥证书发送给手机；

2. 通过【M】车辆OEM CA 证书 验证【K】 车辆公钥证书;

3. 将【L】数字钥匙所需所有数据的Authorized.PK[]发送到SE的数字钥匙中；

4. 将【K】车辆公钥证书的Vehicle.PK发送到SE的数字钥匙中

5. 将数字钥匙的公钥DigitalKey.PK发送到【G】数字钥匙证书Digital Key Certificate中。

6. 通过SE中的Instance CA对 【G】数字钥匙证书Digital Key Certificate进行签名。

手机在接受车辆公钥之前，需要对证书链进行解析，并对关键数据元素和签名进行验证。

2.4 Step 5 to 6: OP CONTROL FLOW

OP CONTROL FLOW命令表示所有数据传输无误。然后，手机关闭卡模拟，并创建数字钥匙，如CCC规范章节6.3.3.9节所述。

Digital Key framework使用CREATE ENDPOINT命令(参见15.3.2.4节)，在SE中使用以下参数创建数字钥匙：

1) vehicle identifier:

2) endpoint identifier:

3) Instance CA identifier:

4) Digital Key option group 1 and 2:

5) protocol version

6) vehicle public key

7) authorized.PK[]:

8) confidential mailbox size:

9) private mailbox size:

10) slot identifier:

11) counter limit:

2.5 Step 9 to 12: GET DATA

相关步骤如下，具体详见图6-7：

2a. 手机将通过Vehicle OEM CA签名的【F】Device OEM CA证书发送给车辆

<---->

2. 车辆通过【J】车辆OEM CA证书进行验证；

2b. 手机将通过Device OEM CA签名的【E】Instance CA证书发送给车辆

<---->

3. 车辆通过【F】Device OEM CA证书进行验证；

2c. 手机将通过Instance CA签名的【H】数字钥匙证书发送给车辆

<---->

4. 车辆通过【E】Instance CA证书进行验证；

2.6 Step 13 to 14: WRITE DATA

如果所有验证都成功，车辆可以回写带有opaque attestation的WRITE DATA命令，给到手机，用来确认手机的公钥Device.PK已存在于车辆。此证明将在注册钥匙时发送给KTS。手机将回复WRITE DATA响应。

如果任何验证失败，则车辆不写任何证明。车辆应向手机发送OP CONTROL FLOW命令以中止该流程，并根据表15-27的定义提供适当的错误指示。

2.7 Step 15 to 18: OP CONTROL FLOW

如果车辆收到所有密钥证书无误，则在步骤15中发送OP CONTROL FLOW (P1=10h, P2=02h)。

否则，车辆将发送OP CONTROL FLOW (P1=12h, P2=reason)，因P2值所示的错误而中止车主配对。

如果步骤15中的OP CONTROL FLOW为P1=10h, P2=02h，则车辆在步骤17中发送OP CONTROL FLOW (P1=11h, P2=11h)，结束第二阶段的车主配对流程。

3、车主配对过程涉及的CA证书链

该阶段主要功能是通过SPAKE2+建立安全通道，然后交换并验证车辆与手机的相关证书。

车主配对阶段涉及的相关证书与信息如下：

3.1 车辆端

1、车辆的公私钥匙：Vehicle.PK和Vehicle.SK

2、【K】用Vehicle OEM CA签名的车辆公钥证书（内含Vehicle.PK信息）--要发给手机

3、【L】手机创建数字钥匙所需的所有数据，内含Authorized.PK[]信息。--要发给手机

4、【J】车辆OEM CA证书（Trusted Signature），内含VehicleOEM.PK。

5、【F】手机OEM CA证书（VehicleOEM签名的），内含DeviceOEM.PK。--来自手机

6、【E】用手机OEM CA签名的Instance CA证书（内含公钥Instance CA.PK），每个车辆OEM对应一个Instance CA。--来自手机

7、【H】用Instance CA签名的数字钥匙证书，内含DigitalKey.PK--来自手机

3.2 手机端

手机端有如下证书与信息：

1、存储在SE芯片里信息

(1) Instance CA（内含公私钥对Instance CA.PK和Instance CA.SK），每个车辆OEM对应一个Instance CA。

(2) 【G】数字钥匙信息（内含数字钥匙的公私钥对DigitalKey.PK和DigitalKey.SK、Vehicle.PK、Authorized.PK[]信息），每个车辆对应一组数字钥匙信息。

2、存储在手机OS里的信息：

(1) 【D】手机OEM CA证书（Trusted Signature），内含DeviceOEM.PK，车主配对前使用。

(2) 【F】手机OEM CA证书（VehicleOEM Signature），内含DeviceOEM.PK。车主配对后使用--要发给车辆

(3) 【M】用手机OEM CA签名的车辆OEM CA证书，内含VehicleOEM.PK。

(4) 【E】用手机OEM CA签名的Instance CA证书（内含公钥Instance CA.PK），每个车辆OEM对应一个Instance CA。--要发给车辆

(5) 【H】用Instance CA签名的数字钥匙证书，内含DigitalKey.PK--要发给车辆

(6) 【K】用Vehicle OEM CA签名的车辆公钥证书（内含Vehicle.PK信息）--来自车辆

(7) 【L】手机创建数字钥匙所需的所有数据，内含Authorized.PK[]信息。--来自车辆

4、总结

NFC车主配对Phase2阶段主要功能如下：

1、Transaction1：通过SPAKE2+建立安全通道，协商协议版本，然后车辆将相关证书发给手机验证，手机存储相关证书信息；

2、Transaction2：手机将相关证书发送给车端验证，车端存储相关证书信息。