【導讀】新技術的出現受到了反對意見的阻礙
，Qi感應式充電技術頗費時日才被廣泛接受。因此，雖然Qi早在2010年就已發布
，但又過了五年才占據主導地位。自那時起


，無線充電聯盟（WPC）對Qi進行了重大改進
，但直到2021年初，聯盟才增加了一項協議，從而使支持Qi的設備製造商能夠驗證充電器的身份及其對Qi規範的遵守情況。這項功能可以剔除那些可能損害甚至損毀其充電產品的充電器，因此無疑是Qi 1.3中最重要的新特性。

2021年發布的Qi® 1.3標準在確保提高充電器對消費者的安全性方麵發揮了很大作用。

新技術的出現受到了反對意見的阻礙，Qi感應式充電技術頗費時日才被廣泛接受。因此，雖然Qi早在2010年就已發布，但又過了五年才占據主導地位。自那時起
，無線充電聯盟（WPC）對Qi進行了重大改進
，但直到2021年初，聯盟才增加了一項協議，從而使支持Qi的設備製造商能夠驗證充電器的身份及其對Qi規範的遵守情況。這項功能可以剔除那些可能損害甚至損毀其充電產品的充電器，因此無疑是Qi 1.3中最重要的新特性。

具體來說，Qi 1.3規範要求充電器製造商必須在無線充電器中嵌入稱為“產品單元證書”的公鑰基礎架構（PKI），以(yi)使(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)對(dui)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)進(jin)行(xing)身(shen)份(fen)驗(yan)證(zheng)。該(gai)關(guan)鍵(jian)功(gong)能(neng)通(tong)過(guo)嵌(qian)入(ru)式(shi)方(fang)式(shi)實(shi)現(xian)，因(yin)為(wei)它(ta)采(cai)用(yong)最(zui)穩(wen)健(jian)但(dan)最(zui)基(ji)礎(chu)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)提(ti)供(gong)身(shen)份(fen)驗(yan)證(zheng)，即(ji)構(gou)成(cheng)庫(ku)的(de)安(an)全(quan)元(yuan)件(jian)，這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)與(yu)單(dan)片(pian)機(ji)相(xiang)鄰(lin)，用(yong)於(yu)單(dan)獨(du)存(cun)儲(chu)關(guan)鍵(jian)信(xin)息(xi)，與(yu)器(qi)件(jian)的(de)主(zhu)處(chu)理(li)器(qi)隔(ge)離(li)（圖1）。此功能會極大提高繞過安全機製的難度，並且可以使用自己專用的獨立處理能力和存儲器，無需任何共享資源。

圖1. Qi® 1.3標準要求必須進行安全配置

安全元件並非新鮮事物，它已在物聯網
、信用卡、支付係統和加密貨幣交易等領域廣泛應用。例如，自2009年以來
，現在廣泛用於智能支付的近場通信（NFC）一直依賴於安全元件
，從2019年起，幾乎所有智能手機都集成了安全元件，因此，將這項技術添加到無線充電中並不算為時過早。

工作原理

身份驗證過程比較複雜
，但此過程是在後台進行的，不需要人為幹預且用時不到一秒。手機是接收器，它位於充電器（在規範中被稱為發射器）上。Qi 1.3規定必須進行單向身份驗證
，這意味著發射器必須以加密方式向手機證明其可信且被識別為WPC生態係統的安全成員（圖2）。

圖2. 通過CryptoAuthLib進行單向身份驗證

如果沒有經過身份驗證
，手機可以完全拒絕充電，更典型的情況是將接受的充電功率限製在5W而不是15W
，從cong而er導dao致zhi充chong電dian緩huan慢man。由you於yu大da多duo數shu智zhi能neng手shou機ji同tong時shi運yun行xing多duo個ge應ying用yong程cheng序xu，造zao成cheng的de結jie果guo是shi用yong戶hu體ti驗yan不bu佳jia

，進jin而er會hui對dui充chong電dian器qi製zhi造zao商shang的de聲sheng譽yu產chan生sheng負fu麵mian影ying響xiang。 

要實現高效
、安全的身份驗證
，還必須采用安全的生產流程
，並結合采用可形成安全存儲子係統（SSS）（通常稱為安全密鑰存儲器件或安全元件）的過程。Qi 1.3使用從充電器到手機的單向身份驗證
，在此期間，充電器必須以加密方式向手機證明其可信。如果身份驗證失敗
，手機有兩個選擇：它可以將充電功率從最大15W降低到5W，或者拒絕充電器。

如果更深入地研究該過程，手機將要求充電器提供證書和簽名，以驗證其為具有私鑰的WPC認證產品
，並簽署由手機發出的質詢，證明其已獲知機密信息且不曾泄露。Qi 1.3標準要求私鑰必須由經過認證的SSS存儲和保護。橢圓曲線數字簽名算法和私鑰都必須在同一物理安全邊界內，以確保可信的身份驗證。

SSS必須根據聯合解析庫（JIL）漏洞評分係統證明其保護加密密鑰的穩健性，該係統於2000年(nian)代(dai)中(zhong)期(qi)首(shou)次(ci)推(tui)出(chu)，用(yong)於(yu)提(ti)高(gao)智(zhi)能(neng)卡(ka)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)安(an)全(quan)性(xing)，現(xian)已(yi)成(cheng)為(wei)其(qi)他(ta)許(xu)多(duo)需(xu)要(yao)安(an)全(quan)功(gong)能(neng)的(de)應(ying)用(yong)的(de)穩(wen)健(jian)基(ji)準(zhun)。它(ta)側(ce)重(zhong)於(yu)評(ping)估(gu)安(an)全(quan)元(yuan)件(jian)的(de)存(cun)儲(chu)強(qiang)度(du)，以(yi)確(que)定(ding)其(qi)達(da)到(dao)的(de)特(te)定(ding)JIL級別，JIL從五個方麵對性能進行評級：

• 破解算法所需的時長
• 攻擊者必須具備的技能水平
• 要實現成功的攻擊需要對評估對象（TOE）的了解程度（在此種情況下，TOE是指充電器）
• 獲得TOE樣片所需的難度，以及需要的樣片數
• 一次成功攻擊所需的設備類型

在zai充chong電dian器qi可ke供gong銷xiao售shou之zhi前qian，需xu要yao采cai取qu其qi他ta步bu驟zhou來lai保bao護hu充chong電dian器qi在zai生sheng產chan時shi所suo具ju備bei的de信xin任ren級ji別bie，目mu的de是shi消xiao除chu對dui私si鑰yao的de暴bao露lu。要yao構gou建jian可ke信xin鏈lian
，所suo有you私si鑰yao都dou必bi須xu位wei於yu生sheng產chan場chang地di的de硬ying件jian安an全quan模mo塊kuai（HSM）中或充電器的SSS內。然後

，必須確定這些私鑰的產生、存儲和構成可信鏈的方式。這是通過WPC所謂的密鑰儀式實現的。完成後
，現已通過加密方式建立了可信鏈，同時不會暴露給外部合約製造商或第三方。結果是
，WPC
、手機和充電器三者之間相互信任，這意味著WPC可以信任手機，反之亦然。

認證生態係統

youyukexinlianxuyaogefangdecanyu，yincirenzhengguochengduicanyuqizhongdegefanglaishuodoushishifenjianjuderenwu，congdanpianjizhizaoshangdaochongdianqibenshendezhizaoshang

，junshiruci。weilejiejuezheyiwenti
，Microchip是率先將這一過程的所有要素結合起來的公司之一，旨在幫助設計人員開發產品，同時無需承擔必須依賴多個來源的艱巨任務。Microchip采取的方法是通過可信平台提供公司安全元件的初始配置
，以加快產品的上市時間。

Microchip是一家獲得WPC許可的製造證書頒發機構，可提供預配置的安全存儲子係統解決方案，以降低複雜性並縮短開發時間。此外，通過由WPC根證書頒發機構來處理整個密鑰儀式

，技術門檻也得到降低。作為完整的認證參考設計，可信平台包括應用MCU、Qi 1.3軟件協議棧、具有支持加密庫的安全存儲子係統

，以及麵向汽車和消費類應用的配置服務。

可信平台包含一係列預先配置或完全可定製的安全元件。通過利用公司安裝在Microchip工廠內的硬件安全模塊（HSM），可在每個安全元件的邊界內生成憑證。這些器件還配備了硬件和軟件開發工具
，使原型設計變得輕而易舉，而且支持快速跟蹤開發。

總結

對於像充電器這樣看似簡單的設備來說，這一切似乎有點誇張，但市場上充斥著數百種不同的充電器，在Qi 1.3之前
，從來沒有一種有效的方法可以驗證它們是優質產品還是劣質產品，後者不僅可能損壞目標設備（智能手機）

，還hai可ke能neng引yin發fa更geng糟zao糕gao的de結jie果guo。例li如ru，如ru果guo充chong電dian器qi安an裝zhuang在zai車che輛liang中zhong，不bu當dang操cao作zuo不bu僅jin會hui影ying響xiang智zhi能neng手shou機ji，還hai會hui影ying響xiang車che輛liang本ben身shen的de某mou些xie部bu分fen。這zhe種zhong安an全quan級ji別bie由you來lai已yi久jiu，但dan它ta將jiang惠hui及ji所suo有you相xiang關guan方fang，尤you其qi是shi消xiao費fei者zhe。

（來源：Microchip，作者: Microchip Technology Inc. 安全產品部 產品營銷經理 Xavier B）

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