Giải thích chi tiết nguyên lý hoạt động kỹ thuật của dịch vụ sạc PnC Plug&Charge -1

1. Giai đoạn xây dựng lòng tin giữa xe và trạm sạc

Xác minh danh tính:Trạm sạc xác minh danh tính của mình thông qua chứng chỉ SECC (Supply Equipment Communication Controller), trong khi xe sử dụng chứng chỉ gốc V2G được thiết lập sẵn từ nhà máy (Trust Anchor) để xác thực chéo. Để ngăn chặn các cuộc tấn công làm giả chứng chỉ, hệ thống đã tích hợp giao thức OCSP (Online Certificate Status Protocol). Theo tiêu chuẩn ISO15118-20 mới nhất, việc xác minh thu hồi theo thời gian thực là bắt buộc đối với tất cả các chứng chỉ (bao gồm cả chứng chỉ Sub CA và Leaf) để đảm bảo mọi liên kết truyền thông đều được giám sát tuân thủ nghiêm ngặt.

Ở giai đoạn này, xe điện (EV) và trạm sạc (EVSE) bắt tay nhau dựa trên giao thức ISO 15118. Sau khi hoàn tất thao tác cắm thiết bị và thiết lập liên kết truyền thông kỹ thuật số, cả hai bên sẽ đàm phán để xác định phiên bản ứng dụng của Giao thức Bảo mật Lớp Vận chuyển (TLS):

• TLS 1.2được sử dụng trong tiêu chuẩn ISO 15118-2;
• Khi sử dụngISO 15118-20tiêu chuẩn,TLS 1.3được thông qua;

1. Trạm sạc cung cấp chuỗi chứng chỉ của mình cho xe điện, bao gồm chứng chỉ Bộ điều khiển giao tiếp thiết bị cung cấp (SECC) và chứng chỉ Cơ quan cấp chứng chỉ trung gian (Sub CA) của Nhà điều hành sạc (CPO), để hoàn tất quá trình xác thực danh tính đáng tin cậy của xe.
2. Xe điện sử dụng các chứng chỉ xác thực được cài đặt sẵn (tức là chứng chỉ gốc V2G được thiết lập trước khi giao xe cho người dùng) để xác minh toàn bộ chuỗi chứng chỉ do các trạm sạc gửi đến.
3. Xe điện sẽ trải qua quá trình xác minh tình trạng thu hồi chứng chỉ: Theo tiêu chuẩn ISO 15118-2, chứng chỉ SECC được thiết kế với thời hạn hiệu lực ngắn hạn (2-3 tháng), và tình trạng thu hồi chứng chỉ CPO Sub CA được xác minh thông qua Giao thức Trạng thái Chứng chỉ Trực tuyến (OCSP); Tiêu chuẩn ISO 15118-20 yêu cầu tất cả các chứng chỉ phải trải qua quá trình xác minh tình trạng thu hồi thông qua OCSP.
4. Sau khi hoàn tất tất cả các bước xác minh, xe điện có thể xác nhận danh tính đáng tin cậy của trạm sạc, và dữ liệu liên lạc đầy đủ tiếp theo sẽ được truyền tải bằng phương pháp mã hóa.

2. Giai đoạn đàm phán phương pháp nhận dạng danh tính

Nguyên tắc loại trừ lẫn nhau giữa EIM và PnC: Giao thức nghiêm cấm tuyệt đối việc thực hiện “nhận dạng kép” đối với người dùng. Nếu phát hiện người dùng đã khởi động thủ công thông qua RFID hoặc ứng dụng (chế độ EIM), trạm sạc phải tự động chấm dứt quá trình kích hoạt PnC để tránh rủi ro kinh doanh do tính phí trùng lặp.

Tiêu chuẩn ISO 15118 định nghĩa hai cơ chế nhận dạng định danh phiên sạc:

• 1. Phương tiện nhận dạng bên ngoài (EIM):Bao gồm thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID), thẻ tín dụng, ứng dụng di động, mã QR, v.v.;
• 2. Cắm và sạc:Một cơ chế xác thực hoàn toàn tự động dựa trên chứng chỉ.

Ràng buộc cốt lõi:Các trạm sạc không được thực hiện xác thực kép đối với người dùng. Nếu người dùng hoàn tất xác thực thông qua các phương tiện bên ngoài như thẻ RFID trước khi kết nối súng sạc, trạm sạc phải chấm dứt việc kích hoạt chức năng cắm và chạy; nếu không, có thể dẫn đến việc xe bị chứng nhận nhiều lần thông qua giấy chứng nhận hợp đồng, dẫn đến nguy cơ bị tính phí trùng lặp.

3. Giai đoạn xác minh danh tính phương tiện

Sau khi hệ thống chọn chế độ sạc cắm và chạy, xe điện sẽ gửi chứng chỉ hợp đồng và chứng chỉ CA phụ của Nhà cung cấp dịch vụ di động (MSP) hỗ trợ đến trạm sạc. Các chứng chỉ trên được tích hợp thành một chuỗi chứng chỉ hoàn chỉnh, và quy trình xác thực danh tính cốt lõi chính thức được khởi động. Hệ thống phụ trợ sẽ đồng bộ thực hiện nhiều bước kiểm tra bảo mật để đảm bảo toàn diện tính hợp pháp của các phiên sạc, tính hợp lệ của tài khoản thanh toán và ngăn ngừa rủi ro giả mạo danh tính xe.

Để ngăn chặn các cuộc tấn công phát lại (tức là tin tặc chặn các thông điệp ủy quyền và gửi chúng nhiều lần), hệ thống sẽ tạo ra một mã thử thách ngẫu nhiên 128 bit. Xe phải sử dụng khóa riêng để ký mã thử thách, và trạm sạc sẽ thực hiện xác minh chữ ký ở mức mili giây cục bộ bằng cách sử dụng khóa công khai của chứng chỉ hợp đồng. Mã hóa bất đối xứng này đảm bảo tính duy nhất và không thể phủ nhận của ủy quyền tức thời.

1. Xác minh tính hợp lệ của các trạm sạc trên chuỗi chứng chỉ

Hệ thống phụ trợ của trạm sạc hoặc CPO cần hoàn thành hai bước xác minh cốt lõi sau:

• Xác minh tính hợp lệ:Xác nhận rằng tất cả các chứng chỉ trong chuỗi chứng chỉ đều còn hiệu lực;
• Xác minh tính xác thực:Xác minh tính hợp lệ của chữ ký số toàn chuỗi từ chứng chỉ hợp đồng đến chứng chỉ gốc.

Điều kiện tiên quyết để thực hiện xác minh cục bộ là trạm sạc phải thiết lập sẵn chứng chỉ gốc tương ứng – thường là chứng chỉ CA gốc V2G do nhà điều hành PKI cung cấp, và trong một số trường hợp, là chứng chỉ CA gốc của chính MSP (với tỷ lệ ứng dụng tương đối thấp).

2. Xác minh trực tuyến tình trạng thu hồi chứng chỉ

Một phần của quy trình xác minh dựa trên tương tác trực tuyến, và việc xác minh trạng thái thu hồi chứng chỉ là một trong những quy trình cốt lõi. Trạm sạc sẽ khởi tạo một truy vấn tới bộ phản hồi OCSP được thiết lập sẵn trong chứng chỉ để xác nhận rằng hai loại chứng chỉ sau đây chưa bị thu hồi:

• Chứng chỉ CPO Sub CA (áp dụng cho cả tiêu chuẩn ISO 15118-2 và ISO 15118-20);
• Giấy chứng nhận hợp đồng (chỉ áp dụng cho tiêu chuẩn ISO 15118-20);

3. Xác minh trạng thái tài khoản thanh toán

Sau khi quá trình tính phí hoàn tất, hệ thống sẽ tự động hoàn thành quy trình từ trao đổi dữ liệu đến nhận tiền: Sau khi xác minh tính hợp lệ của chứng chỉ, CPO sẽ xác nhận trạng thái hợp lệ của hợp đồng thanh toán của người dùng. Hệ thống sẽ trích xuất ID nhà cung cấp dịch vụ từ mã định danh tài khoản mạng xe (EMAID), và CPMS sẽ liên kết MSP tương ứng với ID này để xác minh rằng tài khoản không ở trạng thái bị tạm ngừng hoặc bị hủy.

4. Quá trình sạc đã bắt đầu

Sau khi xác nhận danh tính của xe điện, xe và trạm sạc sẽ thực hiện quy trình trao đổi thông tin theo tiêu chuẩn ISO 15118, đàm phán các thông số và thời gian sạc, và chính thức bắt đầu dịch vụ sạc.

Để hoàn thành chức năng cắm và sạc (PnC - Plug&Charge), cần phải thiết lập trước, lưu trữ và xác minh chứng chỉ hợp đồng, đồng thời xác nhận hệ thống vật liệu mã hóa được triển khai nội bộ ở phía xe (EV) và phía trạm sạc (EVSE).

Như đã đề cập ở trên, trong hệ thống giao thức TLS:TLS 1.2:Được điều chỉnh theo tiêu chuẩn ISO 15118-2;TLS 1.3:Tương thích với tiêu chuẩn ISO 15118-20; Cả hai bên tham gia giao tiếp cần có hai loại dữ liệu cốt lõi:Tài liệu nhận dạngVàtài liệu tin cậyTrong đó, kho khóa lưu trữ khóa riêng của thiết bị và chứng chỉ lá tương ứng, được sử dụng để chứng minh “tính hợp pháp của danh tính”; kho chứng chỉ tin cậy lưu trữ các chứng chỉ CA đáng tin cậy (neo tin cậy), được sử dụng để xác minh tính hợp lệ của chứng chỉ của bên kia và trả lời câu hỏi về “ranh giới tin cậy”.