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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten, ein System zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit dem System.
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Der Wiedergabe multimedialer Inhalte auf tragbaren Geräten kommt eine immer stärker werdende Bedeutung zu. Dies gilt auch für den Fahrzeugbereich. Die Wiedergabe der Inhalte auf mobilen Endgeräten kann unterschiedlichsten Zwecken dienen. Rein beispielhaft sei die Wiedergabe von Bildern, Musik oder auch Videos auf mobilen Endgeräten zu Unterhaltungszwecken in beispielsweise Zügen oder Kraftfahrzeugen genannt. Es können aber auch Inhalte zu geschäftlichen Zwecken Gegenstand der Übertragung sein, so zum Beispiel animierte Präsentationen. Selbstverständlich beschränkt sich die Anwendbarkeit nicht auf die genannten Beispiele, sondern erstreckt sich auf eine Vielfalt von Inhalten, Fahrzeugen und mobilen Endgeräten.
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In all diesen Beispielen liegen Informations- beziehungsweise Datennetzwerke vor. Eine Hauptanforderung in solchen Datennetzwerken ist die Datensicherheit. Da prinzipiell jeder Knoten in einem Netzwerk, der Daten weiterleitet, eine potentielle Quelle für Störungen oder auch gezielte Manipulationen darstellt, ergeben sich hinsichtlich der Datensicherheit einige wesentlichen Aspekte. Diese sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. In Bezug auf eine Übertragung multimedialer Inhalte an mobile Endgeräte im Bereich von Fahrzeugen kommt den Aspekten Authentizität, Integrität und Verfügbarkeit der Daten eine besondere Bedeutung zu. Unter dem Begriff der Authentizität versteht man allgemein die Sicherstellung einer Übereinstimmung einer angeblichen Identität mit einer tatsächlichen Identität. Im Falle der Datenübertragung handelt es sich dabei in der Regel um die Identität des Senders beziehungsweise des Empfängers. Unter Integrität versteht man allgemein die Unversehrtheit der übertragenen Daten. Mit anderen Worten ausgedrückt ist darunter zu verstehen, dass die Daten im Zuge der Übertragung nicht unbemerkt verändert worden sind. Unter der Verfügbarkeit versteht man im Allgemeinen, dass übertragene Daten beziehungsweise auf ihnen basierende Anwendungen einem Nutzer stets zur Verfügung stehen, wenn sie gebraucht werden.
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Aus der
DE 10 2006 045 710 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems bekannt. Das Kommunikationssystem umfasst dabei ein erstes und ein zweites Kommunikationsnetzwerk. In dem Verfahren werden verschlüsselte Daten durch das erste Kommunikationsnetzwerk bereitgestellt, diese durch ein mobiles Endgerät empfangen und das mobile Endgerät anhand einer Kontextvariable über das zweite Kommunikationsnetzwerk überprüft. Nach erfolgreicher Überprüfung wird dem Endgerät durch das zweite Kommunikationsnetzwerk ein Berechtigungsschlüssel bereitgestellt, mit dem eine Entschlüsselung des Datenstroms möglich ist.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2014 203 050 A1 sowie aus der
US 2014/0233732 A1 eine Vorrichtung bekannt, die einen Halbleiterchip mit einer sicheren Partition zum Verarbeiten eines Mediensignals aufweist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung ein sicheres Element zum Durchführen einer Schlüsselhandhabung. Das sichere Element ist mit dem Halbleiterchip über einen sicheren kryptographischen Kanal betrieblich verbunden.
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Weiterhin offenbart die
WO 2013/066 387 A1 ein Verfahren zur Auswahl von Quittierungszeiten in drahtlosen Kommunikationsnetzwerken.
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In der
DE 10 2010 039 440 A1 wird eine Kontrolleinheit für ein Fahrzeug beschrieben, die mit einem Netzwerk verbunden ist. Ferner ist eine Ausgabeeinheit vorgesehen, die ebenfalls mit dem Netzwerk verbunden ist. Die Kontrolleinheit stellt dabei einen Dienst zur Nutzung der Ausgabeeinheit bereit.
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Des weiteren geht aus der
DE 10 2010 028 063 A1 ein System hervor, das konfiguriert ist, eine Audiodarstellung textlicher Inhalte für eine Wiedergabe aufzubereiten.
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Schließlich offenbart die
US 2010/0 318 794 A1 ein System zur Gewährleistung der Netzwerksicherheit in einem Informationssystem eines Fahrzeugs.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung von Videoströmen eines Fahrzeugs an mobile Geräte zu schaffen, durch welches eine sichere Übertragung und die Verfügbarkeit der übertragenen Inhalte gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände des Patentanspruchs 1 sowie der nebengeordneten Patentansprüche 8 und 9 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten, in dem Audio- und/oder visuelle Inhalte in Form von signierten primären Datensätzen durch eine fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung an wenigstens ein fahrzeugexternes Gerät gesendet werden, dieses die signierten primären Datensätze verarbeitet und signierte sekundäre Datensätze an die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung sendet, wobei senderseitig dynamische Codeelemente in die primären und sekundären Datensätze integriert werden, die empfängerseitig ausgewertet werden und deren Erzeugungsvorschrift an der fahrzeuginternen Datenverarbeitungseinrichtung und dem fahrzeugexternen Gerät bekannt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine vorgesehene zeitliche Abfolge der dynamischen Codeelemente empfängerseitig bekannt ist und die dynamischen Codeelemente empfängerseitig hinsichtlich einer tatsächlichen zeitlichen Abfolge der primären und sekundären Datensätze ausgewertet werden
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Dies bietet den Vorteil, dass eine Authentifizierung von Sender und Empfänger für die gesamte Dauer des Verfahrens fortlaufend möglich ist. Ferner ist es vorteilhaft möglich, eine korrekte zeitliche Abfolge der Datensätze anhand der dynamischen Codeelemente sicherzustellen. Insbesondere ist es möglich, Inhalte, die beispielsweise aus mehreren aufeinanderfolgenden Datensätzen bestehen, rein beispielhaft seien hier Videoströme genannt, unter Sicherstellung einer korrekten Abfolge nach einem Übertragungsvorgang weiterzuverwenden.
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Die dynamischen Codeelemente können beispielsweise derart in die Datensätze integriert werden, dass diese in einer unsichtbaren Codezeile oder einem zusätzlichen Parameter integriert werden. Die dynamischen Codeelemente können nach einer Erzeugungsvorschrift generiert werden, die beispielsweise auf einem Quasi-Zufallszahlengenerator und einer vorgegebenen Anfangsbedingung beruht. Als Quasi-Zufallsgenerator bezeichnet man einen Zahlengenerator, der eine ausreichende Menge an aufeinanderfolgenden Zahlen generieren kann, ohne dass dabei eine Gesetzmäßigkeit erkennbar ist. Die aufeinanderfolgenden Zahlen sind jedoch reproduzierbar. Natürlich beschränkt sich diese Technik nicht auf Zahlen, sondern ist auf eine Vielzahl von Ausdrücken anwendbar. Da das Prinzip dem Fachmann bekannt ist, ist dieser ohne weiteres in der Lage, eine geeignete technische Lehre auszuwählen. Nach der Erzeugungsvorschrift, die sowohl senderseitig als auch empfängerseitig bekannt ist, können dann beispielsweise mit einer sender- und empfängerseitig identischen Anfangsbedingung fortlaufend die dynamischen Codeelemente generiert werden. Rein beispielhaft kann die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung in einem Verfahrensschritt als Sender fungieren. Die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung erzeugt dann mit der Erzeugungsvorschrift ein dynamisches Codeelement und integriert dieses in einen an das fahrzeugexterne Gerät zu sendenden Datensatz. Das fahrzeugexterne Gerät, welchem die Erzeugungsvorschrift bekannt ist, weiß somit, welches dynamische Codeelement zu erwarten ist. Empfängt das fahrzeugexterne Gerät den Datensatz der fahrzeuginternen Datenverarbeitungseinrichtung, so kann das enthaltene dynamische Codeelement mit dem erwarteten dynamischen Codeelement abgeglichen werden. Da die Erzeugungsvorschrift nur dem fahrzeugexternen Gerät und der fahrzeuginternen Datenverarbeitungseinrichtung bekannt ist, können diese sich gegenseitig authentifizieren sowie eine korrekte Abfolge aufeinanderfolgender Datensätze überprüfen.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dynamischen Codeelemente als Signatur verwendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Signatur besonders schnell und einfach erstellbar ist.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dynamischen Codeelemente in die primären Datensätze und sekundären Datensätze integriert werden und dann eine Signatur für jeden primären Datensatz und jeden sekundären Datensatz mit einem asymmetrischen Kryptosystem erstellt wird. Dies bietet den Vorteil, dass die Authentifizierung besonders sicher ist. Ferner bietet dies den Vorteil, dass die Datensätze mit der Signatur gegen Veränderung beziehungsweise Manipulation geschützt sind.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dynamischen Codeelemente Teile eines Rollcodes sind. Dies bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise eine skalierbare Menge an dynamischen Codeelementen erzeugbar ist. Als Rollcode wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine endliche Liste an Codeelementen bezeichnet, die in einer zeitlichen Abfolge nacheinander verwendet werden und nach Verwendung eines letzten Codeelements der Menge die Verwendung eines ersten Codeelements der Menge und der darauf folgenden Codeelemente wiederholt erfolgt. Dies reduziert vorteilhafterweise einen Rechenaufwand, da die Codeelemente bereits vor Durchführung des Verfahrens zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten erstellt werden können.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Datenaustausch zwischen dem wenigstens einen fahrzeugexternen Gerät und der fahrzeuginternen Datenverarbeitungseinrichtung über eine direkte Funkverbindung erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass das Verfahren besonders schnell, mit geringem Aufwand und flexibel durchführbar ist.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine fahrzeugexterne Gerät Steuerdaten an die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung sendet. Dies bietet den Vorteil, dass das Verfahren besonders flexibel ist, da ein oder mehrere fahrzeugexterne Geräte individuelle Inhalte von der fahrzeuginternen Datenverarbeitungseinrichtung anfordern können. Ferner ist das Verfahren vorteilhafterweise besonders sicher, da Inhalte erst dann durch die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung an das wenigstens eine fahrzeugexterne Gerät gesendet werden, wenn dieses anhand der in den die Steuerdaten enthaltenen Datensätze integrierten dynamischen Codeelemente authentifiziert worden ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die fahrzeuginterne Datenverarbeitungseinrichtung wenigstens eine Steuerungseinrichtung und wenigstens eine Quelle für multimediale Inhalte umfasst. Dies bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Quellen für multimediale Inhalte flexibel ansteuerbar sind. Ferner kann durch die Steuerungseinrichtung vorteilhafterweise ein Zusammenwirken unterschiedlichster funktionaler Einheiten aufeinander abgestimmt werden. So kann rein beispielhaft über die Steuerungseinrichtung ein Austausch von öffentlichen Schlüsseln zur Auswertung unterschiedlicher Signaturen erfolgen. Ferner kann rein beispielhaft eine Synchronisation eines Sendeverhaltens, beispielsweise der Quelle für multimediale Inhalte, mit einem Empfangsverhalten, beispielsweise des fahrzeugexternen Gerätes, über eine Kommunikationseinrichtung, beispielsweise eine Antenne, erfolgen. Das Verfahren ist dadurch vorteilhafterweise sehr stabil durchführbar.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System, aufweisend wenigstens eine Datenverarbeitungseinrichtung, wenigstens eine Betriebssoftware, die eine Kommunikation mit wenigstens einem externen Gerät zu steuern vermag und die eine interne und eine externe Komponente umfasst, wobei die externe Komponente dem wenigstens einen externen Gerät zuordenbar ist, weiterhin aufweisend wenigstens eine Kommunikationseinrichtung, die ausgebildet ist, eine drahtlose Verbindung zwischen der wenigstens einen Datenverarbeitungseinrichtung und dem wenigstens einen externen Gerät herzustellen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das System eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten durchzuführen.
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Das erfindungsgemäße System bietet den Vorteil, dass es aus günstigen und standardisierten Komponenten besteht und flexibel in unterschiedlichste technische Systeme integrierbar ist. Beispielsweise ist das System in Fahrzeuge integrierbar. Die Anwendbarkeit des Systems beschränkt sich jedoch nicht auf diesen Bereich, sondern lässt sich beispielsweise auf Gebäude oder mobile Sendeeinrichtungen zur Übertragung von Audio- und/oder visuellen Inhalten übertragen. Prinzipiell lässt sich die Anwendbarkeit des Systems auf alle Bereiche übertragen, in denen eine Übertragung von Audio- und/oder visuellen Inhalten von einer Datenverarbeitungseinrichtung an externe Geräte eine Bedeutung zukommt.
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Ferner ist ein Kraftfahrzeug Gegenstand der vorliegenden Erfindung, aufweisend ein erfindungsgemäßes System. Dies bietet den Vorteil, dass die Datensicherheit des Kraftfahrzeugs erhöht wird. Ferner wird die Flexibilität des Kraftfahrzeugs in informationstechnischer Hinsicht und die Nutzerfreundlichkeit vorteilhaft erhöht.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems in einer bevorzugten Ausführungsform, und
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System in einer bevorzugten Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur sicheren Kommunikation mit fahrzeugexternen Geräten unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems, jeweils in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Lediglich angedeutet ist hier die Systemgrenze 10 eines nicht weiter spezifizierten technischen Umweltsystems. Das erfindungsgemäße System ist in dieses technische Umweltsystem integriert. Das erfindungsgemäße System besteht aus einer Datenverarbeitungseinrichtung 12, welche eine Steuerungseinrichtung 14 und eine Videoquelle 16 umfasst. Die Datenverarbeitungseinrichtung 12 umfasst ferner eine Betriebssoftware, die eine interne Komponente 18 und eine externe Komponente 20 umfasst. Die externe Komponente 20 der Betriebssoftware ist einer systemexternen weiteren Datenverarbeitungseinrichtung, in dem dargestellten Beispiel als Teil eines Smartphones 22 zugeordnet beziehungsweise auf diesem installiert. Das erfindungsgemäße System verfügt weiterhin über eine Kommunikationseinrichtung 24. Die Kommunikationseinrichtung 24 umfasst dabei eine Funkantenne 26. Über die Kommunikationseinrichtung 24 können die Steuerungseinrichtung 14 und die Videoquelle 16 mit dem Smartphone 22 kommunizieren. In einem ersten Verfahrensschritt wird nun auf dem Smartphone 22 mit der externen Komponente 20 der Betriebssoftware eine Vielzahl an Datensätzen generiert, die Steuerdaten enthalten und wobei jedem Datensatz 28 ein dynamisches Codeelement 30 eincodiert wird und zudem jedem Datensatz 28 mit dem dynamischen Codeelement 30 unter Verwendung eines privaten Schlüssels des Smartphones 22 eine Signatur 32 generiert wird. Der Datensatz 28 mit dem dynamischen Codeelement 30 und der Signatur 32 wird über die Funkantenne 26 an die Steuerungseinrichtung 14 übertragen. Die anhand des Datensatzes 28 mit dem dynamischen Codeelement 30 und der Signatur 32 exemplarisch beschriebene Verfahrensweise kann analog mit allen Datensätzen erfolgen. Die Steuerungseinrichtung 14 empfängt in einem zweiten Verfahrensschritt die von dem Smartphone 22 gesendeten Daten. Unter Verwendung eines öffentlichen Schlüssels des Smartphones 22 überprüft die Steuerungseinrichtung 14 unter Verwendung der internen Komponente 18 der Betriebssoftware die Signatur 32. Weiterhin wird unter Verwendung des dynamischen Codeelementes 30 eine Authentifizierung des Smartphones 22 durchgeführt. Auch diese exemplarisch beschriebenen Verfahrensschritte können analog für weitere Signaturen und dynamische Codeelemente erfolgen, die weiteren Datensätzen zugeordnet sein können.
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In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt eine Synchronisation 34 der Videoquelle 16 mit den Steuerungsdaten des Smartphones 22 über die Steuerungseinrichtung 14. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Smartphone 22 von der Videoquelle 16 einen Videostrom angefordert. Die Videoquelle 16 bereitet den Videostrom zur Übertragung an das Smartphone 22 derart vor, dass eine Vielzahl an Datensätzen 36 mit einer Vielzahl an dynamischen Codeelementen 38, von denen jeweils ein dynamisches Codeelement einem Datensatz zugeordnet wird, versehen wird. Die dynamischen Codeelemente 38 sind beispielsweise Bestandteile eines Rollcodes und werden in unsichtbaren Zeilen der Datensätze 36 eincodiert. Die codierten Datensätze werden dann mit einem privaten Schlüssel der Videoquelle 16 signiert.
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In einem vierten Verfahrensschritt überträgt die Videoquelle 16 die signierten Datensätze, enthaltend die Datensätze 36, die dynamischen Codeelemente 38 und zugehörigen Signaturen 40, über die Funkantenne 26 an das Smartphone 22.
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In einem fünften Verfahrensschritt verwendet das Smartphone 22 einen öffentlichen Schlüssel der Videoquelle 16, um die Signaturen 40 zu überprüfen. Ferner erfolgt eine Authentifizierung der Videoquelle 16 unter Verwendung der dynamischen Codeelemente 38. Die dynamischen Codeelemente 38 werden außerdem hinsichtlich einer zeitlichen Abfolge der Datensätze 36 ausgewertet. Da die dynamischen Codeelemente 38 Teile eines Rollcodes sind, ist deren Abfolge an dem Smartphone 22 bekannt. Somit kann das Smartphone 22 die korrekte Reihenfolge der Datensätze 36 des Videostroms selbst dann sicherstellen, wenn im Zuge der Übertragung über die Funkantenne 26 die Reihenfolge verändert worden ist.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System in einer bevorzugten Ausführungsform. Sofern gleiche Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden, beziehen sich diese auch auf gleiche Merkmale. In diesen Fällen gilt das in 1 Beschriebene für diese Merkmale auch für 2. Der obere Teil der 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 42 in einer Frontansicht. Der mittlere Teil der 2 zeigt das Kraftfahrzeug 42 in einer Rückansicht. Der untere Teil der 2 zeigt das Kraftfahrzeug 42 in einer seitlichen Ansicht. Lediglich die Funkantenne 26 ist als teilweise außerhalb des Kraftfahrzeugs 42 liegende Komponente des erfindungsgemäßen Systems äußerlich sichtbar. Die weiteren Systemkomponenten wie Betriebssoftware mit interner Komponente 18 sowie die Datenverarbeitungseinrichtung 12 mit Steuerungseinrichtung 14 und Videoquelle 16 sind in der 2 hinsichtlich ihrer Lokalisierung in dem Fahrzeug 42 schematisch angedeutet. Das System kann mit weiteren Einrichtungen des Fahrzeugs 42, wie zum Beispiel einer Energieversorgung oder einer multimedialen Bedien- und Anzeigeeinrichtung, wirkverbunden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Systemgrenze
- 12
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 14
- Steuerungseinrichtung
- 16
- Videoquelle
- 18
- interne Komponente
- 20
- externe Komponente
- 22
- Smartphone
- 24
- Kommunikationseinrichtung
- 26
- Funkantenne
- 28
- Datensatz
- 30
- dynamisches Codeelement
- 32
- Signatur
- 34
- Synchronisation
- 36
- Datensätze
- 38
- dynamische Codeelemente
- 40
- Signaturen
- 42
- Kraftfahrzeug
