CN111049803A - 基于车载can总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,包括ECU、车载T‑BOX设备、服务器、数据中心和数字签名模块,所述ECU包含数据加密模块和网络网块,所述车载T‑BOX设备包含数据加密模块、主动防御并记录的防攻击算法、总线CAN通信模块和网络模块,所述ECU通过数据加密模块将车辆工况和故障信息进行加密传输给所述车载T‑BOX。本发明不但将数据安全概念推翻,将数据加密的领域从本地化到网络化演变,将数据加密的级别得到提升,不但有普通的校验,还对数据重新组合,可使用SM2、SM3、RSA、AES等专业加密算法对数据重新打包,并在网络链路中新增主动防御的功能,保障车联网平台的从物理层到应用层的安全私密性。

Description

基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法
技术领域
本发明涉及加密技术和网络通信技术领域,特别涉及基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法。
背景技术
近年来随着智能交通、车联网等概念的提出与实施,使得汽车与外部网络间的信息交互越来越频繁,人们在享受车联网带来的便利,同时也面临着巨大的车辆信息安全问题。车载ECU多以CAN总线方式连接,CAN的数据包中只有目的地址没有源地址,这意味着车载网络中的任意ECU都可以访问CAN网络中的核心ECU。所以只要攻击者能获得CAN网络中的执行权限就能够向ECU发送伪造的数据包,修改ECU的行为,从而实现对车辆的完全控制。由上可知CAN网络的通信安全决定着整个车载信息系统的安全。
国密算法是国家密码局制定标准的一系列算法,其中包括了对称加密算法、杂凑算法等。具有加密算法全,算法运算速度快的优点,提供智能门锁等针对严苛需求的解决方案。
汽车在往智能化方向发展,节点间通信的安全性变得越来越重要。当下是在报文中添加验证信息实现通信安全,这样不仅浪费宝贵的通信资源,还增加软件复杂度。
为此,我们提出基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法。
【附图说明】
图1为加密操作流程的示意图示意图。
发明内容
本发明的主要目的在于提供基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,本发明针对目前汽车大多采用常见的校验方法(奇偶校验、累加和校验、CRC检验)来保障汽车的数据安全的局限性及不可靠性,而使用全新的数据加密方法及平台网络的安全访问措施,可以增加车辆运行的数据安全等级,并具有一定的主动防御并记录相应防御及攻击记录的作用,为汽车的安全驾驶护行,针对加密中,通过组成公钥及私钥的密钥生产管理系统和密钥矩阵为基础,实现各终端间的身份认证,协商会话密钥和初始计数器同步,解决目前CAN总线上数据明文传输,各车载终端节点间缺失认证的安全隐患,提高CAN网络数据安全,且不影响CAN总线上数据的实时性,同时,通过车载TBOX终端的网络模块对其进行二次防攻击算法处理,攻击者旨在调整另一个ECU当前正在总线上发送的消息,控制数据字段,在合法ECU发送隐性位时发送显性位(位翻转),还需要调整循环冗余校验(CRC)以匹配篡改数据。而当系统检测本地节点停止发送但在总线上继续发送的消息的情况,当包括正确CRC的远程节点完成消息时,网络模块发出主动错误标志,如果消息包含错误的CRC(避免不必要的总线负载),网络模块将不会发送错误标志,可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,包括ECU、车载T-BOX设备、服务器、数据中心和数字签名模块,所述ECU包含数据加密模块和网络网块,所述车载T-BOX设备包含数据加密模块、主动防御并记录的防攻击算法、总线CAN通信模块和网络模块,所述ECU通过数据加密模块将车辆工况和故障信息进行加密传输给所述车载T-BOX,所述车载T-BOX设备读取车辆各个部件的工况和故障信息,并将最终获取的数据通过网络传输至所述服务器,所述服务器将收到的加密数据进行解密操作,并将数据进行处理和展示,所述数据中心与所述服务器进行通信,对所述服务器请求进行分析,计算并返回对应的密钥,所述加密模块通过I2C接口与所述车载T-BOX车内设有的所述总线CAN通信模块通信,以获取时间戳信息,根据获取的时间戳信息和所述ECU的安全标示码来计算出密钥并通过加密算法对传输的数据进行加密,产生相应的密文传输至所述车载T-BOX车内总线CAN通信模块,车载T-BOX采用EC20与所述车载T-BOX通信,用于传输所述车内总线CAN通信模块传输过来的加密信息,所述数字签名模块包括安全芯片,所述ECU采集的车辆排放数据必须进行数字签名后传输,数字签名要求使用保存在所述安全芯片中的私钥进行,所述数据中心与所述服务器通信,用于接收所述服务器的合法授权请求,通过分析所述服务器传输过来的车辆信息和时间戳信息,匹配对应的ECU的安全识别码并通过对时间戳信息和匹配到的ECU的安全识别码进行计算获得密钥,并将密钥传输给所述服务器。
进一步地,所述车载T-BOX车内的所述总线通信CAN模块采用TJA1042T/3,其兼容CANFD协议,最高支持5Mbit/s用于读取车辆各部件的故障 信息和工况信息。
进一步地,所述TBOX及所述ECU的数据加密模块采用LKT4305-GM,加密模块集成了国密SM2/SM3,RSA非对称加密和AES对称加密。
进一步地,所述加密信息可以包括芯片标识ID、芯片公钥、车辆VIN,使车辆终端信息交互身份的唯一性,车载终端的组网的标准化。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:目前车辆市场对于数据安全的措施处于初级阶段,操作方式主要分部在对数据校验的处理和对数据本地的加密处理两块。本发明不但将数据安全概念推翻,将数据加密的领域从本地化到网络化演变,将数据加密的级别得到提升,不但有普通的校验,还对数据重新组合,可使用SM2、SM3、RSA、AES等专业加密算法对数据重新打包,并在网络链路中新增主动防御的功能,保障车联网平台的从物理层到应用层的安全私密性。
【具体实施方式】
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,包括ECU、车载T-BOX设备、服务器、数据中心和数字签名模块,所述ECU包含数据加密模块和网络网块,所述车载T-BOX设备包含数据加密模块、主动防御并记录的防攻击算法、总线CAN通信模块和网络模块,所述ECU通过数据加密模块将车辆工况和故障信息进行加密传输给所述车载T-BOX,所述车载T-BOX设备读取车辆各个部件的工况和故障信息,并将最终获取的数据通过网络传输至所述服务器,所述服务器将收到的加密数据进行解密操作,并将数据进行处理和展示,所述数据中心与所述服务器进行通信,对所述服务器请求进行分析,计算并返回对应的密钥,所述加密模块通过I2C接口与所述车载T-BOX车内设有的所述总线CAN通信模块通信,以获取时间戳信息,根据获取的时间戳信息和所述ECU的安全标示码来计算出密钥并通过加密算法对传输的数据进行加密,产生相应的密文传输至所述车载T-BOX车内总线CAN通信模块,车载T-BOX采用EC20与所述车载T-BOX通信,用于传输所述车内总线CAN通信模块传输过来的加密信息,所述数字签名模块包括安全芯片,所述ECU采集的车辆排放数据必须进行数字签名后传输,数字签名要求使用保存在所述安全芯片中的私钥进行,所述数据中心与所述服务器通信,用于接收所述服务器的合法授权请求,通过分析所述服务器传输过来的车辆信息和时间戳信息,匹配对应的ECU的安全识别码并通过对时间戳信息和匹配到的ECU的安全识别码进行计算获得密钥,并将密钥传输给所述服务器。
本发明针对目前汽车大多采用常见的校验方法(奇偶校验、累加和校验、CRC检验)来保障汽车的数据安全的局限性及不可靠性,而使用全新的数据加密方法及平台网络的安全访问措施,可以增加车辆运行的数据安全等级,并具有一定的主动防御并记录相应防御及攻击记录的作用,为汽车的安全驾驶护行。
针对加密中,通过组成公钥及私钥的密钥生产管理系统和密钥矩阵为基础,实现各终端间的身份认证,协商会话密钥和初始计数器同步,解决目前CAN总线上数据明文传输,各车载终端节点间缺失认证的安全隐患,提高CAN网络数据安全,且不影响CAN总线上数据的实时性。
同时,通过车载TBOX终端的网络模块对其进行二次防攻击算法处理,攻击者旨在调整另一个ECU当前正在总线上发送的消息,控制数据字段,在合法ECU发送隐性位时发送显性位(位翻转),还需要调整循环冗余校验(CRC)以匹配篡改数据。而当系统检测本地节点停止发送但在总线上继续发送的消息的情况,当包括正确CRC的远程节点完成消息时,网络模块发出主动错误标志,如果消息包含错误的CRC(避免不必要的总线负载),网络模块将不会发送错误标志。
其中,所述车载T-BOX车内的所述总线通信CAN模块采用TJA1042T/3,其兼容CANFD协议,最高支持5Mbit/s用于读取车辆各部件的故障 信息和工况信息。
其中,所述TBOX及所述ECU的数据加密模块采用LKT4305-GM,加密模块集成了国密SM2/SM3,RSA非对称加密和AES对称加密。
其中,所述加密信息可以包括芯片标识ID、芯片公钥、车辆VIN,使车辆终端信息交互身份的唯一性,车载终端的组网的标准化。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,其特征在于:实现所述方法需要涉及若干模块,所述若干模块包括ECU、车载T-BOX设备、服务器、数据中心和数字签名模块,所述ECU包含数据加密模块和网络网块,所述车载T-BOX设备包含数据加密模块、主动防御并记录的防攻击算法、总线CAN通信模块和网络模块,所述ECU通过数据加密模块将车辆工况和故障信息进行加密传输给所述车载T-BOX,所述车载T-BOX设备读取车辆各个部件的工况和故障信息,并将最终获取的数据通过网络传输至所述服务器,所述服务器将收到的加密数据进行解密操作,并将数据进行处理和展示,所述数据中心与所述服务器进行通信,对所述服务器请求进行分析,计算并返回对应的密钥,所述加密模块通过I2C接口与所述车载T-BOX车内设有的所述总线CAN通信模块通信,以获取时间戳信息,根据获取的时间戳信息和所述ECU的安全标示码来计算出密钥并通过加密算法对传输的数据进行加密,产生相应的密文传输至所述车载T-BOX车内总线CAN通信模块,车载T-BOX采用EC20与所述车载T-BOX通信,用于传输所述车内总线CAN通信模块传输过来的加密信息,所述数字签名模块包括安全芯片,所述ECU采集的车辆排放数据必须进行数字签名后传输,数字签名要求使用保存在所述安全芯片中的私钥进行,所述数据中心与所述服务器通信,用于接收所述服务器的合法授权请求,通过分析所述服务器传输过来的车辆信息和时间戳信息,匹配对应的ECU的安全识别码并通过对时间戳信息和匹配到的ECU的安全识别码进行计算获得密钥,并将密钥传输给所述服务器。
2.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,其特征在于:所述车载T-BOX车内的所述总线通信CAN模块采用TJA1042T/3,其兼容CANFD协议,最高支持5Mbit/s用于读取车辆各部件的故障 信息和工况信息。
3.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,其特征在于:所述TBOX及所述ECU的数据加密模块采用LKT4305-GM,加密模块集成了国密SM2/SM3,RSA非对称加密和AES对称加密。
4.根据权利要求1所述的基于车载CAN总线通讯系统数据加密及平台安全访问的方法,其特征在于:所述加密信息可以包括芯片标识ID、芯片公钥、车辆VIN,使车辆终端信息交互身份的唯一性,车载终端的组网的标准化。
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