CN111404794A - 一种基于虚拟化的can总线网络共享的系统及方法 - Google Patents

一种基于虚拟化的can总线网络共享的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的系统及方法，物理CAN设备与服务端通信连接；服务端与客户端通过网络通信连接；客户端通过虚拟CAN连接应用程序模块，形成了CAN总线通信网络化信息。应用程序模块作为用户的操作端口。物理CAN设备作为系统的控制中枢，实现对各个客户端的权限设置，CAN波特率属性信息配置等等。通过设置数据通信密钥；使客户端通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；以及通过数据通信密钥对数据进行加密。服务端向客户端发送具有数据通信密钥加密的数据；具有解密权限的客户端对所述数据进行解密并进行处理，保证了系统的通信安全，使得系统能够适应多领域使用。

Description

一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的系统及方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的系统及方法。
背景技术
CAN是Controller Area Network的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
目前CAN总线通信网络已经不仅仅局限于用在汽车领域。已经可以在服务器通信网络进行使用。但在对虚拟化服务器网络的搭建过程中，还无法形成一个网络化标准化的通信方式，通常使用的方式是终端对终端，也就是点对点的通信，基于集群规模的方式还无法进行扩展。这样导致CAN总线通信网络化信息受限，无法进行有效的使用。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的系统，包括：物理CAN设备，服务端，客户端以及应用程序模块；
物理CAN设备与服务端通信连接；
服务端与客户端通过网络通信连接；
客户端通过虚拟CAN连接应用程序模块；
客户端通过应用程序模块进行读写操作，客户端将读写数据通过通信网络发送到服务端；
服务端收到数据后，发送给物理CAN设备，并从物理CAN设备上读取数据；
读取完成后，将数据发送给客户端，客户端将数据转发至应用程序模块。
优选地，物理CAN设备通过服务端向客户端发送权限信息；
以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端的CAN波特率属性信息。
本发明还提供一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的方法，方法包括：
客户端通过应用程序模块进行读写操作，客户端将读写数据通过通信网络发送到服务端；
服务端收到数据后，发送给物理CAN设备，并从物理CAN设备上读取数据；
读取完成后，将数据发送给客户端，客户端将数据转发至应用程序模块。
优选地，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
物理CAN设备通过服务端向客户端发送权限信息；
以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端的CAN波特率属性信息。
优选地，客户端收到广播权限后判断是否有权限；
若有权限则根据应用程序模块配置的CAN波特率属性向服务端发送修改属性指令；
若没有权限则记录服务端广播的CAN属性；
若服务端收到客户端发送的CAN属性修改指令，判断所述客户端是否有权限修改；
若有权限则修改CAN属性，然后广播新的CAN属性至所有连接的客户端；
若没有权限则忽略该指令。
优选地，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
客户端向服务端发送身份信息以及申请权限；
服务端审核所述身份信息，是否满足申请权限，
如满足，配置相应的权限信息，并配置客户端的登陆账号密码。
优选地，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务之后，物理CAN设备向具有不同权限的虚拟机的客户端发送数据通信密钥；
客户端通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；
以及通过数据通信密钥对数据进行加密。
优选地，服务端向客户端发送具有数据通信密钥加密的数据；
具有解密权限的客户端对所述数据进行解密并进行处理。
优选地，客户端向服务端申请访问系统资源，并构造访问申请消息；
服务端配置客户端的权限信息是否满足访问权限；
如满足，则向客户端颁发访问证书，同时记录客户端的身份信息；
客户端基于访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
优选地，服务端接收到客户端的访问证书，权限信息以及CAN波特率属性后，用公共密钥解密并认证签名和权限信息；
若服务端认证失败则丢弃证书；
若服务端认证成功，则根据客户端的身份信息生成系统中具有唯一标识地址，并建立客户端信息表
客户端信息表中配置客户端的身份信息、访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明中物理CAN设备与服务端通信连接；服务端与客户端通过网络通信连接；客户端通过虚拟CAN连接应用程序模块，形成了CAN总线通信网络化信息。应用程序模块作为用户的操作端口。物理CAN设备作为系统的控制中枢，实现对各个客户端的权限设置，CAN波特率属性信息配置等等。
通过设置数据通信密钥；使客户端通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；以及通过数据通信密钥对数据进行加密。服务端向客户端发送具有数据通信密钥加密的数据；具有解密权限的客户端对所述数据进行解密并进行处理，保证了系统的通信安全，使得系统能够适应多领域使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于虚拟化的CAN总线网络共享的系统示意图；
图2为基于虚拟化的CAN总线网络共享的方法流程图。
具体实施方式
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
本发明配置一个虚拟CAN总线通信网络系统，系统可以与多个应用程序关联。即一个虚拟CAN可以同时被多个应用程序使用。虚拟CAN将各应用程序发送的数据复制，分别通过服务端，客户端以及应用程序模块发送给对应的CAN联网设备，并物理CAN将数据发送出去。本发明基于多个客户端以及服务端关联一个虚拟CAN总线网络进行通信，数据共享访问。
具体的，提供一种基于虚拟化的CAN总线网络共享系统，如图1所示，包括：物理CAN设备1，服务端2，客户端3以及应用程序模块4；
物理CAN设备1与服务端2通信连接；服务端2与客户端3通过网络通信连接；客户端3通过虚拟CAN连接应用程序模块4；
客户端3通过应用程序模块4进行读写操作，客户端3将读写数据通过通信网络发送到服务端2；
服务端2收到数据后，发送给物理CAN设备1，并从物理CAN设备1上读取数据；
读取完成后，将数据发送给客户端3，客户端3将数据转发至应用程序模块4。
在系统中，由物理CAN设备1通过服务端2向客户端3发送权限信息；以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端3的CAN波特率属性信息。
客户端3基于CAN波特率属性信息以及权限信息对系统中的数据进行访问，读写处理。
基于上述系统，本发明提供一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的方法，如图2所示，方法包括：
S11，客户端通过应用程序模块进行读写操作，客户端将读写数据通过通信网络发送到服务端；
S12，服务端收到数据后，发送给物理CAN设备，并从物理CAN设备上读取数据；
S13，读取完成后，将数据发送给客户端，客户端将数据转发至应用程序模块。
本发明提供的实施例中，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
物理CAN设备通过服务端向客户端发送权限信息；
以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端的CAN波特率属性信息。
也就是说每个虚拟机客户端的权限信息是由物理CAN设备进行统一配置。
进一步的讲，客户端收到广播权限后判断是否有权限；
也就是客户端是否有权限对当前广播权限进行处理，或者是读写操作。
若有权限则根据应用程序模块配置的CAN波特率属性向服务端发送修改属性指令；
若没有权限则记录服务端广播的CAN属性；
无权限的客户端无法对当前广播权限进行处理，或者是读写操作。
如果客户端有权限，则向服务端发送CAN属性修改指令；
若服务端收到客户端发送的CAN属性修改指令，判断所述客户端是否有权限修改；
若有权限则修改CAN属性，然后广播新的CAN属性至所有连接的客户端；
若没有权限则忽略该指令。
本发明提供的实施例中，虚拟机在启动并接入系统时需要向服务端发送请求服务指令，具体的，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
客户端向服务端发送身份信息以及申请权限；
服务端审核所述身份信息，是否满足申请权限，
如满足，配置相应的权限信息，并配置客户端的登陆账号密码。
本发明提供的实施例中，为了提供系统通信数据的安全性，虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务之后，物理CAN设备向具有不同权限的虚拟机的客户端发送数据通信密钥；客户端通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；以及通过数据通信密钥对数据进行加密。
有权限的客户端，并具有数据通信密钥的客户端可以通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；以及通过数据通信密钥对数据进行加密。
本发明提供的实施例中，客户端向服务端申请访问系统资源，并构造访问申请消息；服务端配置客户端的权限信息是否满足访问权限；如满足，则向客户端颁发访问证书，同时记录客户端的身份信息；客户端基于访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
服务端接收到客户端的访问证书，权限信息以及CAN波特率属性后，用公共密钥解密并认证签名和权限信息；
若服务端认证失败则丢弃证书；
若服务端认证成功，则根据客户端的身份信息生成系统中具有唯一标识地址，并建立客户端信息表
客户端信息表中配置客户端的身份信息、访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
这样设置了客户端允许访问的资源类型、访问权限、访问时限。
访问权限和访问时限指的是针对系统每种资源来进行设置，客户端所具有的操作权限和能访问的时间长度根据权限来进行设置。
客户端的访问证书是系统用密钥加密证书消息明文内容得到的，客户端的访问证书配置完成后，可以实现客户端之间的访问，以及基于其他系统网络的访问。还能够对访问的信息进行识别，如访问的资源类型标识中是否有与自身资源类型标识一致的标识，若有，则为客户端建立访问控制表，表中保存证书消息明文内容的全部信息，并返回确认消息给客户端；若没有则丢弃消息。
通过客户端构造访问验证请求消息，服务端对客户端进行权限限制，访问验证请求消息包括访问请求消息和认证。
访问请求消息是通过消息类型、资源类型标识和访问操作组成；访问证书是通过用客户端密钥加密访问请求消息得到的；服务端接收到访问验证请求消息后，根据客户端唯一的身份标识查找客户端信息表中是否有其记录，若查找失败则丢弃消息并拒绝访问；若查找成功，再判断消息类型，
若是访问请求消息，则使用客户端信息表中数据通信密钥加密访问请求消息重新生成认证码，并将该访问证书与访问验证请求消息中的访问证书比对，若不相等，则丢弃消息并拒绝访问；若相等，执行访问。服务端可以对非法客户端，或无权限客户端的非法进行报警。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于虚拟化的CAN总线网络共享系统，其特征在于，包括：物理CAN设备，服务端，客户端以及应用程序模块；
物理CAN设备与服务端通信连接；
服务端与客户端通过网络通信连接；
客户端通过虚拟CAN连接应用程序模块；
客户端通过应用程序模块进行读写操作，客户端将读写数据通过通信网络发送到服务端；
服务端收到数据后，发送给物理CAN设备，并从物理CAN设备上读取数据；
读取完成后，将数据发送给客户端，客户端将数据转发至应用程序模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
物理CAN设备通过服务端向客户端发送权限信息；
以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端的CAN波特率属性信息。
3.一种基于虚拟化的CAN总线网络共享的方法，其特征在于，方法包括：
客户端通过应用程序模块进行读写操作，客户端将读写数据通过通信网络发送到服务端；
服务端收到数据后，发送给物理CAN设备，并从物理CAN设备上读取数据；
读取完成后，将数据发送给客户端，客户端将数据转发至应用程序模块。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
物理CAN设备通过服务端向客户端发送权限信息；
以配置广播权限的方式进行配置，并配置客户端的CAN波特率属性信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
客户端收到广播权限后判断是否有权限；
若有权限则根据应用程序模块配置的CAN波特率属性向服务端发送修改属性指令；
若没有权限则记录服务端广播的CAN属性；
若服务端收到客户端发送的CAN属性修改指令，判断所述客户端是否有权限修改；
若有权限则修改CAN属性，然后广播新的CAN属性至所有连接的客户端；
若没有权限则忽略该指令。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务；
虚拟机的客户端与服务端建立通信连接；
客户端向服务端发送身份信息以及申请权限；
服务端审核所述身份信息，是否满足申请权限，
如满足，配置相应的权限信息，并配置客户端的登陆账号密码。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
虚拟机启动虚拟CAN配置管理服务之后，物理CAN设备向具有不同权限的虚拟机的客户端发送数据通信密钥；
客户端通过数据通信密钥对服务端发送的数据进行解密；
以及通过数据通信密钥对数据进行加密。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
服务端向客户端发送具有数据通信密钥加密的数据；
具有解密权限的客户端对所述数据进行解密并进行处理。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
客户端向服务端申请访问系统资源，并构造访问申请消息；
服务端配置客户端的权限信息是否满足访问权限；
如满足，则向客户端颁发访问证书，同时记录客户端的身份信息；
客户端基于访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
服务端接收到客户端的访问证书，权限信息以及CAN波特率属性后，用公共密钥解密并认证签名和权限信息；
若服务端认证失败则丢弃证书；
若服务端认证成功，则根据客户端的身份信息生成系统中具有唯一标识地址，并建立客户端信息表
客户端信息表中配置客户端的身份信息、访问证书，权限信息以及CAN波特率属性访问系统信息。
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