CN112416389A - 一种基于区块链技术的ota软件版本管理方法 - Google Patents

一种基于区块链技术的ota软件版本管理方法 Download PDF

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CN112416389A CN202011252424.9A CN202011252424A CN112416389A CN 112416389 A CN112416389 A CN 112416389A CN 202011252424 A CN202011252424 A CN 202011252424A CN 112416389 A CN112416389 A CN 112416389A
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周颖
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Abstract

本发明涉及一种智能网联车的OTA软件版本管理方法，包括以下步骤：S1.获取车型的软件体的版本信息表；S2.搭建车型软件栈区块链框架和车辆软件栈区块链框架；S3.建立车型软件栈的区块链初始块和车辆软件栈的区块链初始块；S4.获取车型的软件栈的更新动作，构造车型软件栈变化数据表，推入车型软件栈的区块链中，获取车辆的车内软件栈的更新动作，构造车辆软件栈变化数据表，推入车辆软件栈的区块链中；S5.调整车辆内部的软件关系。与现有技术相比，本发明具有对车型和车辆的软件栈进行精细化管理、保证软件升级、新增或删除后车辆的功能完整性等优点，支持多方软件管理平台(车企、配件厂和应用软件商店)的OTA协同、实现真正意义上的整车全软件栈OTA。

Description

一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法
技术领域
本发明涉及智能网联车OTA(On The Air，空中升级)平台的软件版本管理方法，尤其是涉及一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法。
背景技术
当前智能网联车普遍支持OTA(On the Air，空中软件升级)功能，通过OTA车厂可以适时的在线推送新软件版本，达到提升车辆性能、增加车辆功能或修复车辆缺陷的目的。
实现OTA的关键是完整同步管理车端和平台端软件。车端管理本车可升级的软件集合版本信息，平台端管理全部可升级的软件集合，平台端根据车端的可升级的软件集合版本信息推送待升级的软件集合名称供车主选择升级。车端采用“软件版本列表”管理本车各软件；平台端采用“软件库版本索引表”管理全部软件；传输过程采用SSL协议保护软件完整性和机密性，并假设存在完美通信信道。
车端的“软件库版本列表”表头结构如表1所示，封包在车端升级管理程序中，没有专门的完整性保护，表1如下所示：
表1
软件ID 软件名称 软件功能 当前版本
唯一标识 文本 文本 一致定义的
平台端的“软件库版本索引表”表头结构如表2所示，以数据库表来进行管理，依赖DBMS的权限控制和数据一致性机制保护表的完整性，没有数据层完整性保护，表2如下所示：
表2
Figure BDA0002772008280000011
现有OTA平台普遍使用的版本管理方法中存在以下的缺陷：
一、不能实现针对每一车型全生命期可用软件栈及其版本变化的精细化管理，主要表现在：相对孤立的管理每一个软件实体，没有建立整车软件实体间的关联关系。随着软件定义车(SDV)的逐步发展，整车软件栈将非常复杂，各软件实体的功能完整性将极大的依赖其它软件实体，例如“导航软件”的功能可能依赖于“高精定位组件”，导航软件升级可能需要同步升级高精定位组件；
二、不能实现针对每一辆车全生命期内软件栈及其版本变化的精细化管理。汽车作为一个移动智能空间，软件环境是个性化的，软件升级也是个性化的，没有车辆软件栈的精细化管理就没有个性化的OTA；
三、不支持软件的分离管理运营。汽车内的软件栈由不同的机构管理，例如ECU的软件等由配件厂管理、智驾和控制软件等由车企管理、通用应用软件等由其它软件商店管理。车辆执行全栈软件升级时可能需要三类软件管理平台的协同。当前OTA机制不支持车辆软件栈变化的一致化记录和完整的保存。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不能对每一车型和单一车辆的全生命期可用软件栈及其版本变化的精细化管理、不支持软件的分离管理运营的缺陷而提供一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，具体包括以下步骤：
S1.获取车型的软件体的版本信息表；
S2.根据所述版本信息表搭建车型软件栈区块链框架和车辆软件栈区块链框架；
S3.根据所述车型软件栈区块链框架和车辆软件栈区块链框架分别建立车型软件栈的区块链初始块和车辆软件栈的区块链初始块；
S4.获取车型的软件栈的更新动作，构造车型软件栈变化数据表，推入车型软件栈的区块链中，获取车辆的车内软件栈的更新动作，构造车辆软件栈变化数据表，推入车辆软件栈的区块链中；
S5.调整车辆内部的软件关系。
所述车型软件栈的区块链初始块包括车型软件栈的区块结构、车型软件栈的软件初始关系和车型软件栈的软件变化结构。
所述车型软件栈的区块结构如表3所示，表3具体如下：
表3车型软件栈的区块结构表
height(长度) 0～16bit整数
hash(本块散列值) >＝256bits
previous hash(前一块散列值) >＝256bits
next hash(下一块散列值) >＝256bits
vehicle model ID(车型) 车企自定义的可区别车型符号
software stack(软件栈关系) Merkle tree
其中，本块散列值由车型和软件栈关系经过散列算法计算得到。
所述目标车辆的区块链框架包括车辆软件栈的区块结构、车辆软件栈的软件初始关系、车辆软件栈的软件变化结构和目标车辆当前软件的关系。
所述车辆软件栈的区块结构如表4所示，表4具体如下：
表4车辆软件栈的区块结构表
height(长度) 0～16bit整数
hash(本块散列值) >＝256bits
previous hash(前一块散列值) >＝256bits
next hash(下一块散列值) >＝256bits
vehicle ID(车辆识别码) 车辆唯一识别码
vehicle model ID(车型) 车企自定义的可区别车型符号
software stack(软件栈关系) Merkle tree
其中，本块散列值由车辆识别码、车型和软件栈关系经过散列算法计算得到，可信树(Merkle tree)遵循散列化二叉树的数据结构，树的叶子节点存放经数字签名的车型初始软件关系或软件变化关系。
所述车型软件栈的软件初始关系和车辆软件栈的软件初始关系如表5所示，表5具体如下：
表5软件栈的软件初始关系表
Figure BDA0002772008280000031
Figure BDA0002772008280000041
其中，sm为用于区分的软件标识，version_sm为软件的版本标识，初始关系的判定标准如下所示：
Figure BDA0002772008280000042
其中，初始关系为1表示软件si的变化影响软件sj的功能完整性，且依赖关系不对称，即
Figure BDA0002772008280000043
所述车型软件栈的软件变化结构和车辆软件栈的软件变化结构如表6所示，表6具体如下：
表6软件栈的软件变化结构表
Figure BDA0002772008280000044
其中，changed表示软件栈的更新动作，取值范围为{0,1,2}，0表示删除，1表示升级，2表示增加，version_si是si变化后软件的版本，若INTEGER＝0，version_si＝最后版本；INTEGER＝1，version_si＝新的版本；若INTEGER＝2，version_si＝第一个版本；(sj,version_sj)：si＜sj，表示对版本为version_si的软件si有功能依赖的软件sj的最低版本要求是version_sj，多个依赖si的其它软件以“&”符号分割，若没有其它软件依赖si，则单元值为0。
所述车型软件栈具体为车型全生命期软件栈。
所述车辆软件栈具体为车辆全生命期软件栈。
所述车型全生命期软件栈和车辆全生命期软件栈的区块链初始块均包括数字签名和对应的签名私钥。
所述车型软件栈的更新动作包括版本升级、新增软件或删除软件。
所述车辆软件栈的更新动作包括软件升级、新增软件或删除软件。
所述车型软件栈和车辆软件栈中软件体的类型均包括ECU嵌入式固件和控制软件、智驾及控制类软件或APP类软件的最小可升级单位，所述版本信息结构如表7所示：
表7版本信息结构表
software_ID name function c_version p_version rollback
软件标识 软件名称 软件功能 当前版本 前次版本 是/否可回退
进一步地，所述智驾及控制类软件基于实时操作系统，所述APP类软件基于通用操作系统。
所述步骤S5中调整车辆内部的软件关系具体为根据车辆软件栈区块链变化从平台端获得该车辆的新软件关系并覆盖存储车辆内的当前软件关系，车型车辆软件栈发生变化后的软件关系如下：
车辆软件栈发生已有软件s1进行软件升级，依赖关系的软件s2执行必要性同步升级，变化后的车辆端软件关系如表8所示：
表8车辆软件栈软件升级关系表
车辆软件关系 s<sub>1</sub> s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub>
s<sub>1</sub> version_s<sub>1</sub>’ 1|0 … 1|0
s<sub>2</sub> 1|0 version_s<sub>2</sub>’ … 1|0
… … … … …
s<sub>m</sub> 1|0 1|0 … version_s<sub>m</sub>
其中，version_s1’是s1升级后的版本，version_s2’是s2升级后的版本；
车辆软件栈发生已有软件s1发生软件删除，依赖关系的软件s2执行必要性同步升级，变化后的车辆端软件关系如表9所示：
表9车辆软件栈软件删除关系表
车辆软件关系 s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub>
1|0 … 1|0
s<sub>2</sub> version_s<sub>2</sub>’ … 1|0
… … … …
s<sub>m</sub> 1|0 … version_s<sub>m</sub>
其中，version_s2’是s2升级后的版本；
车辆软件栈增加软件sm+1，且软件其它软件依赖，变化后的车辆端软件关系如表10所示：
表10车辆软件栈软件增加关系表
Figure BDA0002772008280000051
Figure BDA0002772008280000061
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过建立车辆和车型的全生命期软件栈的区块链，完整的建立了任意车型、任意车辆在全生命期内任意时刻的软件栈全局关系，保证软件升级、新增或删除后目标车辆的功能完整性。
2.本发明完整的记录了任意车型、任意车辆在全生命期内软件升级、新增或删除操作日志，且维持变化后的软件栈全局关系。
3.本发明保证不同的软件管理平台在不暴露各自软件实体知识的环境下支持整车任意软件的OTA并留存记录，真正赋能于SDV。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明软件删除信息推入区块链流程图；
图3为本发明软件升级的信息推入区块链流程图；
图4为本发明软件新增的信息推入区块链流程图；
图5为本发明车辆升级软件流程图；
图6为本发明车辆新增软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，具体包括以下步骤：
S1.获取目标车型的软件体的版本信息表；
S2.根据版本信息表搭建目标车型软件栈区块链框架和属于目标车型的目标车辆软件栈区块链框架；
S3.根据目标车型的软件栈区块链框架和目标车辆的软件栈区块链框架分别建立车型软件栈区块链的初始块和车辆软件栈区块链的初始块；
S4.获取目标车型的车型软件栈的更新动作，构造车型软件栈变化数据表，推入车型软件栈区块链中，获取目标车辆的车辆软件栈的更新动作，构造车辆软件栈变化数据表，推入车辆软件栈区块链中；
S5.根据目标车辆的软件栈区块链中的软件栈变化数据表，调整目标车辆内部的软件关系。
如图1所示，本实施例中，一个车型建立一个区块链，一辆车建立一个区块链，车辆软件栈和车型软件栈中软件体的类型均包括ECU嵌入式固件和控制软件、智驾及控制类软件和APP类软件，版本信息结构如表7所示：
表7版本信息结构表
software_ID name function c_version p_version rollback
软件标识 软件名称 软件功能 当前版本 前次版本 是/否可回退
设ECU嵌入式固件和控制软件的生产者为配件厂，智驾及控制类软件的生产者为车企，APP类软件的生产者为第三方应用商店。车型、车辆的软件栈区块链由车企创造初始块。在后续车型和车辆生命期内的软件变化中，三类软件管理平台遵循相同的区块链共识协议联合维护车型和车辆软件栈区块链。
目标车型软件栈的软件初始关系和目标车辆软件栈的软件初始关系如表5所示，表5具体如下：
表5软件栈的软件初始关系表
初始软件关系 s<sub>1</sub> s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub>
s<sub>1</sub> version_s<sub>1</sub> 1|0 … 1|0
s<sub>2</sub> 1|0 version_s<sub>2</sub> … 1|0
… … … … …
s<sub>m</sub> 1|0 1|0 … version_s<sub>m</sub>
其中，sm为用于区分的软件标识，version_sm为软件的版本标识，初始关系的判定标准如下所示：
Figure BDA0002772008280000071
其中，初始关系为1表示软件si的变化影响软件sj的功能完整性，且依赖关系不对称，即
Figure BDA0002772008280000081
目标车型软件栈的软件变化结构和目标车辆软件栈的软件变化结构如表6所示，表6具体如下：
表6软件栈的软件变化结构表
Figure BDA0002772008280000082
其中，changed表示软件栈的更新动作，取值范围为{0,1,2}，0表示删除，1表示升级，2表示增加，version_si是si变化后软件的版本，若INTEGER＝0，version_si＝最后版本；INTEGER＝1，version_si＝新的版本；若INTEGER＝2，version_si＝第一个版本；(sj,version_sj)：si＜sj，表示对版本为version_si的软件si有功能依赖的软件sj的最低版本要求是version_sj，多个依赖si的其它软件以“&”符号分割，若没有其它软件依赖si，则单元值为0。
目标车型和目标车辆软件栈都具体为全生命期软件栈。
目标车型和目标车辆全生命期软件栈的区块链初始块均包括数字签名和对应的签名私钥。
目标车型软件栈和目标车辆软件栈的更新动作包括版本升级、新增软件或删除软件。
目标车型全生命期软件栈的区块链的初始块叶子节点数据具体如下所示：
change_ID:1，
input:0，
output:(model_initial_software_relations)||sig，
sig＝SigAlg(SigKey,model_initial_software_relations)，
其中，SigAlg是某数字签名机制，SigKey是选用的SigAlg算法需要的签名私钥，||::＝位串连接。
车型软件栈发生第一次软件更新，设为s1、s2两个软件升级，s1是车企生产的软件，s2是应用商店生产的软件，则该区块叶子节点内容是：
change_ID:2，
input:1[0]，1[0]，
output:([s1,1,v1.1,(sj,version_sj)&…])||sigm，
([s2,1,v1.1,(sk,version_sk)&…])||siga，
其中，||含义与前面的定义相同，sigm是车企的签名，siga是应用商店的签名。
车型软件栈发生第二次软件升级，设为s1再次升级和s3软件升级，s3是配件厂生产的软件，则该区块叶子节点内容是：
change_ID:3，
input:2[0]，1[0]，
output:([s1,1,v1.2,(sj,version_sj)&…])||sigm，
([s3,1,v1.1,(sh,version_sh)&…])||sigs，
其中，sigs是配件厂的签名。
目标车辆全生命期软件栈的区块链的初始块叶子节点数据具体如下所示：
change_ID:1，
input:0，
output:(vehicle_initial_software_relations)||sig1，
sig＝SigAlg(SigKey,vehicle_initial_software_relations)，
其中，SigAlg是某数字签名机制，SigKey是选用的SigAlg算法需要的签名私钥，||::＝位串连接。
车辆软件栈发生第一次软件更新，设为s1、s2两个软件升级，s1是车企生产的软件，s2是应用商店生产的软件，则该区块叶子节点内容是：
change_ID:2，
input:1[0]，1[0]，
output:([s1,1,v1.1,(sj,version_sj)&…])||sigm，
([s2,1,v1.1,(sk,version_sk)&…])||siga，
其中，||含义与前面的定义相同，sigm是车企的签名，siga是应用商店的签名。
车辆软件栈发生第二次软件升级，设为s1再次升级和s3软件升级，s3是配件厂生产的软件，则该区块叶子节点内容是：
change_ID:3，
input:2[0]，1[0]，
output:([s1,1,v1.2,(sj,version_sj)&…])||sigm，
([s3,1,v1.1,(sh,version_sh)&…])||sigs，
Figure BDA0002772008280000091
其中，sigs是配件厂的签名。
步骤S5中调整目标车辆内部的软件关系具体为根据车辆软件栈区块链软件变化从平台端获得目标车辆的新软件关系并覆盖存储目标车辆内的当前软件关系，车辆软件栈发生变化后的软件关系如下：
车辆软件栈发生已有软件s1进行软件升级，依赖关系的软件s2执行必要性同步升级，变化后的车辆端软件关系如表8所示：
表8车辆软件栈软件升级关系表
车辆软件关系 s<sub>1</sub> s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub>
s<sub>1</sub> version_s<sub>1</sub>’ 1|0 … 1|0
s<sub>2</sub> 1|0 version_s<sub>2</sub>’ … 1|0
… … … … …
s<sub>m</sub> 1|0 1|0 … version_s<sub>m</sub>
其中，version_s1’是s1升级后的版本，version_s2’是s2升级后的版本；
车辆软件栈发生已有软件s1发生软件删除，依赖关系的软件s2执行必要性同步升级，变化后的车辆端软件关系如表9所示：
表9车辆软件栈软件删除关系表
车辆软件关系 s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub>
1|0 … 1|0
s<sub>2</sub> version_s<sub>2</sub>’ … 1|0
… … … …
s<sub>m</sub> 1|0 … version_s<sub>m</sub>
其中，version_s2’是s2升级后的版本；
车辆软件栈增加软件sm+1，且软件其它软件依赖，变化后的车辆端软件关系如表10所示：
表10车辆软件栈软件增加关系表
车辆软件关系 s<sub>1</sub> s<sub>2</sub> … s<sub>m</sub> s<sub>m+1</sub>
s<sub>1</sub> version_s<sub>1</sub> 1|0 … 1|0 1|0
s<sub>2</sub> 1|0 version_s<sub>2</sub> … 1|0 1|0
… … … … … …
s<sub>m</sub> 1|0 1|0 … version_s<sub>m</sub> 1|0
s<sub>m+1</sub> 0 0 … 0 version_s<sub>m+1</sub>
本实施例中，区块链名是BC，软件管理平台在区块链中搜索依赖sx的其它软件，结果存放在依赖关系结构temp中，temp结构同车型软件栈软件变化结构或车辆软件栈软件变化结构，具体如下所示：
Figure BDA0002772008280000111
如图2所示，当软件管理平台删除车型软件sx后，须将删除信息推入车型软件栈区块链中。当车辆删除车内软件时，软件管理平台获得删除成功的确认消息后须将删除信息推入该车辆软件栈区块链中。
如图3所示，当软件管理平台升级车型软件sx后，须将升级信息经过车企确认后推入车型软件栈区块链中。当车辆升级车内软件时，主机类软件管理平台获得升级成功确认消息后，构造相应软件的新版本或第一个版本的软件关系信息，并推入该车辆软件栈区块链中。
如图4所示，当软件管理平台新增车型软件sx后，须将升级信息经过车企确认后推入车型软件栈区块链中。当车辆新增车内软件时，主机类软件管理平台获得新增成功确认消息后，构造新增软件作为软件栈中第一个版本的软件关系信息，并推入该车辆软件栈区块链中。
目标车辆进行软件升级的过程如图5所示，目标车辆新增软件的过程如图6所示，其中Traversal算法遍历车型软件栈区块链，获得某车型的全部可安装软件关系，存放于sr_cash，Check算法对比目标车辆的当前软件关系vsr和全软件关系sr_cash，发现车辆可升级或安装软件。目标车辆按照收到的sr或自计算后的sr_cash，选择需要升级或新增的软件，其中有关联关系的软件会根据sr或sr_cash中的关系单元值自动同步升级或新增。
Traversal算法的具体过程如下所示：
Figure BDA0002772008280000121
Check算法的具体过程如下所示：
Figure BDA0002772008280000122
Figure BDA0002772008280000131
当平台端将目标车辆发生的软件升级、新增或删除结果插入该车辆的软件栈区块链后，需要即刻通过Traversal算法计算该车辆新的软件关系vsr并推送给该车辆的主机平台端，该车辆的主机平台端收到新的软件关系后覆盖当前的软件关系。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例子，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例说明。凡依据本发明构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.获取车型的软件体的版本信息表；
S2.根据所述版本信息表搭建车型软件栈区块链框架和车辆软件栈区块链框架；
S3.根据所述车型软件栈区块链框架和车辆软件栈区块链框架分别建立车型软件栈的区块链初始块和车辆软件栈的区块链初始块；
S4.获取车型的软件栈的更新动作，构造车型软件栈变化数据表，推入车型软件栈的区块链中，获取车辆的车内软件栈的更新动作，构造车辆软件栈变化数据表，推入车辆软件栈的区块链中；
S5.调整车辆内部的软件关系。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述目标车辆的区块链框架包括车辆软件栈的区块结构、车辆软件栈的软件初始关系、车辆软件栈的软件变化结构和目标车辆当前软件的关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车辆软件栈具体为车辆全生命期软件栈。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车辆软件栈的更新动作包括软件升级、新增软件或删除软件。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车型软件栈的区块链初始块包括车型软件栈的区块结构、车型软件栈的软件初始关系和车型软件栈的软件变化结构。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车型软件栈具体为车型全生命期软件栈。
7.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车型软件栈的更新动作包括版本升级、新增软件或删除软件。
8.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述车辆软件栈和车型软件栈中软件体的类型均包括ECU嵌入式固件和控制软件、智驾及控制类软件和APP类软件。
9.根据权利要求8所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述智驾及控制类软件基于实时操作系统，所述APP类软件基于通用操作系统。
10.根据权利要求1所述的一种基于区块链技术的OTA软件版本管理方法，其特征在于，所述步骤S5中调整车辆内部的软件关系具体为根据车辆软件栈区块链变化从平台端获得该车辆的新软件关系并覆盖存储车辆内的当前软件关系。
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