CN112865926A - 端到端的安全通信容错方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了一种端到端的安全通信容错方法及系统，其中，所述方法包括：步骤一、接收端到端的通信报文数据；步骤二、判断通信报文是否在接收期内；步骤三、根据判断结果，并结合容错功能，实现通信报文数据的读取；步骤四、调用库函数对所述通信报文中的数据内容进行校验；步骤五、当校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。本申请与传统的端到端保护机制的区别在于，通过添加容错机制，对延迟的报文数据进行再读取，从而避免偶发性的通信延迟造成的报文丢失，提高了安全通信延迟的容错率，并很大程度降低端到端机制因通信延迟引起的丢帧问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种端到端的安全通信容错方法及系统，特别是车辆信息安全的技术领域。
背景技术
随着汽车智能化，网联化的发展，对电子电气的安全性提出了更高的要求，而通信作为其重要的环节，其安全性不容忽视。
传统技术中，通过在报文中添加循环冗余校验信息实现安全通信，但这种方法只能识别信息被篡改的通信错误，对于其他的错误信息则无法识别。
汽车开放系统架构作为当前主流的汽车电子开发标准，其端到端的保护机制可以对车辆如下的通信故障如：信息重复，信息丢失，信息延迟，信息伪装，不正确的信息序列和通信阻塞等进行识别并进行保护，从而提高通信传输的安全性。但是端到端对数据的保护，可能会造成由于通信延迟引起的通信数据报文丢失问题，即由于数据报文的延迟到达造成接收方在当前周期错过了最新数据报文的接收，从而产生了数据丢失的情况，而通信报文数据的丢失在某些情况会导致严重的后果。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，提出一种端到端的安全通信容错方法及系统，通过提高通信延时的容错能力，解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：第一方面，提出了一种端到端的安全通信容错方法，包括以下步骤：
接收端到端的通信报文；
判断所述通信报文是否在预定的接收期内；
若不在预定的接收期内，开启容错功能，将延迟接收标识设为真，增加延迟时间；
到达延迟时间结束时刻，读取延迟时间周期内的数据。
在第一方面的一些可实现方式中，当通信报文在预定的接收期内，则继续判断是否开启容错功能；
若未开启容错功能，读取接收周期内的数据；
若已开启容错功能，继续判断是否有接收的数据，若有接收的数据，则读取数据；若没有数据，则将延迟接收标识设为真。
在第一方面的一些可实现方式中，在读取到通信报文中的数据后，调用库函数对已读取的数据进行校验，若校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。
在第一方面的一些可实现方式中，利用周期调度的接收函数接收通信报文，其中，周期调度的接收函数包含容错机制，该容错机制用于通过制定延迟接收标志，实现通信报文数据的再读取。
在第一方面的一些可实现方式中，在延迟时间周期内接收到数据后，将延迟时间周期的结束时刻，作为周期调度的起点，并重置周期计时器，按原先的周期进行通信报文数据读取。
第二方面，提出一种端到端的安全通信容错系统，该系统包括：
用于接收端到端通信报文的第一模块；
用于判断通信报文是否在接收期内的第二模块；
用于实现通信报文读取的第三模块。
在第二方面的一些可实现方式中，第一模块在接收到通信报文数据后，利用周期调度的接收函数接收通信报文，并将通信报文拷贝至缓冲区中，其中，周期调度的接收函数包含容错机制，用于实现延迟通信报文的数据读取。。
在第二方面的一些可实现方式中，第二模块在调用周期调度的接收函数时，判断通信报文是否在预定的接收期内，
若不在预定的接收期内，则开启容错功能，将延迟接收标识设为真，增加延迟时间；
若在预定的接收期内，判断是否开启容错功能；
当未开启容错功能，读取接收周期内的数据；
当已开启容错功能，判断是否有接收的数据，若有接收的数据，则读取数据；若没有数据，则将延迟接收标识设为真。
在第二方面的一些可实现方式中，在第三模块读取到通信报文中的数据后，调用库函数对已读取的数据进行校验。若校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。
在延迟时间周期内接收到数据后，将延迟时间周期的时间结束时刻，作为周期调度的起点，重置周期计时器，并按原先的周期进行通信报文数据读取。
第三方面，提出一种计算机设备，该设备包括：处理器，以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器读取并执行计算机程序指令时实现第一方面或第一方面的一些可实现方式中的端到端的安全通信容错方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面或第一方面的一些可实现方式中的端到端的安全通信容错的方法。
有益效果：本发明提出了一种端到端的安全通信容错方法及系统，当发生通信延迟时，激活延迟处理功能，对延迟到达的通信报文进行再次接收，避免了报文的丢失，提高了安全通信延迟的容错率。
另一方面，本发明容错机制中的延迟时间可以灵活配置，在延迟读取到最新报文数据后，也会重置周期计时器，并在重置之后，以该点为起始点，按原先的周期进行通信报文数据读取，从而提高了通信的容错率，极大程度降低端到端通信机制因通信延迟引起的丢帧问题。
附图说明
图1为现有技术中端到端机制的通信流程示意图。
图2为现有技术中通信报文接收过程示意图。
图3为本发明实施例端到端安全通信容错机制对通信延迟的处理示意图。
图4为本发明实施例端到端的安全通信容错方法示意图。
图5为本发明实施例基于端到端安全通信容错机制扩展实现流程图。
图6为本发明实施例通信的函数调用流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
申请人认为，现有的通信技术中，采用端到端的保护机制原理如图1所示，通过在总线报文中添加控制数据来保护通过运行环境发送的与安全相关的数据。在发送端对需要安全发送的数据，根据参数调用端到端库函数，加入循环冗余校验库和计数器等校验信息，完成对发送端的数据保护，而接收端对接收的数据，根据参数调用端到端库函数，检查循环冗余校验信息和计数器等信息，然后把数据提交给应用层进行处理。而端到端对数据的保护，可能会造成由于通信延迟引起的通信数据报文丢失问题，如图2所示，发送方以一定周期发送通信报文，接收端中，端到端接收函数周期性对通信报文进行接收，正常情况，通信报文到达之后，接收函数对报文进行接收处理，即图中通信报文的到达时间是在接收函数接收处理之前，然后调用端到端的库函数对接收的报文进行安全校验，最后将校验后的报文数据更新传递给应用层。而在某些情况下，通信报文由于某些原因造成通信延时，从而导致在接收函数调度之后到达，所以该通信报文无法被接收处理，因此该报文的数据报文内容不会传递给应用层，导致报文丢失。即由于数据报文的延迟到达造成接收方在当前周期错过了最新数据报文的接收，从而产生了数据丢失的情况，而通信报文数据的丢失在某些情况会导致严重的后果。
因此本实施例提供一种端到端的安全通信容错方法及系统，如图3所示，当发生通信延迟时，激活延迟处理功能，对延迟到达的通信报文进行再次接收，避免报文的丢失，从而提高安全通信延迟的容错率。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种端到端的安全通信容错方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、接收端到端的通信报文数据；
步骤二、判断通信报文是否在接收期内；
步骤三、根据判断结果，并结合容错功能，实现通信报文数据的读取；
步骤四、调用库函数对所述通信报文中的数据内容进行校验；
步骤五、当校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。
具体的，在优选实施例中，以配置接收报文周期为20毫秒为优选实施例，在数据通信过程中，调用周期为1毫秒的周期调度函数对通信报文数据进行接收，并在接收到端到端的通信报文数据后，利用接收函数将报文数据拷贝至缓冲区中。
接收通信报文数据时，在周期调度的接收函数中添加容错机制用于实现通信报文数据的再读取。其中，容错功能的实现过程为：
当达到通信报文的接收周期时，继续判断容错功能是否开启；当容错功能没有开启时，直接调用读取函数进行通信报文数据的读取；当容错功能开启时，进一步判断是否存在新的通信报文数据，当存在新的通信报文数据时，调用读取函数读取报文的数据内容；当容错功能开启，且不存在新的通信报文时，激活延迟接收的标志。
当没有达到通信报文的接收周期，开启容错功能开启，并激活延迟接收报文的标志，在预定的延迟时间到达后，对通信报文数据进行再次读取。
具体的，在优选实施例中，如图5所示，容错功能的实现过程为：
判断接收计数值是否到达期望的端到端消息接收周期。
当判断结果为到达接收周期的时间时，继续判断容错率是否为0，如果为0，说明没有开启容错功能，则调用端到端读取函数进行数据读取和校验。其中，端到端读取函数在实现端到端接收过程中使用，并在周期任务中调用，实现了端到端消息接收的容错机制，并在一定程度避免因端到端周期轮询数据，而引起偶发性丢帧的问题，最终会调用到端到端库的接口。
当判断结果为到达接收周期的时间，且容错率不为0时，说明开启了容错功能，则通过定义端到端消息变量，并判断该变量值是否为真，从而判断是否接收到数据报文。实现端到端消息变量的真值判断过程，设置是在数据获取函数中。如果接收到数据报文，则通过端到端读取函数对数据内容进行读取和校验，并在调用端到端库函数和端到端检验函数进行校验。
当判断结果为到达接收周期的时间，却没有新的数据报文，说明报文有可能存在通信延迟，则将延迟接收标志设置为真。
当判断结果为没有到达接收周期的时间，开启容错功能并将延迟接收的标志设置为真。调用延时计数，当计数到达设定的延迟时间后，调用端到端读取函数对数据进行读取，从而避免出现因通信报文延迟导致的报文丢失问题。其中，延迟时间为期望的端到端消息接收周期与容错率的比值。
对报文数据进行校验完成后，如图6所示，判断端到端通信状态机的状态类型，当通信报文数据有效时，调用端到端信号更新函数把信号更新至应用层，如果为其它状态，则进行相应的故障上报和处理。
在一个实施例中，提供了一种端到端的安全通信容错系统，该系统包括：
用于接收端到端通信报文的第一模块；在接收到通信报文数据后，利用周期调度的接收函数接收通信报文，并将通信报文拷贝至缓冲区中，其中，周期调度的接收函数包含容错机制，用于实现延迟通信报文的数据读取。
用于判断通信报文是否在接收期内的第二模块；该模块在调用周期调度的接收函数时，判断通信报文是否在预定的接收期内，
若不在预定的接收期内，则开启容错功能，将延迟接收标识设为真，增加延迟时间；
若在预定的接收期内，判断是否开启容错功能；
当未开启容错功能，读取接收周期内的数据；
当已开启容错功能，判断是否有接收的数据，若有接收的数据，则读取数据；若没有数据，则将延迟接收标识设为真。
用于实现通信报文读取的第三模块。该模块在读取到通信报文中的数据后，调用库函数对已读取的数据进行校验。若校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。在延迟时间周期内接收到数据后，将延迟时间周期的时间结束时刻，作为周期调度的起点，重置周期计时器，并按原先的周期进行通信报文数据读取。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。
Claims (10)
1.一种端到端的安全通信容错方法，其特征在于，包括：
接收端到端的通信报文；
判断所述通信报文是否在预定的接收期内；
若不在预定的接收期内，开启容错功能，将延迟接收标识设为真，增加延迟时间；
到达延迟时间结束时刻，读取延迟时间周期内的数据。
2.根据权利要求1所述的一种端到端的安全通信容错方法，其特征在于，
若在预定的接收期内，判断是否开启容错功能；
若未开启容错功能，读取接收周期内的数据；
若已开启容错功能，判断是否有接收的数据，
若有接收的数据，则读取数据；
若没有数据，则将延迟接收标识设为真。
3.根据权利要求1或2所述的一种端到端的安全通信容错方法，其特征在于，
调用库函数对已读取的数据进行校验；
当校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层。
4.根据权利要求1所述的一种端到端的安全通信容错方法，其特征在于，利用周期调度的接收函数接收通信报文；所述周期调度的接收函数包含容错机制；所述容错机制用于通过制定延迟接收标志，实现通信报文数据的再读取。
5.根据权利要求1所述的一种端到端的安全通信容错方法，其特征在于，在延迟时间周期内接收到数据后，将延迟时间周期的结束时刻，作为周期调度的起点，并重置周期计时器，按原先的周期进行通信报文数据读取。
6.一种端到端的安全通信容错系统，用于实现权利要求1-5任意一项方法，其特征在于，包括以下模块：
用于接收端到端通信报文的第一模块；
用于判断通信报文是否在接收期内的第二模块；
用于实现通信报文读取的第三模块。
7.根据权利要求6所述的一种端到端的安全通信容错系统，其特征在于，所述第一模块在接收到通信报文数据后，利用周期调度的接收函数接收通信报文，并将通信报文拷贝至缓冲区中；所述周期调度的接收函数包含容错机制，用于实现延迟通信报文的数据读取；
所述第二模块在调用周期调度的接收函数时，判断通信报文是否在预定的接收期内，
若不在预定的接收期内，则开启容错功能，将延迟接收标识设为真，增加延迟时间；
若在预定的接收期内，判断是否开启容错功能；
当未开启容错功能，读取接收周期内的数据；
当已开启容错功能，判断是否有接收的数据，若有接收的数据，则读取数据；若没有数据，则将延迟接收标识设为真。
8.根据权利要求6所述的一种端到端的安全通信容错系统，其特征在于，在第三模块读取到通信报文中的数据后，调用库函数对已读取的数据进行校验；
若校验结果是有效的，则将通信报文数据信号更新，并传递给应用层；
在延迟时间周期内接收到数据后，将延迟时间周期的时间结束时刻，作为周期调度的起点，重置周期计时器，并按原先的周期进行通信报文数据读取。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项端到端的安全通信容错方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项端到端的安全通信容错方法的步骤。
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