CN115720179A - 车载网络安全混合芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载网络安全混合芯片，包括内置的网路适配器单元，其特征在于：内置的加密处理单元，加密处理单元与网路适配器单元数据之间交互；加密处理单元内设置有加密认证体系和算法模块，其中算法模块设置有加密算法存储库和秘钥存储库。本发明的有益效果为：本发明满足国密算法要求并带有通讯收发器的混合芯片，现有ECU上直接更换收发器芯片，芯片管脚兼容，就可实现满足标准的加密功能，具备软件加密的，特别是具有国密算法的加密技术基础，保证国产车辆的数据保密，保证行车安全。
Description
技术领域
本发明属于车载网络技术，具体设计一种车载网络安全混合芯片。
背景技术
在现有的车载电控领域，采用有CAN、CANFD、LIN、FlexRay、以太网等多种车载网络结构，但传输数据多为明文。如车载系统被远程攻击，很容易造成驾驶员无法控制车辆，远程恶意控制车辆的恶性事件。
目前，车用控制器大多为博世、德尔福、大陆等国外厂商的批量产品，软件不对中国汽车厂商开放，很难修改软件。采用软件加密方式，需要修改控制器底层软件，加密算法执行时间较长(毫秒级)，很难满足实时性要求。
如果采用硬件加密方式，有专用的加密芯片，但仅对数字信号处理，还需在控制器和通讯收发器之间增加硬件，要重新设计电路板并通过各种测试验证，开发周期长，成本高且兼容性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载网络安全混合芯片，具备软件加密的，特别是具有国密算法的加密技术基础，保证国产车辆的数据保密，保证行车安全。现有ECU上直接更换收发器芯片，芯片管脚兼容，就可实现满足标准的加密功能，
发明内容
本发明的技术方案如下：
一种车载网络安全混合芯片，包括内置的网路适配器单元，其关键是，还包括内置的加密处理单元，该加密处理单元与网路适配器单元数据之间交互，所述网路适配器单元为总线通讯芯片拓扑构架；
所述加密处理单元内设置有加密认证体系和算法模块，其中算法模块设置有加密算法存储库和秘钥存储库。
加密功能植入网路适配器，提高了车载电路系统整体的安全性，同时不需要更改任何电路结构。
更进一步，还包括内置的前级数据缓存单元和后级数据缓存单元，二者为缓存拓扑结构，其中；
所述前级数据缓存单元的输入端组用于与外界信源连接，该前级数据缓存单元内部双向连接所述加密处理单元，加密处理单元经后级数据缓存单元双向连接所述网路适配器单元，该网路适配器单元的通信端组用于连接外部总线。
内置缓存，提高模块的工作效率。
更进一步，所述网路适配器单元为普通差分适配器机构，或者是CAN通信适配器，或者是CANFD通信适配器，或者是485通信适配器。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端VDD和地线端GND与外界连接；
所述网路适配器单元为CAN通信适配器，网路适配器单元和加密处理单元共同连接有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有参考模拟电压端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有CANH端和CANL端与外界连接。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
加密处理单元设置有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元为485通信适配器，网路适配器单元设置有RO端和DI端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器单元设置有驱动器同相输出端Y、驱动器反相输出端Z，接收器同相输入端A，接收器反相输入端B与外界连接。
更进一步，所述加密算法存储库内存储有哈希算法、对称密码算法、非对称密码算法，SM系列国密算法和AES系列算法。
更进一步，所述加密处理单元获取信源数据后；
加密认证体系根据信源数据中身份字段，识别数据身份信息，该身份信息确定具体车载功能单元的合法身份；
算法模块根据车载功能单元的合法身份，从加密算法存储库中提取相对应的加密算法，从秘钥存储库中提取相对应的协商秘钥，对信源数据加密；
网路适配器单元：向车载网络下传加密后的信源数据，并且，接收车载网络中各车载功能单元的上传信息；
算法模块利用对应的加密算法和协商秘钥对上传信息进行解密，反馈给信源。
刹车、油门、车速、水温等不同的单元，采用不同加密算法和秘钥，提高整体的安全性。
所述信源为车载控制器。
车载总线控制系统中，设置有多种不同的网路适配器，为不影响原车的电路结构，新开发的车载网络安全混合芯片端脚特性要与原车产品保持一致，因此，在集成数据缓存单元、加密处理单元和网路适配器单元的时候，要针对不同的网路适配器搭建独立的内部电路连接关系，便于一次性快速更换芯片，确保不影响原车设计。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为232通信适配器，网路适配器单元设置有T1IN端和R1OUT端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的反向使能端与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有加密总线端组T1OUT、R1IN与外界连接；
网路适配器单元设置有非加密总线端组T2OUT、R2IN与外界连接；
网路适配器单元设置有上位机非加密连接端组T2IN、R2OUT与外界连接。
更进一步，所述网路适配器单元为单线适配，或者是LIN通信适配器，或者是K通信适配器。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为K通信适配器，网路适配器单元设置有RX端和TX端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器的电瓶电源端VBB与外界连接；
网路适配器单元的CEN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有ISO端与外界连接；
网路适配器单元还设置有悬浮端NC。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为LIN通信适配器，网路适配器单元设置有RXD端和TXD端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有wake端和INH端与外界连接；
网路适配器单元设置有LIN通讯端与外界连接。
更进一步，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为FlexRay通信适配器，网路适配器单元设置有TXD端和RXD端后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元还设置有总线端组TRXD0、TRXD1、BM、PM与外界连接。
有益效果：本发明满足国密算法要求并带有通讯收发器的混合芯片，现有ECU上直接更换收发器芯片，芯片管脚兼容，就可实现满足标准的加密功能，具备软件加密的，特别是具有国密算法的加密技术基础，保证国产车辆的数据保密，保证行车安全。
附图说明
图1为本发明的逻辑框图；
图2为车载网络安全CAN芯片的电路连接图；
图3为485通信适配器的等效电路图；
图4为232通信适配器的等效电路图；
图5为K通信适配器的等效电路图；
图6为悬浮端NC的示意图；
图7为LIN通信适配器的等效电路图；
图8为FlexRay通信适配器的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
如图1、2所示，一种车载网络安全混合芯片，包括内置的网路适配器单元，还包括内置的加密处理单元，该加密处理单元与网路适配器单元数据之间交互，所述网路适配器单元为总线通讯芯片拓扑构架；
所述加密处理单元内设置有加密认证体系和算法模块，其中算法模块设置有加密算法存储库和秘钥存储库。
所述加密算法存储库内存储有哈希算法、对称密码算法、非对称密码算法，SM系列国密算法和AES系列算法。
所述加密处理单元获取信源数据后；
加密认证体系根据信源数据中身份字段，识别数据身份信息，该身份信息确定具体车载功能单元的合法身份；
算法模块根据车载功能单元的合法身份，从加密算法存储库中提取相对应的加密算法，从秘钥存储库中提取相对应的协商秘钥，对信源数据加密；
网路适配器单元：向车载网络下传加密后的信源数据，并且，接收车载网络中各车载功能单元的上传信息；
算法模块利用对应的加密算法和协商秘钥对上传信息进行解密，反馈给信源。所述信源为车载控制器。
车载网络安全混合芯片还包括内置的前级数据缓存单元和后级数据缓存单元，二者为缓存拓扑结构，其中；
所述前级数据缓存单元的输入端组用于与外界信源连接，该前级数据缓存单元内部双向连接所述加密处理单元，加密处理单元经后级数据缓存单元双向连接所述网路适配器单元，该网路适配器单元的通信端组用于连接外部总线。
所述网路适配器单元为普通差分适配器机构，或者是CAN通信适配器，或者是CANFD通信适配器，或者是485通信适配器。
实施例1：如图1所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端VDD和地线端GND与外界连接；
所述网路适配器单元为CAN通信适配器，网路适配器单元和加密处理单元共同连接有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有参考模拟电压端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有CANH端和CANL端与外界连接。CAN通信适配器与CANFD通信适配器硬件完全兼容，连接结构一致。
实施例2：如图3所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
加密处理单元设置有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元为485通信适配器，网路适配器单元设置有RO端和DI端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器单元设置有驱动器同相输出端Y、驱动器反相输出端Z，接收器同相输入端A，接收器反相输入端B与外界连接。
485也是差分总线，其中RO和DI为TTL信号，接加密模块的输出口，与CAN类似。
输出Y、Z、A、B为485总线，Y为驱动器同相输出端、Z为驱动器反相输出端，A为接收器同相输入端，B为接收器反相输入端。
实施例3：如图4所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为232通信适配器，网路适配器单元设置有T1IN端和R1OUT端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的反向使能端与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有加密总线端组T1OUT、R1IN与外界连接；
网路适配器单元设置有非加密总线端组T2OUT、R2IN与外界连接；
网路适配器单元设置有上位机非加密连接端组T2IN、R2OUT与外界连接。
其中管脚2、4、5、6、3、7是方便接电容的端口，SHDN为设置端，电容在芯片内部很难集成，可以考虑外置。该芯片带有两路232收发，一路用作加密通道，另一路作为一般通道。
所述网路适配器单元为单线适配，或者是LIN通信适配器，或者是K通信适配器。
实施例4：如图5、6所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为K通信适配器，网路适配器单元设置有RX端和TX端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器的电瓶电源端VBB与外界连接；
网路适配器单元的CEN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有ISO端与外界连接；
如图6所示，网路适配器单元还设置有悬浮端NC。
VBB电源可接汽车电瓶，最高电压45V，GND为地，ISO为总线输出，TX和RX分别为TTL电平，VDD为5V直流电源，CEN为芯片使能端，与从CAN的设置类似。
实施例5：如图7所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为LIN通信适配器，网路适配器单元设置有RXD端和TXD端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有wake端和INH端与外界连接；
网路适配器单元设置有LIN通讯端与外界连接。
实施例6：如图8所示，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为FlexRay通信适配器，网路适配器单元设置有TXD端和RXD端后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元还设置有总线端组TRXD0、TRXD1、BM、PM与外界连接。
FlexRay通信适配器有20PIN，管脚定义如下：
Claims (13)
1.一种车载网络安全混合芯片，包括内置的网路适配器单元，其特征在于：还包括内置的加密处理单元，该加密处理单元与网路适配器单元数据之间交互，所述网路适配器单元为总线通讯芯片拓扑构架；
所述加密处理单元内设置有加密认证体系和算法模块，其中算法模块设置有加密算法存储库和秘钥存储库。
2.根据权利要求1所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，还包括内置的前级数据缓存单元和后级数据缓存单元，二者为缓存拓扑结构，其中；
所述前级数据缓存单元的输入端组用于与外界信源连接，该前级数据缓存单元内部双向连接所述加密处理单元，加密处理单元经后级数据缓存单元双向连接所述网路适配器单元，该网路适配器单元的通信端组用于连接外部总线。
3.根据权利要求2所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述网路适配器单元为普通差分适配器机构，或者是CAN通信适配器，或者是CANFD通信适配器，或者是485通信适配器。
4.根据权利要求3所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端VDD和地线端GND与外界连接；
所述网路适配器单元为CAN通信适配器，网路适配器单元和加密处理单元共同连接有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有参考模拟电压端与外界连接；
所述网路适配器单元设置有CANH端和CANL端与外界连接。
5.根据权利要求3所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
加密处理单元设置有设置端与外界连接；
所述网路适配器单元为485通信适配器，网路适配器单元设置有RO端和DI端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器单元设置有驱动器同相输出端Y、驱动器反相输出端Z，接收器同相输入端A，接收器反相输入端B与外界连接。
6.根据权利要求1所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述加密算法存储库内存储有哈希算法、对称密码算法、非对称密码算法，SM系列国密算法和AES系列算法。
7.根据权利要求1所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述加密处理单元获取信源数据后；
加密认证体系根据信源数据中身份字段，识别数据身份信息，该身份信息确定具体车载功能单元的合法身份；
算法模块根据车载功能单元的合法身份，从加密算法存储库中提取相对应的加密算法，从秘钥存储库中提取相对应的协商秘钥，对信源数据加密；
网路适配器单元：向车载网络下传加密后的信源数据，并且，接收车载网络中各车载功能单元的上传信息；
算法模块利用对应的加密算法和协商秘钥对上传信息进行解密，反馈给信源。
8.根据权利要求7所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，
所述信源为车载控制器。
9.根据权利要求2所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，
所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为232通信适配器，网路适配器单元设置有T1IN端和R1OUT端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的反向使能端与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有加密总线端组T1OUT、R1IN与外界连接；
网路适配器单元设置有非加密总线端组T2OUT、R2IN与外界连接；
网路适配器单元设置有上位机非加密连接端组T2IN、R2OUT与外界连接。
10.根据权利要求2所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述网路适配器单元为单线适配，或者是LIN通信适配器，或者是K 通信适配器。
11.根据权利要求10所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为K通信适配器，网路适配器单元设置有RX端和TX端与后级数据缓存单元连接；
所述网路适配器的电瓶电源端VBB与外界连接；
网路适配器单元的CEN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有ISO端与外界连接；
网路适配器单元还设置有悬浮端NC。
12.根据权利要求10所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为LIN通信适配器，网路适配器单元设置有RXD端和TXD端与后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
网路适配器单元设置有wake端和INH端与外界连接；
网路适配器单元设置有LIN通讯端与外界连接。
13.根据权利要求2所述的车载网络安全混合芯片，其特征在于，所述前级数据缓存单元设置有RX端和TX端与外界连接；
所述前级数据缓存单元、后级数据缓存单元、网路适配器单元和加密处理单元都设置有电源端和地线端与外界连接；
所述网路适配器单元为FlexRay通信适配器，网路适配器单元设置有TXD端和RXD端后级数据缓存单元连接；
网路适配器单元的使能端EN与加密处理单元的设置端并接后，再与外界连接；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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