DE102011002713A1 - Method for providing cryptographic credentials for electronic control unit (ECU) of vehicle e.g. electric car, has control unit that deactivates vehicle drive for deleting cryptographic credentials in vehicle safety management unit - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von kryptographischen Credentials für Steuergeräte eines Fahrzeugs, insbesondere das Freischalten einer Sicherheitsmanagementfunktionalität bei einem Fahrzeug durch eine Wegfahrsperre des Fahrzeugs.The invention relates to a method and a device for providing cryptographic credentials for control devices of a vehicle, in particular the activation of a safety management functionality in a vehicle by an immobilizer of the vehicle.
Herkömmliche Fahrzeuge verfügen über verschiedene Steuergeräte, die über einen Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-, MOST, Ethernet- oder IP-Datenbus, miteinander kommunizieren. Diese Steuergeräte umfassen bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise ein Motorsteuergerät, eine ESP-Steuerung oder ein Body Controller. Weiterhin verfügen herkömmliche Fahrzeuge meistens über eine mechanische oder elektronische Wegfahrsperre. Eine elektronische Wegfahrsperre bildet ebenfalls ein Steuergerät, das über den Fahrzeugbus mit den übrigen Steuergeräten des Fahrzeugs kommunizieren kann. Elektronische Wegfahrsperren sind in herkömmlichen Kraftfahrzeugen eine übliche Maßnahme, um eine missbräuchliche Nutzung des Kraftfahrzeuges zu verhindern. Dabei erfolgt eine kryptographische Authentisierung eines Fahrzeugschlüssels gegenüber dem Kraftfahrzeug beispielsweise durch eine Challenge-Response-Authentisierung. Der Fahrzeugschlüssel bzw. Zündschlüssel kann dabei über einen Transponder verfügen, so dass die Authentisierung über eine drahtlose Schnittstelle durchgeführt werden kann.Conventional vehicles have various controllers that communicate with each other via a vehicle bus, such as a CAN, MOST, Ethernet, or IP data bus. In the case of a motor vehicle, these control devices include, for example, an engine control unit, an ESP control or a body controller. Furthermore, conventional vehicles usually have a mechanical or electronic immobilizer. An electronic immobilizer also forms a control unit that can communicate via the vehicle bus with the other control units of the vehicle. Electronic immobilizers are a common measure in conventional motor vehicles to prevent misuse of the motor vehicle. In this case, a cryptographic authentication of a vehicle key relative to the motor vehicle takes place, for example, by a challenge-response authentication. The vehicle key or ignition key can have a transponder, so that the authentication can be performed via a wireless interface.
Ein für den Betrieb des Fahrzeugs wesentliches Steuergerät, insbesondere ein Motorsteuergerät oder ein separates Wegfahrsperrsteuergerät, wird dabei nur dann freigeschaltet, wenn ein gültiger Fahrzeugschlüssel, der sich erfolgreich authentisiert hat, vorliegt. Derartige Wegfahrsperren und Zündschlüssel sind beispielsweise in
Bei herkömmlichen Fahrzeugen, die über einen Fahrzeugbus miteinander kommunizieren, können diese Steuergeräte von einer zentralen Prüfeinrichtung des Fahrzeugs geprüft werden und bei erfolgreicher Prüfung eine Freischaltnachricht erhalten, wie dieses beispielsweise in der
Um eine Manipulation an einem Kraftfahrzeug, bei dem Steuergeräte über einen Fahrzeugbus miteinander kommunizieren, zu verhindern, werden somit zunehmend kryptographische Schutzmechanismen vorgesehen. Allerdings weisen herkömmliche Fahrzeuge weiterhin Sicherheitsmängel auf, da der bereitgestellte Manipulationsschutz zum Schutz gegenüber unberechtigten Nutzungen und Manipulationen nicht ausreichend ist. Bei den meisten Fahrzeugen kommunizieren die Steuergeräte über den Fahrzeugbus kryptographisch ungeschützt, d. h. die Nachrichten werden im Klartext zwischen den Steuergeräten ausgetauscht. Sofern kryptographische Credentials zur Kommunikation verwendet werden, erhalten die Steuergeräte bei herkömmlichen Fahrzeugen diese Credentials nach einer Authentisierung gegenüber einem Sicherheitsmodul.In order to prevent manipulation on a motor vehicle in which control devices communicate with one another via a vehicle bus, cryptographic protection mechanisms are thus increasingly provided. However, conventional vehicles continue to lack safety because the provided tamper protection for protection against unauthorized use and manipulation is not sufficient. In most vehicles, the control units communicate via the vehicle bus cryptographically unprotected, d. H. the messages are exchanged in plain text between the control units. If cryptographic credentials are used for communication, the control units in conventional vehicles receive these credentials after authentication with respect to a security module.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die einen schwer überwindbaren Schutz einer Kommunikation innerhalb eines Fahrzeugs vor unberechtigter Nutzung und Manipulation bieten.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device that provide a difficult to overcome protection of communication within a vehicle from unauthorized use and manipulation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a method having the features specified in
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Bereitstellen von kryptographischen Credentials für Steuergeräte eines Fahrzeugs, die über einen Fahrzeugbus mit einer Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit verbunden sind, wobei die Steuergeräte die kryptographischen Credentials von der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit erhalten, nachdem die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit von einer Wegfahrsperreinheit des Fahrzeugs dazu freigeschaltet wird.The invention provides a method for providing cryptographic credentials for control units of a vehicle that are connected to a vehicle safety management unit via a vehicle bus, wherein the control units receive the cryptographic credentials from the vehicle safety management unit after the vehicle safety management unit is unlocked by an immobilizer unit of the vehicle.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit die kryptographischen Credentials von einer Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit nur dann bereitgestellt, wenn sie dazu von einer in dem Fahrzeug integrierten Wegfahrsperreinheit freigeschaltet wird. Durch die Einbeziehung der Wegfahrsperreinheit in den Sicherheitsmechanismus wird die Sicherheit gegenüber Manipulationen signifikant gesteigert.In the method according to the invention, the cryptographic credentials are thus provided by a vehicle safety management unit only if it is enabled for this purpose by an immobilizer unit integrated in the vehicle. The inclusion of the immobilizer in the security mechanism significantly increases security against manipulation.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält ein Steuergerät ein kryptographisches Credential nur, nachdem sich das Steuergerät gegenüber der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit zusätzlich erfolgreich authentisiert hat.In one possible embodiment of the method according to the invention, a control unit receives a cryptographic credential only after the control unit has additionally successfully authenticated itself with respect to the vehicle safety management unit.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein von der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit einem Steuergerät bereitgestelltes kryptographisches Credential seitens des Steuergerätes dazu verwendet, die über den Fahrzeugbus übertragenen Nachrichten kryptographisch geschützt zu übertragen oder in dem Steuergerät verschlüsselt gespeicherte Daten zu entschlüsseln.In one possible embodiment of the method according to the invention, a cryptographic credential provided by the vehicle safety management unit to a control device is used used by the control unit to transmit the messages transmitted via the vehicle bus cryptographically protected or encrypted encrypted data stored in the control unit.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens überträgt die Wegfahrsperreinheit nach erfolgreicher Authentisierung eines in einem Fahrzeugschlüssel integrierten Transponders gegenüber der Wegfahrsperreinheit einen Freischaltcode an die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit zum Freischalten der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit.In one possible embodiment of the method according to the invention, after the successful authentication of a transponder integrated in a vehicle key with respect to the immobilizer unit, the immobilizer unit transmits an enabling code to the vehicle safety management unit for activating the vehicle safety management unit.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens generiert die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit die kryptographischen Credentials für die Steuergeräte in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Wegfahrsperreinheit oder des Fahrzeugschlüssels.In one possible embodiment of the method according to the invention, the vehicle safety management unit generates the cryptographic credentials for the control units as a function of at least one parameter of the immobilizer unit or of the vehicle key.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die in den Steuergeräten durch die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit bereitgestellten kryptographischen Credentials nur für eine vorgegebene Zeitdauer gültig.In a further possible embodiment of the method according to the invention, the cryptographic credentials provided in the control units by the vehicle safety management unit are only valid for a predefined period of time.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit den Steuergeräten bereitgestellten kryptographischen Credentials nach Deaktivieren eines Fahrzeugsantriebs durch die Steuergeräte automatisch gelöscht.In a further possible embodiment of the method according to the invention, the cryptographic credentials provided by the vehicle safety management unit to the control units are automatically deleted by the control units after deactivation of a vehicle drive.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die in den Steuergeräten durch die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit bereitgestellten kryptographischen Credentials kryptographische Schlüssel, insbesondere dynamisch erzeugte Sitzungsschlüssel, Fahrzeugnetzwerkschlüssel, kryptographische Steuergeräteschlüssel, kryptographische Steuergerätegruppenschlüssel, digitale Zertifikate und Security Assertions auf.In another possible embodiment of the method according to the invention, the cryptographic credentials provided in the control units by the vehicle safety management unit comprise cryptographic keys, in particular dynamically generated session keys, vehicle network keys, cryptographic controller keys, cryptographic controller group keys, digital certificates and security assertions.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit eine gespeicherte Liste zugelassener Steuergeräte des Fahrzeugs verwaltet, die bei einer Wartung oder Reparatur eines Steuergerätes über eine Service-Schnittstelle des Fahrzeugs aktualisiert wird.In a further possible embodiment of the method according to the invention, a stored list of approved control devices of the vehicle is managed by the vehicle safety management unit, which is updated during maintenance or repair of a control unit via a service interface of the vehicle.
Die Erfindung schafft ferner eine Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit für ein Fahrzeug, wobei die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit über einen Fahrzeugbus mit Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden ist und den Steuergeräten kryptographische Credentials bereitstellt, nachdem die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit von einer Wegfahrsperreinheit des Fahrzeugs dazu freigeschaltet wird.The invention further provides a vehicle safety management unit for a vehicle, wherein the vehicle safety management unit is connected to control devices of the vehicle via a vehicle bus and provides the control devices with cryptographic credentials after the vehicle safety management unit has been unlocked by an immobilizer unit of the vehicle.
Bei einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit weist diese eine Authentisierungseinheit zur Authentisierung der Steuergeräte gegenüber der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit auf.In one possible embodiment of the vehicle safety management unit according to the invention, the latter has an authentication unit for authenticating the control devices with respect to the vehicle safety management unit.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit stellt die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit einem Steuergerät ein kryptographisches Credential nur dann bereit, nachdem das Steuergerät sich gegenüber der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit erfolgreich authentisiert hat.In another possible embodiment of the vehicle safety management unit according to the invention, the vehicle safety management unit only provides a control unit with a cryptographic credential after the control unit has successfully authenticated itself to the vehicle safety management unit.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit weist diese eine Credential-Erzeugungseinheit auf, welche kryptographische Credentials für die Steuergeräte in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Wegfahrsperreinheit oder eines Fahrzeugschlüssels generiert.In a further possible embodiment of the vehicle safety management unit according to the invention, the latter has a credential generation unit which generates cryptographic credentials for the control units as a function of at least one parameter of the immobilizer unit or of a vehicle key.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit weist dieser einen Speicher zur Speicherung einer Liste zugelassener Steuergeräte des Fahrzeugs auf.In a further possible embodiment of the vehicle safety management unit according to the invention, the latter has a memory for storing a list of approved control devices of the vehicle.
Die Erfindung schafft ferner ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit, die über einen Fahrzeugbus mit Steuergeräten des Fahrzeugs verbunden ist und den Steuergeräten kryptographische Credentials bereitstellt, nachdem die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit von einer Wegfahrsperreinheit des Fahrzeuges dazu freigeschaltet wird.The invention further provides a vehicle having a vehicle safety management unit connected via a vehicle bus to control devices of the vehicle and providing the control devices with cryptographic credentials after the vehicle safety management unit is unlocked by an immobilizer unit of the vehicle.
Bei einer möglichen Ausführungsform handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Straßenfahrzeug, ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug oder um ein Wasserfahrzeug.In one possible embodiment, the vehicle is a road vehicle, a rail vehicle, an aircraft or a watercraft.
Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Elektrofahrzeug handeln.The vehicle may in particular be an electric vehicle.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen von kryptographischen Credentials für Steuergeräte eines Fahrzeugs unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.In the following, possible embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention for providing cryptographic credentials for control devices of a vehicle will be described with reference to the attached figures.
Es zeigen:Show it:
Wie man aus
Wie in
Weiterhin sind, wie in
Bei diesen kryptographischen Credentials kann es sich um kryptographische Schlüssel handeln. Diese kryptographischen Schlüssel umfassen insbesondere dynamisch erzeugte Sitzungsschlüssel bzw. Session Keys, Fahrzeugnetzwerkschlüssel für das gesamte Netzwerk sowie kryptographische Sicherheitsgeräteschlüssel oder kryptographische Sicherheitsgerätegruppenschlüssel. Weiterhin kann es sich bei den kryptographischen Credentials um digitale Zertifikate oder sogenannte Security Assertions handeln. Die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Bei einer bevorzugten Ausführungsform erhalten die Steuergeräte
Die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Bei einer möglichen Ausführungsform der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Die Bereitstellung der kryptographischen Credentials seitens der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Bei einer ersten möglichen Variante werden die notwendigen kryptographischen Credentials in Abhängigkeit von dem erhaltenen Freischaltcode FC den Steuergeräten
Bei einer weiteren möglichen Variante werden in Abhängigkeit von dem Freischaltcode FC unterschiedlich beschränkt nutzbare kryptographische Credentials den Steuergeräten
Bei einer weiteren möglichen Variante werden in Abhängigkeit von dem Freischaltcode FC unterschiedlich lang gültige kryptographische Credentials für die Steuergeräte
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform werden die durch die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Ein erstes Steuergerät
In dem in
Bei einer möglichen Ausführungsform verwendet die Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein besonders hoher Schutz erreicht, da vorhandene kryptographische Manipulationsschutzverfahren nur nutzbar sind, wenn benötigte kryptographische Credentials von der Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
Die zentrale Fahrzeugsicherheitsmanagementeinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130801 |