DE102018219262A1 - Device for securing a real-time Ethernet data network for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absichern eines Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks für ein Kraftfahrzeug, die Vorrichtung (1) umfassend: eine Datenbankeinrichtung (10), welche dazu ausgebildet ist, einstellbare Netzwerkkonfigurationen und einstellbare Sicherheitseinstellungen für das Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks abzuspeichern sowie mindestens eine aktuell verwendete Netzwerkkonfiguration und mindestens eine aktuell verwendete Sicherheitseinstellung für das Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks abzuspeichern; und eine Steuereinrichtung (20), welche dazu ausgebildet ist, zwischen einem Antennenmodul des Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks und einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges gekoppelt zu werden, und welche ferner dazu ausgebildet ist, aktuell übermittelten Datenverkehr zwischen dem Antennenmodul und dem Steuergerät des Kraftfahrzeuges mit zu erwartendem Datenverkehr basierend auf einer Datenverkehrsschätzung unter Verwendung der abgespeicherten aktuell verwendeten Netzwerkkonfiguration und der abgespeicherten aktuell verwendeten Sicherheitseinstellung zu vergleichen und ein Vergleichsergebnis zu speichern.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme für Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerke.The present invention relates to systems for real-time Ethernet data networks.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Absichern eines Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks für ein Kraftfahrzeug.In particular, the present invention relates to a device for securing a real-time Ethernet data network for a motor vehicle.
Die
Die
Auf Basis der physikalischen Schicht Ethernet und dem darüber liegenden Internet-Protokoll, finden erstmals Techniken Einzug ins Bordnetz die auch außerhalb des Fahrzeuges stark verbreitet sind.On the basis of the physical layer Ethernet and the Internet protocol above it, for the first time technologies find their way into the vehicle electrical system, which are also widely used outside the vehicle.
Hierbei bietet sich auch ein höheres potentielles Angriffsrisiko, welches mit den für den Bereich Automotive spezifischen Bordnetzen wie CAN (Controller Area Network) und FlexRay bis heute nicht bestand.This also offers a higher potential risk of attack, which has not existed to date with the automotive-specific electrical systems such as CAN (Controller Area Network) and FlexRay.
Gerade im Hinblick auf einen immer stärker werdenden Einsatz der Protokolle Ethernet und des Internet Protocol, IP, ein in Computernetzen weit verbreitetes Netzwerkprotokoll, werden Sicherheitsmechanismen immer wichtiger, so dass das Auto bereits als neuer Angriffspunkt identifiziert wird. Daher sind neue Sicherheitsmechanismen und Funktionen notwendig, die das Auto sicherer vor Angriffen machen.In view of the increasing use of the protocols Ethernet and the Internet Protocol, IP, a network protocol widely used in computer networks, security mechanisms are becoming increasingly important, so that the car is already identified as a new point of attack. Therefore, new security mechanisms and functions are needed to make the car more secure from attacks.
Der Begriff „neu“ in Bezug auf Sicherheitsmechanismen und Funktionen umfasst dabei andere Anforderungen wie etwa Temperatur, Updatefähigkeit, Transport von Menschen, verminderte Rechenleistung.The term "new" in relation to security mechanisms and functions includes other requirements such as temperature, update capability, transport of people, reduced computing power.
Die Aufgabe der Erfindung ergibt sich in der Definition von Mechanismen und Protokollen, um das Fahrzeugnetzwerk sicherer und effizienter zu machen. Ethernet und Funktechnologien erfahren zurzeit erst Einzug in das Automobil und diese bergen durch ihre offenen und standardisierten Protokolle erstmals die Möglichkeiten das Auto auch von außen anzugreifen.The object of the invention results from the definition of mechanisms and protocols in order to make the vehicle network safer and more efficient. Ethernet and radio technologies are currently only finding their way into the automobile and, thanks to their open and standardized protocols, they offer the first opportunity to attack the car from outside.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Absichern von eingangsseitigen und ausgangsseitigen Datenverkehr eines Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerk für ein Kraftfahrzeug breitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved device for securing input-side and output-side data traffic of a real-time Ethernet data network for a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren der Zeichnungen zu entnehmen.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further developments and embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures in the drawings.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Absichern eines Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks für ein Kraftfahrzeug, die Vorrichtung umfassend: eine Datenbankeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, einstellbare Netzwerkkonfigurationen und einstellbare Sicherheitseinstellungen für das Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks abzuspeichern sowie mindestens eine aktuell verwendete Netzwerkkonfiguration und mindestens eine aktuell verwendete Sicherheitseinstellung für das Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks abzuspeichern; und eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, zwischen einem Antennenmodul des Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks und einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges gekoppelt zu werden, und welche ferner dazu ausgebildet ist, aktuell übermittelten Datenverkehr zwischen dem Antennenmodul und dem Steuergerät des Kraftfahrzeuges mit zu erwartendem Datenverkehr basierend auf einer Datenverkehrsschätzung unter Verwendung der abgespeicherten aktuell verwendeten Netzwerkkonfiguration und der abgespeicherten aktuell verwendeten Sicherheitseinstellung zu vergleichen und ein Vergleichsergebnis zu speichern.A first aspect of the present invention relates to a device for securing a real-time Ethernet data network for a motor vehicle, the device comprising: a database device which is designed to store adjustable network configurations and adjustable security settings for the real-time Ethernet data network and at least one currently save the network configuration used and at least one security setting currently used for the real-time Ethernet data network; and a control device which is designed to be coupled between an antenna module of the real-time Ethernet data network and a control device of the motor vehicle, and which is further designed to base the currently transmitted data traffic between the antenna module and the control device of the motor vehicle with expected data traffic to compare on a data traffic estimate using the stored currently used network configuration and the stored currently used security setting and to save a comparison result.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die vorliegende Erfindung stellt ein technisches System in einem Fahrzeug bereit, welches es erlaubt, jeden eingangsseitigen und ausgangsseitigen Datenverkehr (z. B. vom/zum Antennenmodul kommend/abgehend) zu prüfen und zu filtern, um Angriffe zu erkennen und effektiv zu unterbinden. Das Antennenmodul kann auch als eine Connectivity-Einheit ausgebildet sein.In other words, the present invention provides a technical system in a vehicle that allows to check and filter all incoming and outgoing data traffic (e.g. coming / going to / from the antenna module) in order to detect attacks and to effectively prevent. The antenna module can also be designed as a connectivity unit.
Die Vorrichtung kann ferner auch dazu ausgebildet sein, zunächst zu berechnen welche Netzwerkkonfiguration und Sicherheitseinstellung jeweils notwendig sind.The device can also be designed to first calculate which network configuration and security setting are necessary in each case.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die vorliegende Erfindung umfasst hierzu ein Systemdesign, um ein Steuergerät auszugestalten, welches die Aufgabe hat, Angriffe abzuwehren und das Fahrzeug-Netzwerk in einem sicheren Zustand zu halten bzw. in einen sicheren Zustand zu überführen.In other words, the present invention includes a system design for this purpose in order to design a control device which has the task of warding off attacks and of keeping the vehicle network in a safe state or transferring it to a safe state.
Dieses Steuergerät, im Folgenden auch „Filter ECU“ - Abkürzung für Englisch „Electronic Control Unit“ ein Steuergerät oder ein Mikrocontroller - genannt, nutzt dabei beispielsweise dynamisch veränderbare Datenbanken.This control unit, hereinafter also referred to as "Filter ECU" - short for English "Electronic Control Unit" a control unit or a microcontroller - uses, for example, dynamically changeable databases.
Die Datenbanken können dabei beispielsweise Daten in der Form einer Kommunikationsmatrix und einer Sicherheitskonfiguration umfassen, um den aktuellen Stand der Netzwerkkonfiguration hinsichtlich der Datenübertragung und Sicherheitsmechanismen abzufragen und zu speichern. Die Datenbanken können beispielsweise dazu ausgebildet sein, dynamisch verändert zu werden und/oder bei neuem Datenverkehr individuell neu beschrieben zu werden. The databases can include data in the form of a communication matrix and a security configuration, for example, in order to query and save the current status of the network configuration with regard to data transmission and security mechanisms. The databases can, for example, be designed to be changed dynamically and / or to be individually rewritten when new data traffic occurs.
Diese Datenbanken können auch als Teil der Filter ECU realisiert werden. Dabei wird dies nicht zwangsweise in einer neuen ECU realisiert, sondern kann auch mit den vorgeschlagenen Komponenten und Funktionen optional auch in einer bereits vorhandenen ECU abgebildet werden.These databases can also be implemented as part of the filter ECU. This is not necessarily implemented in a new ECU, but can also optionally be mapped with the proposed components and functions in an already existing ECU.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, Sicherheit für Echtzeit-Ethernet zu realisieren.The present invention advantageously makes it possible to implement security for real-time Ethernet.
Der Kern der Erfindung ist es, dass zum einen die Sicherheit des Fahrzeugnetzwerks bei nahezu gleichen Kosten erhöht wird und zum anderen eine Redundanz für Sicherheitsmechanismen geschaffen wird.The essence of the invention is that, on the one hand, the security of the vehicle network is increased at almost the same cost and, on the other hand, redundancy for security mechanisms is created.
Mit dem Einzug von Ethernet sind u. a. auch Mechanismen notwendig, die sich einfache Techniken und gegebenen Eigenschaften von Technologien zu Nutze machen, um auf teure Implementierungen und weitere zusätzliche Hardware verzichten zu können.With the advent of Ethernet, a. Mechanisms are also necessary that make use of simple techniques and given properties of technologies in order to be able to do without expensive implementations and additional hardware.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch eine individuelle Gestaltung von Filterregeln, beispielsweise bis zu einer Länge von 128 Byte, das beispielsweise auch sehr große Paket-Header analysiert werden können. Die vorliegende Erfindung erlaubt daher eine Sicherstellung der Firewall bei hoher Datenlast und im Fehlerfall. Die vorliegende Erfindung ermöglicht durch eine individuelle Gestaltung von Filterregeln, beispielsweise bis zu einer Länge von 128 Byte, das beispielsweise auch sehr große Header analysiert werden können.The present invention enables very large packet headers to be analyzed, for example, by individually designing filter rules, for example up to a length of 128 bytes. The present invention therefore allows the firewall to be secured with a high data load and in the event of an error. The present invention enables, by means of an individual design of filter rules, for example up to a length of 128 bytes, that even very large headers can be analyzed.
Bei einem Fehler auf einem CAN- oder LIN-Bus sind die Controller stets in der Lage die Paketflut zu beherrschen, selbst wenn die Bussysteme zu 100% ausgelastet sind. Ältere Bussysteme unterstützen zu neuer Bussystemen relativ gesehen nur langsamere Datenraten. Ethernet jedoch kann Datenraten erreichen, die wie beschrieben übliche automotive Controller sehr schnell überlasten können, was ein „denial of service“ bedeuten würde, d.h. der Controller kann seine ursprüngliche Aufgabe nicht mehr berechnen, da er mit der Annahme und Verarbeitung von zu viel Daten beschäftigt ist.In the event of an error on a CAN or LIN bus, the controllers are always able to handle the flood of packets, even if the bus systems are 100% full. Older bus systems only support slower data rates relative to new bus systems. However, Ethernet can reach data rates which, as described, can overload conventional automotive controllers very quickly, which would mean a "denial of service", i.e. the controller can no longer calculate its original task because it is busy accepting and processing too much data.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass auch bei Verbindungen mittels LTE, 100Mbit/s Ethernet, oder gar 1000 Mbit/s, 2,5Gbit/s, 5Gbit/s, 10Gbit/s Ethernet oder mittels kabelgebundener oder drahtloser Datennetze eine Absicherung des Datenverkehrs im Fahrzeugnetzwerk erfolgen kann.The present invention advantageously enables that even with connections using LTE, 100Mbit / s Ethernet, or even 1000Mbit / s, 2.5Gbit / s, 5Gbit / s, 10Gbit / s Ethernet or by means of wired or wireless data networks, data traffic in the network is secured Vehicle network can be done.
Die Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist beispielsweise zwischen einem Antennenmodul des Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks und einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges gekoppelt zu werden, verfügt in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung über eine Hardware-Unterstützung in der Form eines integrierten Schaltkreises oder eines Mikrocontrollers aufweist.The control device, which is designed, for example, to be coupled between an antenna module of the real-time Ethernet data network and a control device of the motor vehicle, in one exemplary embodiment of the present invention has hardware support in the form of an integrated circuit or a microcontroller.
Es können beispielsweise auch mehr als ein Antennenmodul auf der einen Seite, und beispielsweise mehr als ein Steuergerät (ECU) auf der anderen Seite vorgesehen sein.For example, more than one antenna module can be provided on one side and, for example, more than one control unit (ECU) on the other side.
Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, um Ethernet-Datenströme in Echtzeit zu analysieren und zu manipulieren.The control device is designed to analyze and manipulate Ethernet data streams in real time.
Dies ermöglicht vorteilhaft, sogenannte „Security-Services“ und „secure Services“ anzubieten wie beispielweise sehr regelmäßige Updates, etwa im Minutenbereich.This advantageously makes it possible to offer so-called "security services" and "secure services" such as very regular updates, for example in the minute range.
Die Begriffe „Security Services“ und „secure Services“ steht für eine Vielzahl von Softwaremodulen, die dazu dienen, die Betriebsbereitschaft eines Fahrzeugnetzwerkes für den gewünschten Einsatzzweck zu erhalten, die Verfügbarkeit von Daten sicherzustellen bzw. einzuschränken und Zugriffsrechte auf das System des Kraftfahrzeuges abzusichern.The terms "security services" and "secure services" stand for a large number of software modules which serve to maintain the operational readiness of a vehicle network for the desired purpose, to ensure or restrict the availability of data and to secure access rights to the system of the motor vehicle.
Die Begriffe „secure Service“ und „Security Service“ wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, können dabei wie folgt definiert sein.The terms “secure service” and “security service” as used by the present invention can be defined as follows.
Unter dem Begriff „Security Service“ kann folgendes verstanden werden: Ein Dienst der Datenschutz bereitstellt oder erhöht, beispielsweise Virenscanner, Firewall, Intrusion Detection System, IDS.The term “security service” can be understood to mean the following: a service which provides or increases data protection, for example virus scanners, firewalls, intrusion detection systems, IDS.
Unter dem Begriff „secure Service“ kann folgendes verstanden werden: Ein beliebiger Dienst (ausdrücklich NICHT auf Security beschränkt), welcher dank geeigneter Maßnahmen (Verschlüsselung, Virenprüfung etc. mittels der Security Services) vertraulich, integer und authentifiziert ist, beispielsweise ein Live-Kartenupdate, Aufrufen von Webdiensten, Onlinebanking.The term "secure service" can be understood to mean the following: Any service (expressly NOT limited to security) which, thanks to suitable measures (encryption, virus checking, etc. using the security services) is confidential, honest and authenticated, for example a live map update , Accessing web services, online banking.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, eine frühzeitigere Erkennung von Angriffen und Fehlverhalten durchzuführen.The control device is designed, for example, to carry out earlier detection of attacks and misconduct.
Durch die mehrfache Integration der Sicherheitsfunktionen im Bordnetz können so schon vor der eigentlichen Firewall ein Angriff/Fehler erkannt werden und viel schneller Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu geeignet, Fehler zu erkennen und zu melden. Due to the multiple integration of the safety functions in the vehicle electrical system, an attack / error can be recognized even before the actual firewall and countermeasures can be initiated much faster. The control device is suitable, for example, for recognizing and reporting errors.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, dass die Vorrichtung auffälligen und unerwünschten Datenverkehr im Netzwerk erkennt, das Fahrzeugnetzwerk davon isoliert und den Datenverkehr abschwächt oder ganz unterbindet. Bei dem auffälligen Datenverkehr könnte es sich auch um Angriffe oder auch Fehlfunktionen gegen das Fahrzeugnetzwerk handeln.The control device is designed, for example, for the device to detect conspicuous and undesired data traffic in the network, to isolate the vehicle network from it and to weaken or completely prevent the data traffic. The conspicuous data traffic could also be attacks or malfunctions against the vehicle network.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, den Standard IEEE 802.1Qci-2017 zu verwenden. Ferner kann die Steuereinrichtung unter weiteren als Time-Sensitive Networking, TSN, bezeichneten Standards arbeiten.The control device is designed, for example, to use the IEEE 802.1Qci-2017 standard. Furthermore, the control device can operate under other standards known as time-sensitive networking, TSN.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, dass bei sicherheitskritischen Anwendungen wie OTA-Software-Update (OTA: Over-the-Air) die Filter gesetzt und geprüft werden. Hierzu soll vorab geprüft (DB oder per Protokoll) werden ob eine kritische Anwendung gestartet wurde. Dies kann OTA sein oder auch ein spezieller Empfänger, Absender, eine hohe Datenrate usw., speziell angepasst an die jeweiligen Anforderungen des Updates bzw. und den Möglichkeiten des Bordnetzes.The control device is designed, for example, to set and test the filters in safety-critical applications such as OTA software update (OTA: Over-the-Air). For this purpose, it should be checked beforehand (DB or by protocol) whether a critical application has been started. This can be OTA or a special recipient, sender, a high data rate, etc., specially adapted to the respective requirements of the update or and the possibilities of the vehicle electrical system.
Die Steuereinrichtung ist beispielsweise dazu ausgebildet, ständig aktiv zu sein, d.h. wenn eine Online-Verbindung zum und/oder vom Kraftfahrzeug - vom Fahrzeugnetzwerk - erforderlich wird oder aktiv ist und überwacht dann den Datenverkehr. Sollte ein Angriff erfolgen, wie eine erkannte Anomalie des Datenverkehrs, so kann dies sofortige Abwehrmaßnahmen auslösen.The control device is designed, for example, to be constantly active, i.e. when an online connection to and / or from the motor vehicle - from the vehicle network - becomes necessary or is active and then monitors the data traffic. Should an attack occur, such as a recognized data traffic anomaly, this can trigger immediate countermeasures.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass das System aus kombinierter Computer-Hardware und speziell auf diese Hardware optimierter Software - auch Appliance genannt - also nicht auf Signaturen angewiesen sind, sondern mithilfe bereits identifizierter Angriffsmuster arbeiten und Verhaltensanalysen durchführen kann.The present invention advantageously enables the system consisting of combined computer hardware and software specially optimized for this hardware - also called an appliance - not to be dependent on signatures, but rather to work with the help of already identified attack patterns and to conduct behavior analyzes.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous refinements of the present invention can be found in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Vergleichsergebnis den Datenverkehr zwischen dem Antennenmodul und dem Steuergerät des Kraftfahrzeuges zu unterbrechen und/oder anzupassen und/oder aufrechtzuerhalten und/oder fortzusetzen.In an advantageous embodiment of the present invention it is provided that the control device is designed to interrupt and / or adapt and / or maintain and / or continue the data traffic between the antenna module and the control unit of the motor vehicle based on the comparison result.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Vergleichsergebnis des aktuell übermittelten Datenverkehrs mit dem zu erwartenden Datenverkehr ferner basierend auf Angriffsmuster und/oder Verhaltensanalysen zu ermitteln, um eine Anomalie des Datenverkehrs zu erfassen.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the control device is designed to further determine the comparison result of the currently transmitted data traffic with the expected data traffic based on attack patterns and / or behavior analyzes in order to detect an anomaly in the data traffic.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenbankeinrichtung als ein Datenfiltermodul ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the database device is designed as a data filter module.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Vergleichsergebnis zu übermitteln.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the control device is designed to transmit the comparison result.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, Datenverkehr mit berechenbaren und garantierten Ende-zu-Ende Latenzen zu analysieren.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided that the control device is designed to analyze data traffic with predictable and guaranteed end-to-end latencies.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The configurations and further developments described can be combined with one another as desired.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der vorliegenden Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der vorliegenden Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the present invention also include combinations of features of the present invention described above or below with reference to the embodiments that are not explicitly mentioned.
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vermitteln.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the present invention.
Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der vorliegenden Erfindung.The accompanying drawings illustrate embodiments and, in connection with the description, serve to explain concepts of the present invention.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Figuren der Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Figuren der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the advantages mentioned arise with regard to the figures of the drawings. The elements shown in the figures of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Absichern eines Echtzeit-Ethernet-Datennetzwerks für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 : eine schematische Darstellung einer generellen Funktionsweise und Einbettung der Filter-ECU gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
3 : eine schematische Darstellung von anwendungsspezifischen Filterregeln gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
4 : eine schematische Darstellung einer optional vorangehenden Abfrage und Prüfung der ECU-Kapazitäten und Einstellung der Filter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
5 : eine schematische Darstellung einer Anwendungsspezifische Filterregelsetzung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
6 : eine schematische Darstellung eines Anwendungsstarts und einer Prüfung des Setzens der Filterregeln gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
7 : eine schematische Darstellung einer AnomalieDetektion und Anpassung der Filtereinstellungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
8 : eine schematische Darstellung eines Anwendungsbeispiels mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
9 : eine schematische Darstellung einer Absicherung und Konfiguration der Filter vor einer OTA-Funktion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
10 : eine schematische Darstellung der Filterregeln am Beispiel des Qci-Standards gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und -
11 : eine schematische Darstellung des Aufbaus der Filter ECU und seinen wichtigsten Komponenten und Regelgrößen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
1 : A schematic representation of a device for securing a real-time Ethernet data network for a motor vehicle according to an embodiment of the present invention; -
2nd : A schematic representation of a general operation and embedding of the filter ECU according to an embodiment of the present invention; -
3rd : a schematic representation of application-specific filter rules according to an embodiment of the present invention; -
4th : A schematic representation of an optional preceding query and check of the ECU capacities and setting of the filters according to an embodiment of the present invention; -
5 : a schematic representation of an application-specific filter control setting according to an embodiment of the present invention; -
6 : a schematic representation of an application start and a check of the setting of the filter rules according to an embodiment of the present invention; -
7 : A schematic representation of an anomaly detection and adaptation of the filter settings according to an embodiment of the present invention; -
8th : a schematic representation of an application example with an embodiment of the present invention; -
9 : A schematic representation of a protection and configuration of the filter before an OTA function according to an embodiment of the present invention; -
10th : a schematic representation of the filter rules using the example of the Qci standard according to an embodiment of the present invention; and -
11 : A schematic representation of the structure of the filter ECU and its most important components and control variables according to an embodiment of the present invention.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, identical reference symbols designate identical or functionally identical elements, components, components or method steps, unless stated otherwise.
Die
Folgende Beispiele für Filterregeln sind dabei möglich, wobei ebenso auch weitere Filter, Regeln, Kennzahlen verwendet werden können.The following examples of filter rules are possible, whereby further filters, rules, key figures can also be used.
Eine Beschränkung auf maximal 1 Paket/Sekunde oder auf eine maximale Paketgröße von 20 Byte.A restriction to a maximum of 1 packet / second or to a maximum packet size of 20 bytes.
Eine Beschränkung auf maximal 8000 Pakete/Sekunde oder auf eine maximale Paketgröße von 1400 Byte.A limitation to a maximum of 8000 packets / second or to a maximum packet size of 1400 bytes.
Definierte IP Absenderadresse zum Zwecke der Zeitsynchronisation.Defined IP sender address for the purpose of time synchronization.
Diese Funktion erstellt je nach Bedarf eine hochaktuelle Datenbank bzw. umfasst eine wesentliche Systemabfrage. Je nach Kapazität werden die Regeln so angepasst, dass die ECU entlastet werden kann bzw. diese neu eintreffenden Daten noch aufnehmen kann.This function creates an up-to-date database as required or includes an essential system query. Depending on the capacity, the rules are adjusted so that the ECU can be relieved or can still accommodate this newly arriving data.
Dabei kann eine Wiederholung der Prüfung der von extern kommenden Kommunikation solange erfolgen, bis eine Konnektivität besteht. The test of the external communication can be repeated until there is connectivity.
Mit anderen Worten ausgedrückt, die „Konnektivität“ besteht quasi durchgehend und die Prüfung auf Datenstrommuster, d.h. ob vorgeschriebene Charakteristiken des Datenstroms durchgehend eingehalten werden und nicht vom definierten Sollwert abweichen, wird durchgehend idealerweise für jedes einzelne Datenpaket gemacht. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass der Datenstrom schon seit einer vorbestimmten Zeitspanne, etwa für bis zu 2 Minuten, besteht und innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne nur regelmäßig, d.h. zu erwartende Datenstrommuster auftreten.In other words, the "connectivity" is virtually continuous and the check for data stream patterns, i.e. Whether prescribed characteristics of the data stream are continuously observed and do not deviate from the defined target value is ideally made continuously for each individual data packet. It can therefore be provided, for example, that the data stream has existed for a predetermined period of time, for example for up to 2 minutes, and only within the predetermined period of time, i.e. expected data stream patterns occur.
Die
Vom Ethernet-TSN Switch werden dann Ethernet-Daten an weitere nicht dargestellte Schnittstellen übertragen.The Ethernet TSN switch then transmits Ethernet data to other interfaces, not shown.
Dabei kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die ECU bzw. deren Funktionalität auch ein Teil einer bestehenden ECU sein.According to an embodiment of the present invention, the ECU or its functionality can also be part of an existing ECU.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in a variety of ways. In particular, the invention can be changed or modified in a variety of ways without departing from the essence of the invention.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt.In addition, it should be pointed out that “comprehensive” and “having” do not exclude other elements or steps, and “a” or “an” does not exclude a large number.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Furthermore, it should be pointed out that features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be viewed as a restriction.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- WO 2015/161870 A1 [0004]WO 2015/161870 A1 [0004]
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