DE102019201133B4 - Motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug (1) mit einem inneren Fahrzeugbussystem (Bl) sowie mit unmittelbar an das innere Fahrzeugbussystem (Bl) angeschlossenen die Sicherheit des Kraftfahrzeugs betreffenden Modulen (31), wobei das Kraftfahrzeug (1) ein äußeres Fahrzeugbussystem (BA) sowie unmittelbar an das äußere Fahrzeugbussystem (BA) angeschlossene nicht sicherheitsrelevante Module (15) aufweist, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Sicherheitsmodul (100, 101, 102, 103) zur datentechnischen Kopplung des inneren Fahrzeugbussystems (Bl) mit dem äußeren Fahrzeugbussystem (BA) aufweist, wobei das Sicherheitsmodul (100, 101, 102, 103) einen an das innere Fahrzeugbussystem (Bl) angeschlossenen inneren Transceiver (TI) und einen an das äußere Fahrzeugbussystem (BA) angeschlossenen äußeren Transceiver (TA) umfasst, wobei das Sicherheitsmodul (100, 101, 102, 103) eine erste eindirektionale Datenleitung (PDL) zur direkten Kopplung des äußeren Transceivers (TA) mit dem inneren Transceiver (TI) zwecks Übertragung von Daten von dem äußeren Transceiver (TA) zum inneren Transceiver (TI) und/oder eine zweite eindirektionale Datenleitung (SDL) zur direkten Kopplung des inneren Transceivers (TI) mit dem äußeren Transceiver (TA) zwecks Übertragung von Daten von dem inneren Transceiver (TI) zum äußeren Transceiver (TA) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Datenleitung parallele Signalleitungen und parallele Datenleitungen umfasst.Motor vehicle (1) with an internal vehicle bus system (Bl) and with modules (31) relating to the safety of the motor vehicle connected directly to the internal vehicle bus system (Bl), the motor vehicle (1) being an external vehicle bus system (BA) and directly connected to the external vehicle bus system (BA) has connected non-safety-relevant modules (15), the motor vehicle (1) having a safety module (100, 101, 102, 103) for the data-technical coupling of the internal vehicle bus system (Bl) with the external vehicle bus system (BA), the safety module (100, 101, 102, 103) comprises an inner transceiver (TI) connected to the inner vehicle bus system (Bl) and an outer transceiver (TA) connected to the outer vehicle bus system (BA), the security module (100, 101, 102, 103) a first unidirectional data line (PDL) for direct coupling of the outer transceiver (TA) with the inner transceiver (TI) for the purpose of transmitting data v from the outer transceiver (TA) to the inner transceiver (TI) and / or a second unidirectional data line (SDL) for direct coupling of the inner transceiver (TI) with the outer transceiver (TA) for the purpose of transmitting data from the inner transceiver (TI) to the outer transceiver (TA), characterized in that the first data line comprises parallel signal lines and parallel data lines.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem inneren (sicherheitsrelevanten) Fahrzeugbussystem sowie mit unmittelbar an das innere Fahrzeugbussystem angeschlossenen die Sicherheit des Kraftfahrzeugs betreffenden (d.h. sicherheitskritischen) Modulen, wobei das Kraftfahrzeug ein äußeres Fahrzeugbussystem sowie unmittelbar an das äußere Fahrzeugbussystem angeschlossene nicht sicherheitsrelevante Module aufweist, wobei das Kraftfahrzeug ein Sicherheitsmodul zur datentechnischen Kopplung des inneren Fahrzeugbussystems mit dem äußeren Fahrzeugbussystem aufweist, und wobei das Sicherheitsmodul einen an das innere Fahrzeugbussystem angeschlossenen inneren Transceiver und einen an das äußere Fahrzeugbussystem angeschlossenen äußeren Transceiver umfasst.The invention relates to a motor vehicle with an internal (safety-relevant) vehicle bus system and with modules relating to the safety of the motor vehicle (ie safety-critical) modules directly connected to the internal vehicle bus system, the motor vehicle having an external vehicle bus system and non-safety-related modules connected directly to the external vehicle bus system, with the motor vehicle has a security module for data-technical coupling of the internal vehicle bus system with the external vehicle bus system, and wherein the security module comprises an internal transceiver connected to the internal vehicle bus system and an external transceiver connected to the external vehicle bus system.
Insbesondere sicherheitskritische Steuergeräte sind vor unberechtigten Zugriffen zu schützen. Über die Fahrzeugbussysteme sind jedoch auch diese Steuergeräte, wie zum Beispiel ABS-Steuergeräte, mit anderen, nicht sicherheitsrelevanten, Komponenten verbunden. Einige dieser Komponenten, beispielsweise das HMI, bieten Kopplungsmöglichkeiten mit mobilen Endgeräten über Bluetooth, W-LAN oder USB und sind damit einer erhöhten Manipulationsgefahr ausgesetzt. Die USB-Schnittstellen erfordern zwar einen physischen Zugang zu dem Fahrzeug, über Bad-USB-Angriffe kann es jedoch mit manipulierten USB-Medien ungewollt durch einen Bediener selbst zu unerlaubten Eingriffsversuchen kommen. Über Funktechniken wie Bluetooth und W-LAN sind Angriffe auch von außerhalb des Fahrzeugs möglich, jedoch auf die nähere Umgebung begrenzt. Mit dem Internet verbundene Systeme, ob direkt oder indirekt über den Umweg eines gekoppelten mobilen Endgeräts verbunden, sind von überall aus angreifbar. Um Abhilfe zu schaffen, schlägt die
Die
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, die die Sicherheit des Kraftfahrzeugs betreffenden Module in einem Kraftfahrzeug vor unlauterem Zugriff, insbesondere vor Hackerangriffen, zu schützen. Dabei ist es jedoch insbesondere wünschenswert, trotz dieser Schutzfunktion Updates dieser Module zuzulassen, insbesondere online-Updates.The object of the invention is to protect the modules relating to the safety of the motor vehicle in a motor vehicle from unauthorized access, in particular from hacker attacks. In this case, however, it is particularly desirable to allow updates to these modules, in particular online updates, despite this protective function.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einem inneren (sicherheitsrelevanten) Fahrzeugbussystem sowie mit unmittelbar an das innere Fahrzeugbussystem angeschlossenen die Sicherheit des Kraftfahrzeugs betreffenden Modulen gelöst, wobei das Kraftfahrzeug ein äußeres Fahrzeugbussystem sowie unmittelbar an das äußere Fahrzeugbussystem angeschlossene nicht sicherheitsrelevante Module aufweist, wobei das Kraftfahrzeug ein Sicherheitsmodul zur datentechnischen Kopplung des inneren Fahrzeugbussystems mit dem äußeren Fahrzeugbussystem aufweist, wobei das Sicherheitsmodul einen an das innere Fahrzeugbussystem angeschlossenen (z.B. einen oder mehrere Mikrocontroller umfassenden) inneren Transceiver und einen an das äußere Fahrzeugbussystem angeschlossenen (z.B. einen oder mehrere Mikrocontroller umfassenden) äußeren Transceiver umfasst, wobei das Sicherheitsmodul eine erste eindirektionale Datenleitung zur direkten Kopplung des äußeren Transceivers mit dem inneren Transceiver zwecks Übertragung von Daten von dem äußeren Transceiver zum inneren Transceiver und eine zweite eindirektionale Datenleitung zur direkten, Kopplung des inneren Transceivers mit dem äußeren Transceiver zwecks Übertragung von Daten von dem inneren Transceiver zum äußeren Transceiver umfasst, und wobei die erste Datenleitung parallele Signalleitungen und parallele Datenleitungen umfasst.The aforementioned object is achieved by a motor vehicle with an internal (safety-relevant) vehicle bus system and with modules relating to the safety of the motor vehicle directly connected to the internal vehicle bus system, the motor vehicle having an external vehicle bus system and non-safety-related modules connected directly to the external vehicle bus system, the motor vehicle has a security module for data-related coupling of the inner vehicle bus system with the outer vehicle bus system, the security module being connected to the inner one The inner transceiver connected to the vehicle bus system (e.g. comprising one or more microcontrollers) and an outer transceiver connected to the outer vehicle bus system (e.g. comprising one or more microcontrollers), the security module comprising a first unidirectional data line for direct coupling of the outer transceiver to the inner transceiver for transmission of data from the outer transceiver to the inner transceiver and a second unidirectional data line for direct coupling of the inner transceiver to the outer transceiver for the purpose of transmitting data from the inner transceiver to the outer transceiver, and wherein the first data line comprises parallel signal lines and parallel data lines.
Nicht sicherheitsrelevante Module können z.B. ein Infotainmentsystem, eine Klimaautomatik und/oder ein Navigationssystem sein. Nicht sicherheitsrelevante Module im Sinne der Erfindung können jedoch auch z.B. eine Telefonschnittstelle oder ein Telefon sein. Nicht sicherheitsrelevante Module können auch eine W-LAN-Schnittstelle eine USB-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle umfassen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein nicht sicherheitsrelevantes Modul im Sinne der Erfindung ist ein HMI bzw. eine Anzeige- und Bedienvorrichtung, wie sie typischerweise in der Mitte des Armaturenbretts des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Die Sicherheit des Kraftfahrzeuges betreffende Module (sicherheitsrelevante bzw. sicherheitskritische Module) können beispielsweise eine Motorsteuerung, eine Fahrdynamikregelung (Einzelheiten zur Fahrdynamikregelung können insbesondere den Buch Bosch Fahrsicherheitssysteme ISBN 3-528-03875-6, Seite
Ein Fahrzeugbussystem kann beispielsweise ein CAN-Bus sein. Ein inneres Fahrzeugbussystem ist im Sinne der Erfindung ein sicherheitsrelevantes Fahrzeugbussystem also insbesondere ein Fahrzeugbussystem, mit dem die Sicherheit des Kraftfahrzeuges betreffende Module gekoppelt sind.A vehicle bus system can be a CAN bus, for example. In the context of the invention, an internal vehicle bus system is a safety-relevant vehicle bus system, that is to say in particular a vehicle bus system to which modules relating to the safety of the motor vehicle are coupled.
Unter einer direkten Kopplung zwischen einem inneren Transceiver und einem äußeren Transceiver soll verstanden werden, dass diese mit einer Datenleitung bzw. Datenleitungen verbunden sind. Es soll insbesondere bedeuten, dass zwischen dem inneren und dem äußeren Transceiver kein Modul, insbesondere kein Modul mit Rechenleistung oder Rechenaufgaben oder ähnlichem vorgesehen ist. Insbesondere ist kein FILTER / PROXY ELEMENT (MESSAGE CLASSIFICATION AND ANALYZER UNIT) vorgesehen, wie es beispielsweise die
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Datenleitung eine serielle Datenleitung. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erzeugt der innere Transceiver das Taktsignal für die serielle Datenleitung. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der innere Transceiver das Taktsignal für die serielle Datenleitung mittels einer Takt Datenleitung an den äußeren Transceiver überträgt.In an advantageous embodiment of the invention, the second data line is a serial data line. In a further advantageous embodiment of the invention, the inner transceiver generates the clock signal for the serial data line. It is provided in particular that the inner transceiver transmits the clock signal for the serial data line to the outer transceiver by means of a clock data line.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Sicherheitsmodul eine dritte eindirektionale Datenleitung zur, insbesondere direkten, Kopplung des äußeren Transceivers mit dem inneren Transceiver zwecks Übertragung von Empfangsbestätigungen von dem äußeren Transceiver zum inneren Transceiver.In a further advantageous embodiment of the invention, the security module comprises a third unidirectional data line for, in particular direct, coupling of the outer transceiver to the inner transceiver for the purpose of transmitting acknowledgments of receipt from the outer transceiver to the inner transceiver.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der innere Transceiver eine Datenbasis mit zugelassenen Signalnummern und/oder gültigen Wertebereichen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Transceiver derart ausgestaltet, dass er nur Nachrichten an das innere Fahrzeugbussystem übermittelt, die aus gültigen Signalnummern und/oder gültigen Wertebereichen bestehen.In a further advantageous embodiment of the invention, the inner transceiver comprises a database with permitted signal numbers and / or valid value ranges. In a further advantageous embodiment of the invention, the inner transceiver is designed in such a way that it only transmits messages to the inner vehicle bus system that consist of valid signal numbers and / or valid value ranges.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Kraftfahrzeug auch ein, insbesondere drahtloses, Kommunikationsmodul, das mit dem inneren Transceiver gekoppelt und/oder verbunden ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Daten von dem Kommunikationsmodul an den inneren Transceiver und/oder ein sicherheitsrelevantes Modul nur nach einer Aktivierung übertragbar. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Daten von dem Kommunikationsmodul an den inneren Transceiver und/oder ein sicherheitsrelevantes Modul nur innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach einer Aktivierung übertragbar. Eine Aktivierung kann beispielsweise einmal am Tag erfolgen oder durch äußere Einflüsse getriggert sein (siehe detaillierte Beschreibung). Ein vorbestimmtes Zeitintervall ist beispielsweise nicht länger als 30 Sekunden.In a further advantageous embodiment of the invention, the motor vehicle also includes an, in particular wireless, communication module that is coupled and / or connected to the inner transceiver. In a further advantageous embodiment of the invention, data can only be transmitted from the communication module to the internal transceiver and / or a security-relevant module after activation. In a further advantageous embodiment of the invention, data can only be transmitted from the communication module to the internal transceiver and / or a security-relevant module within a predetermined time interval after activation. An activation can take place, for example, once a day or be triggered by external influences (see detailed description). A predetermined time interval is, for example, no longer than 30 seconds.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.Motor vehicle within the meaning of the invention is in particular a land vehicle that can be used individually in road traffic. Motor vehicles within the meaning of the invention are in particular not limited to land vehicles with internal combustion engines.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges in einer Prinzipdarstellung, -
2 ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitsmoduls für ein Kraftfahrzeug gemäß1 , -
3 eine alternative Ausgestaltung eines Sicherheitsmoduls, -
4 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für eine Sicherheitseinrichtung, und -
5 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für eine Sicherheitseinrichtung.
-
1 an embodiment of a motor vehicle according to the invention in a schematic diagram, -
2 an embodiment of a security module for a motor vehicle according to1 , -
3 an alternative configuration of a security module, -
4th a further alternative embodiment for a safety device, and -
5 another alternative embodiment for a safety device.
Das Kraftfahrzeug
Das äußere Fahrzeugbussystem BA und das innere Fahrzeugbussystem
Die Übertragung vom äußeren Transceiver
Die Geschwindigkeit, mit der der innere Transceiver
Da vom inneren Transceiver
Der äußere Transceiver
Das sicherheitsrelevante Fahrzeugbussystem
Eine Aktualisierung der Steuergeräte bzw. Module
Für Online-Updates des inneren Fahrzeugbussystems
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das innere Fahrzeugbussystem
- (i) Das innere Fahrzeugbussystem
BI aktiviert (in einer bevorzugten Ausführungsform) in bestimmten Abständen die Kommunikation von sich aus. Um Vorhersagen zu erschweren, sollte dies nicht zu festen Zeiten erfolgen, sondern zufällig innerhalb eines Zeitraums, z.B. einmal am Tag. Wird die Kommunikation einmal am Tag zur Prüfung auf Updates für 30 Sekunden eingeschaltet, soist das Kraftfahrzeug 1 nur ca. 0,035% eines Tages erreichbar. Updates können hierbei zwar nicht vom Server angestoßen und sofort verteilt werden, sondern erst,wenn das Kraftfahrzeug 1 die Kommunikation von sich aus aktiviert. - (ii) Der Updateserver sendet zunächst an das äußere Fahrzeugbussystem BA die Information, dass Updates bereitstehen. Das äußere Fahrzeugbussystem BA aktiviert daraufhin die Kommunikation für das innere Fahrzeugbussystem Bl.
- (iii) Der Kunde/Bediener/Fahrer aktiviert die Kommunikation manuell, ggf. für eine automatisch begrenzte Zeit (Timer). Ein Hinweis, dass Updates verfügbar sind, könnte bei Bedarf vom äußeren Fahrzeugbussystem BA angezeigt werden, z.B. im HMI.
- (i) The internal vehicle bus system
BI activates (in a preferred embodiment) communication on its own at certain intervals. To make predictions more difficult, this should not be done at fixed times, but randomly within a period, e.g. once a day. If the communication is switched on once a day to check for updates for 30 seconds, the motor vehicle is off1 only about 0.035% achievable one day. Updates cannot be initiated by the server and distributed immediately, but only when themotor vehicle 1 activated communication on its own. - (ii) The update server first sends the information that updates are available to the external vehicle bus system BA. The outer vehicle bus system BA then activates the communication for the inner vehicle bus system Bl.
- (iii) The customer / operator / driver activates the communication manually, if necessary for an automatically limited time (timer). A notice that updates are available could be displayed by the external vehicle bus system BA if necessary, for example in the HMI.
Eine Kommunikation baut das innere Fahrzeugbussystem
Wird für jedes Fahrzeug ein eigenes fahrzeugspezifisches digitales Zertifikat verwendet, idealerweise fahrzeug- und gegenstellenseitig, werden Diebstahl oder Fälschung des Zertifikates erschwert, da sich mit einem entwendeten oder gefälschten digitalen Zertifikat nur ein einzelnes Fahrzeug angreifen lässt und nicht die gesamte Flotte. Umgekehrt lassen sich mit einem entwendeten oder gefälschten Fahrzeugzertifikat von der Gegenstelle nur Updates für ein Fahrzeug/Fahrzeugmodell herunterladen und nicht für unterschiedliche Fahrzeuge/Fahrzeugmodelle. Digitale Zertifikate sollten ein Ablaufdatum und/oder die Möglichkeit eines Wiederrufs besitzen, damit kompromittierte digitale Zertifikate ungültig gemacht werden können.If a separate vehicle-specific digital certificate is used for each vehicle, ideally on the vehicle and counterpart side, theft or falsification of the certificate is made more difficult, as a stolen or forged digital certificate can only attack a single vehicle and not the entire fleet. Conversely, a stolen or forged vehicle certificate can only be used to download updates for one vehicle / vehicle model from the remote station and not for different vehicles / vehicle models. Digital certificates should have an expiration date and / or the possibility of revocation so that compromised digital certificates can be invalidated.
Die Übertragung der Daten zwischen innerem Fahrzeugbussystem
Die vorliegende Offenbarung erlaubt in besonders geeigneter Weise Schutz vor Hackerangriffen bezüglich des sicherheitsrelevanten bzw. sicherheitskritischen Bereichs eines Kraftfahrzeugs auf der einen und Update-Fähigkeit auf der anderen Seite. Dabei wird auch in geeigneter Weise übergreifenden Funktionen Rechnung getragen. So liegt beispielsweise in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Sporttaste
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