DE102019212823A1 - Verfahren zur Optimierung von Netzwerkparametern für eine Senderidentifizierung im Netzwerk - Google Patents

Verfahren zur Optimierung von Netzwerkparametern für eine Senderidentifizierung im Netzwerk Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung von Parametern eines Netzwerks (1) für eine Identifizierung von Sendern (30, 32, 34) in dem Netzwerk, umfassend: Festlegen (100) von initialen Parameterwerten für ein Netzwerkmodell, Simulieren (110) einer Übertragung von Signalen von mindestens zwei verschiedenen Sendern (30, 32, 34) in einem Netzwerk gemäß den Parameterwerten des Netzwerkmodells, Bestimmen (120) von mindestens einem Fingerabdruckparameter aus jedem der simulierten Signale, wobei die Fingerabdruckparameter mindestens eine messbare Eigenschaft eines übertragenen Signals wiedergeben, und Optimieren (130) der Parameter des Netzwerkmodells in Bezug auf eine Unterscheidbarkeit von Fingerabdruckparametern, die aus den simulierten Signalen von jeweils zwei verschiedenen Sendern (30, 32, 34) bestimmt wurden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung von Netzwerkparametern für eine Senderidentifizierung im Netzwerk, ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Bus-Systems mit auf diese Weise optimierten Parametern, ein derart hergestelltes Fahrzeug-Bus-System sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Stand der Technik
  • Um bei der Übertragung von Nachrichten und Signalen in einem Netzwerk eine gewisse Sicherheit zu erreichen, ist es wünschenswert, den Sender jeweils zweifelsfrei authentifizieren zu können und erkennen zu können, ob die übermittelten Signale auf dem Übertragungsweg verändert wurden.
  • Dazu sind generell im Bereich der Netzwerktechnik verschiedene Maßnahmen bekannt, beispielsweise die Verwendung von Signaturen oder MAC (Message Authentication Code). Nicht alle davon sind jedoch in jedem Netzwerk sinnvoll einsetzbar. Beispielsweise unterliegen manche Systeme Beschränkungen in Bezug auf die Signal- bzw. Nachrichtengröße, oder es sind etwa nur eingeschränkte Ressourcen zur Verarbeitung in Echtzeit vorhanden.
  • Ein Beispiel dafür sind Bussysteme in Fahrzeugen. Ein üblicher Standard für einen Fahrzeugbus ist der CAN-Bus, Controller Area Network, der dazu vorgesehen ist, eine schnelle Kommunikation zwischen Mikrocontrollern und Geräten im System ohne einen Hostcomputer zu ermöglichen. Das CAN-Bus-Protokoll ist ein nachrichtenbasiertes Protokoll auf einer seriellen Busleitung, das ursprünglich zur Reduzierung der Verbindungen speziell in Fahrzeugen entworfen wurde, jedoch auch in vielen anderen Gebieten eingesetzt wird. Eine Identifizierung oder Authentifizierung von Sendern ist nicht vorgesehen.
  • Gerade in Fahrzeugen spielt sichere Kommunikation mit dem Fortschritt auf dem Gebiet der vernetzten und autonomen Fahrzeuge eine immer größere Rolle. Es konnte gezeigt werden, dass Fahrzeugsteuerungen insbesondere bei Verbindung der Systeme nach außen, z.B. durch Mobilkommunikationsschnittstellen, angreifbar sind. Aufgrund der fehlenden Authentifizierungsmaßnahmen auf dem Bus ist es verhältnismäßig leicht, zusätzliche oder verfälschte Nachrichten von außen unerkannt einzuschleusen. Da über diese Steuerungen und Bus-Systeme insbesondere auch sicherheitskritische Funktionen wie Bremsfunktionen gesteuert werden, ist eine Angreifbarkeit von außen besonders problematisch.
  • Eine einfache Möglichkeit zur Angriffserkennung besteht darin, die Inhalte und Regelmäßigkeit der Nachrichten auf dem Fahrzeugbus zu prüfen, da viele Nachrichten in diesem Umfeld konstant oder leicht vorhersagbar sind und häufig periodisch versendet werden. Dennoch bleiben hierbei Schwachstellen, welche ein solches System nicht erkennen oder verhindern kann: da Nachrichten im CAN-Bus-System keine Informationen über den Sender enthalten, kann nicht sichergestellt werden, dass die Nachricht wirklich von einer zulässigen Einheit stammt; und falls fehlerhafte bzw. als Angriff erkannte Nachrichten über eine der Sendeeinheiten im Netzwerk eingeschleust werden, ist es kaum möglich, die kompromittierte Einheit zu identifizieren.
  • Daher wurde in der DE 10 2017 208 547 A1 vorgeschlagen, zur Absicherung eine Art von physikalisch bedingten „Fingerabdrücken“ des Netzwerks bzw. einzelner Netzwerkbestandteile zu verwenden. Dabei werden eindeutige Eigenschaften der Netzwerkknoten im Netzwerk bzw. ihrer gesendeten Signale genutzt, um den Sender zu identifizieren, so dass eingeschleuste Nachrichten anhand dieser Signaleigenschaften erkannt werden können. Sobald mit hoher Wahrscheinlichkeit erkannt wird, dass keine der bekannten Komponenten als Sender der Nachricht in Frage kommt und ein Angriff vermutet werden muss, können entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden, wie etwa das Ausgeben oder Versenden eines Warnsignals, das Senden einer Fehlermeldung auf dem Bus oder das Sperren der betreffenden Nachricht.
  • Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Taktversatz genutzt werden, der in den Taktfrequenzen von Taktgeberkristallen der Sender aufgrund von Fertigungstoleranzen und statistischen Variationen auftritt. Jeder Sender im Bussystem weist daher einen spezifischen Taktversatz auf, also eine unveränderliche Frequenzabweichung von einer Referenzfrequenz.
  • Ebenso sind auch weitere Signalparameter als Fingerabdruck-Parameter einsetzbar. Zu diesen gehören beispielsweise die Stabilität des Signals, insbesondere im Bereich der steigenden und fallenden Signalflanken, oder die Steilheit der Signalflanken. Auch dort findet man kleine, aber senderspezifische und reproduzierbare Abweichungen, die eine Identifizierung möglich machen.
  • Die Fingerabdruckparameter können anfangs durch geeignete Testnachrichten erfasst und festgelegt bzw. durch geeignete Maschinenlernverfahren gelernt werden, so dass im System bekannt ist, welcher Parameterwert zu welchem Sender gehört. Die Einordnung der gemessenen Bus-Signale kann dann auf statistischer Basis erfolgen, so dass bei einer Wahrscheinlichkeit über einem gewissen Schwellwert die Zuordnung zum passenden Sender erfolgt.
  • Um eine zuverlässige Funktion eines solchen Fingerabdruck-Systems zu ermöglichen, müssen auch bei Vorhandensein vieler Busteilnehmer bzw. ECUs die jeweiligen Signale zuverlässig unterscheidbar bleiben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Optimierung von Netzwerkparametern für eine Senderidentifizierung im Netzwerk, ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Bus-Systems mit Parametern, die auf diese Weise optimiert werden, ein so hergestelltes Fahrzeugbussystem sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung bedient sich der Maßnahme, eine Übertragung von Signalen von mindestens zwei verschiedenen Sendern in einem Netzwerk gemäß initial festgelegten Parameterwerten eines Netzwerkmodells zu simulieren und mindestens einen Fingerabdruckparameter aus jedem der simulierten Signale zu bestimmen. Dabei werden die Parameter des Netzwerkmodells in Bezug auf eine Unterscheidbarkeit der Fingerabdruckparameter variiert bzw. optimiert. Ein Fingerabdruckparameter gibt dabei mindestens eine messbare Eigenschaft eines übertragenen Signals wieder.
  • Auf diese Weise kann ein Netzwerk wie etwa ein Fahrzeug-Bus bereits beim grundlegenden Design vor der Fertigung auf ein optimal auswertbares Fingerabdruck-System zur Identifizierung von Sendern ausgelegt werden, indem die Netzwerkparameter unter anderem so ausgelegt werden, dass die erwünschten Fingerabdruckparameter verschiedener Netzwerkteilnehmer möglichst optimal unterscheidbar sind. Damit kann ein Fingerabdrucksystem deutlich robuster und zuverlässiger gestaltet werden.
  • Bevorzugt kann das Optimieren der Parameter folgende Schritte umfassen: Modifizieren von zumindest einem Teil der Parameterwerte des Netzwerkmodells, wiederholtes Simulieren einer Übertragung von Signalen und wiederholtes Bestimmen der Fingerabdruckparameter mit den modifizierten Parametern; und Bestimmen, bei welchen Parameterwerten des Netzwerkmodells mindestens ein Fingerabdruckparameter der simulierten übertragenen Signale von zwei unterschiedlichen Sendern maximal unterscheidbar wird. Das bedeutet, dass zumindest für einen der auswertbaren Fingerabdruckparameter möglichst deutliche Unterschiede in den Signalen zweier Sender vorliegen sollen; dies kann mit verschiedenen Optimierungsverfahren erreicht werden.
  • Es ist bevorzugt, dass die Übertragung von Signalen aller Sender in dem Netzwerkmodell simuliert werden, um tatsächlich eine sichere Unterscheidung aller Sender erreichen zu können, und dann anhand dieser vollständigen Simulation zu bestimmen, bei welchen Parametern des Netzwerkmodells mindestens ein Fingerabdruckparameter der simulierten übertragenen Signale von einem Sender zu jedem weiteren Sender in dem Netzwerkmodell maximal unterscheidbar wird.
  • Dabei können zumindest für einen Teil der Parameter des Netzwerkmodells Grenzwerte vorgegeben sein, innerhalb derer die Parameterwerte modifiziert werden dürfen. Solche Grenzwerte können beispielsweise durch die generelle Netzwerkarchitektur oder die darüber liegenden Komponenten festgeschrieben sein, etwa die maximale Gesamtlänge einer Busleitung in einem Fahrzeug, die sich bereits durch die Platzverhältnisse oder durch Anforderungen an die Signalübertragung ergibt. Ebenso können als Grenzwerte oder Bereichseingrenzungen für die Parameter des Netzwerkmodells Werte genutzt werden, die beispielsweise einem bestimmten Protokoll entsprechen, wie die vorgegebenen Signalspannungen und Abschlusswiderstände eines speziellen Busprotokolls.
  • Sobald mit derartigen Verfahren optimierte Parameter in Bezug auf die Fingerabdruckfunktion für ein Netzwerkmodell berechnet wurden, können diese beispielsweise abgespeichert werden, oder auf beliebige geeignete Weise weiter versendet und weiter verarbeitet werden, um später ein reales E/E-(Elektronik und Elektrik)-Architektur-Design z.B. in einem Fahrzeug umzusetzen.
  • Ein modelliertes Netzwerk kann beispielsweise ein CAN-Bus sein, der in Kraftfahrzeugen, aber auch in anderen Einsatzgebieten häufig für die Anbindung einer Vielzahl von Aktoren und Sensoren sowie Steuereinheiten genutzt wird.
  • Als Fingerabdruck-Parameter bieten sich beispielsweise die folgenden, aus einem gemessenen oder simulierten Signal gewinnbaren Parameter an: ein Taktversatz eines Signals, ein Signal-Jitter, eine Flankensteilheit einer steigenden oder fallenden Signalflanke, Schwankungen einer Signalspannung, ein Frequenzanteil eines Signals, eine Bitlänge eines Signals. In all diesen Signalen können senderspezifische Signale oder Signalanteile gefunden werden, die sich zeitlich kaum ändern und eindeutig dem Sender zugeordnet werden können.
  • Als modifizierbare und/oder ins Netzwerkmodell einfließende Parameter des Netzwerks bieten sich dagegen beispielsweise die folgenden an: eine Kabellänge einer Netzwerkleitung oder eines Abschnitts einer Netzwerkleitung (z.B. zwischen Knoten bzw. Teilnehmern, Anschlussverbindungen usw.), eine Position einer Anschlussverbindung an einer Netzwerkleitung, eine Anzahl von mit der Netzwerkleitung verbundenen Netzwerkknoten, eine Signalspannung, eine Kabelimpedanz einer Netzwerkleitung oder eines Abschnitts einer Netzwerkleitung, einen Messpunkt für die Messung von Eigenschaften eines übertragenen Signals, ein Abschlusswiderstand einer Netzwerkleitung, ein Kabeldurchmesser, Widerstände von Verbindungspunkten und/oder Steckverbindungen.
  • Es versteht sich, dass beide Aufzählungen möglicher Parameter nicht vollständig sind, sondern durch geeignete weitere Parameter des Netzwerks oder der übertragenen Signale ergänzt werden können. Es können jeweils einer der Parameter oder mehrere in den vorgestellten Verfahren genutzt werden.
  • Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Bus-Systems vorgeschlagen, bei dem die Komponenten des Bussystems bzw. Parameter dieser Komponenten gemäß einem Verfahren wie hier beschrieben ausgewählt werden. Man erhält so beispielsweise ein Fahrzeugbussystem mit mehreren Komponenten, wobei die Komponenten mindestens eine Busleitung und mehrere mit der Busleitung verbundene Netzwerkknoten umfassen, wobei die Netzwerkknoten dazu eingerichtet sind, Signale über die Busleitung zu senden und/oder zu empfangen, wobei mindestens ein Parameter der Komponenten des Fahrzeugbussystems gemäß einem derartigen Verfahren ausgewählt wurde. Ein so hergestelltes Fahrzeug-Bus-System kann optimal unter Beachtung der sonstigen Randbedingungen und Anforderungen an die Busarchitektur auf die Nutzung eines Fingerabdruck-Systems zur Identifizierung von Busteilnehmern ausgelegt werden.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn eine ausführendes Einheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels/von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Topologie eines zu simulierenden Netzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 2 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt beispielhaft eine Netzwerktopologie 1, auf Grundlage derer eine Simulation und Optimierung der Fingerabdruck-Parameter durchgeführt werden kann. Dabei können mehrere relevante Punkte im Netzwerk 1 und ihre jeweiligen Parameter definiert werden.
  • Zunächst kann eine Busleitung 10, die im gezeigten Fall als linearer Bus mit einem Paar von Signalleitern 12, 14 zur symmetrischen Signalübertragung vorliegt, sowie eine Anzahl von Netzwerkknoten, z.B. elektronischen Steuereinheiten (ECUs) 30, 32, 34 festgelegt sein, die jeweils mit den Signalleitern der Busleitung verbunden sind. Hier sind beispielhaft nur drei Netzwerkknoten gezeigt, während üblicherweise in einem Netzwerk oder Bussystem deutlich mehr Netzwerkknoten vorgesehen sind, die an dem Bus angeschlossen sind.
  • Durch die verbundenen Netzwerkknoten 30, 32, 34 können sich Verbindungspunkte 60, 61, 62, 63 und dadurch wiederum einzeln definierte Kabelabschnitte 40, 42, 44, 46 zwischen den Verbindungspunkten entlang der Busleitung 10 sowie zwischen den Steuereinheiten und der Busleitung (Stichleitungen) 50, 52, 54 ergeben.
  • Die Busleitung 10 ist an ihren Enden jeweils mit einem Abschlusswiderstand 20, 22 versehen, dessen Widerstandswert ebenfalls als Parameter in die Simulation einfließen kann.
  • Die Kabelabschnitte können beispielsweise über ihre Länge (Länge der Busabschnitte 40, 42, 44, 46 und/oder Länge der Stichleitungen 50, 52, 54) sowie über ihre Impedanz definiert werden. Ebenso kann eine summierte Gesamtbuslänge definiert werden.
  • Neben den genannten Parametern und Komponenten können natürlich auch weitere, nicht aufgeführte Parameter genutzt werden, und ebenso kann ein Teil der gezeigten Parameter ausgelassen oder durch andere Parameter ersetzt werden.
  • Für jeden der definierenden Parameter des Netzwerks können für ein Modell ein Bereich bzw. Schwellwerte vorgegeben werden, welche die zulässigen Parameterwerte angeben. Es kann sich also beispielsweise um Werte handeln wie etwa eine minimale und maximale Kabellänge für die Gesamtlänge oder für einen Kabelabschnitt; eine maximale Anzahl verbindbarer Knoten bzw. Steuereinheiten; untere und obere Grenzen für die verwendeten Abschlusswiderstände; minimale und maximale Abstände zwischen zwei Verbindungspunkten bzw. zwischen zwei angeschlossenen Netzwerkknoten; und weitere. Solche Beschränkungen können beispielsweise durch das grundlegende Fahrzeugdesign des Fahrzeugs vorgegeben sein, in dem das Bussystem 1 implementiert wird. Es ist auch möglich, für einen Teil der Parameter feste Werte vorzugeben, während nur ein anderer Teil der Parameter in der Simulation optimiert und modifiziert wird; beispielsweise beträgt der Abschlusswiderstand im CAN-Bus üblicherweise 120 Ohm.
  • Außerdem kann ein Messpunkt bzw. die möglichen Bereiche für einen Messpunkt definiert werden, also der Ort im Bussystem, an dem die Messungen für die Parameter in einem späteren System für die Fingerabdruck-Auswertung stattfinden sollen, beispielsweise an einem der definierten Knoten 30, 32, 34.
  • Dann werden übertragene Signale auf dem Bus, bevorzugt die Übertragungssymbole gemäß dem definierten Leitungscode des verwendeten Protokolls, für jeden verbundenen Knoten als analoge Signale an diesem Messpunkt simuliert. Solche Simulationen sind mit üblichen Verfahren durchführbar, wie beispielsweise in „Simulation of CAN bus physical layer using SPICE“, IEEE International Conference on Applied Electronics, 2013 ausführlich dargestellt ist.
  • Auf Grundlage dieser Simulation wird festgestellt, wie deutlich die Signalparameter der simulierten Übertragungsparameter voneinander abweichen, also wie gut unterscheidbar die von zwei unterschiedlichen Knoten gesendeten Signale sind. Zu diesem Zweck können verschiedene Signalparameter berücksichtigt werden und dann diese Parameter auf ihre Unterscheidbarkeit optimiert werden.
  • Anstelle einer vollständigen Simulation einer neuen Systemarchitektur kann ein entsprechendes Verfahren auch auf die Optimierung einer bestehenden Systemarchitektur, z.B. einer bereits vorhandenen Grundarchitektur eines Fahrzeugbusses angewendet werden. Dabei können bestimmte Parameter vordefiniert sein, etwa die bereits vorliegenden Kabelabschnitte und Sender, während andere Parameter gemäß einem Verfahren wie beschrieben optimiert werden, z.B. die Wahl eines geeigneten aus mehreren Messpunkten für ein Fingerabdruck-System, oder die Identifikation der Signaleigenschaft mit der besten Unterscheidbarkeit unter den vorliegenden Bedingungen.
  • 2 zeigt beispielhaft einen Verfahrensablauf zur Evaluation einer geeigneten Systemarchitektur für ein Fingerabdruck-System.
  • Dabei wird zunächst in Schritt 100 ein initiales mathematisches Netzwerkmodell einer elektrischen und elektronischen Netzwerkarchitektur erstellt bzw. gewählt, indem die entsprechenden Netzwerkparameter innerhalb ihrer Randbedingungen auf einen festgelegten Wert gesetzt werden. Es können auch verschiedene Anfangsmodelle mit entsprechenden Parameterwerten vordefiniert sein und dann eines dieser Modelle ausgewählt werden. Außerdem können auch die Grenzwerte, innerhalb derer die Netzwerkparameter variiert werden können, unterschiedlich festgelegt sein oder zu Beginn der Simulation angepasst werden. Beispielsweise kann die zulässige Gesamt-Buslänge für die Simulation abhängig von bestimmten Fahrzeugtypen definiert sein.
  • Mit diesen Anfangswerten wird dann in Schritt 110 eine Simulation der übertragenen Signale durchgeführt, also auf Grundlage des definierten Modells berechnet. Dabei werden Signale von jedem einzelnen angeschlossenen Netzwerkknoten bzw. jeder Steuereinheit simuliert. Die so erhaltenen Simulationssignale können nun auf geeignete Weise weiterverarbeitet und ausgewertet werden. Dabei können beispielsweise die Signalbestandteile aufgrund ihrer Signalformen sortiert und gruppiert werden, so dass auf die erhaltenen Signalgruppen statistische Auswertungsverfahren angewendet werden können. Anschließend können die Werte des Modells, die als änderbare Parameter vorgegeben sind, innerhalb ihrer festgelegten Bereichsgrenzen variiert werden und mit den geänderten Parameter erneut Signale mit dem Netzwerkmodell simuliert werden.
  • In Schritt 120 kann aus den so erhaltenen simulierten Signalen zumindest ein geeigneter Fingerabdruckparameter gewonnen werden, beispielsweise bestimmte messbare Eigenschaften bzw. Charakteristika einer Signalflanke, wie die Flankensteilheit.
  • Die so erhaltenen Daten können dann in Schritt 130 für Optimierungsverfahren in Bezug auf die Unterscheidbarkeit der Signale verwendet werden. Dabei können verschiedene, an sich bekannte Auswertungsmethoden für die Optimierung der Fingerabdruck-Parameter verwendet werden. Das Ziel ist eine möglichst zuverlässige und robuste Unterscheidbarkeit der Fingerabdruck-Parameter von jeweils zwei beliebigen unterschiedlichen Sendern bzw. ECUs. Bei einer Vielzahl von vorhandenen Sendern sollten alle so eindeutig wie möglich anhand der gewählten Signalparameter unterscheidbar bleiben. Idealerweise soll also die Entfernungsmetrik aller Fingerabdruckparameter eines Senders maximal zu allen Fingerabdruckparametern aller übrigen Sender sein. Dafür können die veränderbaren Netzwerkmodellparameter im Rahmen der Optimierung wiederholt modifiziert werden. Bevorzugt können dabei zur Auswertung Methoden des maschinellen Lernens verwendet werden, wie etwa das bestärkende Lernen (reinforcement learning) und/oder Gaussian Sampling, um eine automatische Optimierung der Architektur zu erreichen.
  • Außerdem können in das Netzwerkmodell bereits Alterungseffekte und andere Einschränkungen einfließen, um beispielsweise zu evaluieren, wie schnell ein derartiges System in Bezug auf die Signal-Fingerabdrücke unzuverlässig wird und wie Alterungseffekte durch passende Auslegung möglichst klein gehalten werden können.
  • Anstelle einer Optimierung der Entfernungen bzw. der Unterscheidbarkeit können auch Schwellwerte vorgegeben werden, die eine minimal erforderliche Unterscheidbarkeit der Fingerabdruck-Parameter erfüllen. Anschließend kann aus der so gesammelten Gruppe zulässiger Architekturen eine geeignete Architektur gewählt werden, indem die Ergebnisse in Bezug auf weitere Parameter optimiert oder nach geeigneten Kriterien sortiert werden.
  • Es ist auch möglich, eine mehrstufige Optimierung der Architektur durchzuführen, wobei beispielsweise zuerst in Bezug auf die Verwendbarkeit in einem Fingerabdruck-System optimiert wird, und anschließend die verwendeten Komponenten weiter in Bezug auf andere Variablen, wie etwa Kostenfaktoren und Herstellungsbedingungen, optimiert werden. Umgekehrt können solche Faktoren auch in die Randbedingungen bei der Auswahl der Grenzwerte für die modellierten Parameter einfließen.
  • Grundsätzlich ist die beschriebene Simulation auf jeder beliebigen geeigneten Recheneinheit ausführbar, wie etwa in einem geeigneten Mikrocontroller oder Prozessor, beispielsweise in einem Computer. Dabei können die Simulations- und Auswertungsschritte als ein oder mehrere Softwaremodule vorliegen, welche die verschiedenen Schritte der Modellierung und Signalauswertung übernehmen.
  • Die so gewonnenen Parameter können dann natürlich verwendet werden, um ein entsprechendes Netzwerk wie etwa ein Fahrzeug-Bus-System zu entwerfen und herzustellen. Auf diese Weise kann bereits im Entwurfsstadium die Eignung für ein Fingerabdruck-System auf dem Bus optimiert werden. Parameter, die nicht fest in den Komponenten des Netzwerks vorgegeben sind, sondern später noch variiert werden können, können auch nach der Herstellung des Bussystems mit einem Verfahren wie oben beschrieben noch weiter für ein Fingerprint-System optimiert werden, z.B. indem an ein bereits vorhandenes Bussystem weitere Komponenten an möglichst günstigen Punkten angeschlossen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017208547 A1 [0007]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Optimierung von Parametern eines Netzwerks (1) für eine Identifizierung von Sendern (30, 32, 34) in dem Netzwerk, umfassend: Festlegen (100) von initialen Parameterwerten für ein Netzwerkmodell, Simulieren (110) einer Übertragung von Signalen von mindestens zwei verschiedenen Sendern (30, 32, 34) in einem Netzwerk gemäß den Parameterwerten des Netzwerkmodells, Bestimmen (120) von mindestens einem Fingerabdruckparameter aus jedem der simulierten Signale, wobei die Fingerabdruckparameter mindestens eine messbare Eigenschaft eines übertragenen Signals wiedergeben, und Optimieren (130) der Parameter des Netzwerkmodells in Bezug auf eine Unterscheidbarkeit von Fingerabdruckparametern, die aus den simulierten Signalen von jeweils zwei verschiedenen Sendern (30, 32, 34) bestimmt wurden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Optimieren (130) der Parameter umfasst: Modifizieren von zumindest einem Teil der Parameterwerte des Netzwerkmodells; wiederholtes Simulieren einer Übertragung von Signalen und wiederholtes Bestimmen von Fingerabdruckparametern für Netzwerkmodelle mit den modifizierten Parametern; Bestimmen, bei welchen Parameterwerten des Netzwerkmodells mindestens ein Fingerabdruckparameter der simulierten übertragenen Signale von zwei unterschiedlichen Sendern maximal unterscheidbar wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: Simulieren einer Übertragung von Signalen aller Sender in dem Netzwerkmodell; und Bestimmen, bei welchen Parametern des Netzwerkmodells mindestens ein Fingerabdruckparameter der simulierten übertragenen Signale von einem Sender zu jedem weiteren Sender in dem Netzwerkmodell maximal unterscheidbar wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei für zumindest einen Teil der Parameter des Netzwerkmodells Grenzwerte vorgegeben sind, innerhalb derer die Parameterwerte modifiziert werden dürfen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Speichern der optimierten Parameter.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das modellierte Netzwerk ein CAN-Bus ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fingerabdruck-Parameter mindestens eines der folgenden umfasst: einen Taktversatz eines Signals, ein Signal-Jitter, eine Flankensteilheit einer steigenden oder fallenden Signalflanke, Schwankungen einer Signalspannung, einen Frequenzanteil eines Signals, eine Bitlänge eines Signals.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Parameter eines Netzwerkmodells mindestens einen der folgenden umfasst: eine Kabellänge einer Netzwerkleitung (10) oder eines Abschnitts (40, 42, 44, 46, 50, 52, 54) einer Netzwerkleitung, eine Position einer Anschlussverbindung (60, 61, 62, 63) an einer Netzwerkleitung, eine Anzahl von mit der Netzwerkleitung verbundenen Netzwerkknoten (30, 32, 34), eine Signalspannung, ein Kabelwiderstand einer Netzwerkleitung oder eines Abschnitts einer Netzwerkleitung, einen Messpunkt für die Messung von Eigenschaften eines übertragenen Signals, ein Abschlusswiderstand (20, 22) einer Netzwerkleitung (10).
  9. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeug-Bus-Systems (1), umfassend das Auswählen der Parameter von Komponenten des Bussystems gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Fahrzeugbussystem (1) mit mehreren Komponenten, wobei die Komponenten mindestens eine Busleitung (10) und mehrere mit der Busleitung (1) verbundene Netzwerkknoten (30, 32, 34) umfassen, wobei die Netzwerkknoten dazu eingerichtet sind, Signale über die Busleitung zu senden und/oder zu empfangen, wobei mindestens ein Parameter der Komponenten des Fahrzeugbussystems gemäß einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8 ausgewählt wurde.
  11. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
  12. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
  13. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 12.
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EP2611098A1 (de) * 2011-12-29 2013-07-03 Thomson Licensing Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fingerabdrücken von Netzwerkvorrichtungen
DE102012218111A1 (de) * 2012-10-04 2014-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Übertragen von Daten
EP3236594B1 (de) * 2016-04-19 2019-07-17 IPCom GmbH & Co. KG Funkverbindungseinrichtung
DE102016210092B4 (de) * 2016-06-08 2023-05-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Erfassen und Übertragen von Daten
DE102017208547A1 (de) * 2017-05-19 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Schutz eines Netzwerkes vor einem Cyberangriff

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