DE102020214945A1 - Verfahren zum Überprüfen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem (100, in dem mehrere Teilnehmer (110, 112) an ein Kommunikationsmedium (120) angebunden sind und darüber Nachrichten austauschen, wobei eine Zeitdifferenz von Empfangszeitpunkten (t1, t2) einer auf dem Kommunikationsmedium (120) versendeten Nachricht an zwei verschiedenen, vorgegebenen Positionen (P1, P2) auf dem Kommunikationsmedium (120) ermittelt wird, und wobei anhand eines Vergleichs der Zeitdifferenz mit wenigstens einer Referenz-Zeitdifferenz bestimmt wird, ob die Nachricht von einem verifizierten Teilnehmer stammt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Durch die zunehmende Digitalisierung kommt es zu einem immer größeren Einsatz von drahtlosen Schnittstellen in alltäglichen Produkten oder Systemen wie Fahrzeugen. Trotz vieler Vorteile bieten solche Schnittstellen auch zunehmende Möglichkeiten für Angriffe. Ein besonderes Problem sind z.B. Angriffe auf elektronische Steuergeräte (ECUs), die in Fahrzeugen für verschiedene Funktionen und den Datenaustausch über fahrzeuginterne Kommunikationssysteme verantwortlich sind. Ein Angreifer kann sich z.B. in die Lage versetzen, sicherheitskritische Funktionen wie die Lenkung, das Bremsen oder eine Motorsteuerung zu beeinflussen. Typische, z.B. in Fahrzeugen verwendete Kommunikationssysteme bzw. Kommunikationsmedien wie der CAN-Bus wurden an sich ohne Sicherheitsmaßnahmen konzipiert, womit solche Angriffe verhindert werden könnten.
  • Damit kann sich ein Angreifer z.B. durch Anschließen eines zusätzlichen Geräts oder durch Beeinflussung vorhandener Steuergeräte auf dem Kommunikationsmedium als ein anderer Teilnehmer ausgeben und nicht autorisierte Nachrichten übertragen. Aufgrund des erwähnten Mangels an Sicherheitsmaßnahmen für z.B. das CAN-Protokoll können solche Identitätsübernahmen erfolgreich durchgeführt werden, da die (anderen) Teilnehmer die Authentizität der übertragenen Nachrichten nicht überprüfen können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Überprüfen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem 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 beschäftigt sich mit dem Überprüfen einer Nachricht in einem Kommunikationssystem, in dem mehrere Teilnehmer an ein Kommunikationsmedium angebunden sind und darüber Nachrichten austauschen.
  • Im Allgemeinen ist das Problem fehlender Sicherheitsmaßnahmen für Kommunikationsmedien wie einem CAN-Bus bekannt. Zur Lösung können z.B. physikalische Eigenschaften der einzelnen Teilnehmer (es handelt sich hier typischerweise um Steuergeräte) genutzt werden, um die Quelle einer übertragenen Nachricht zu identifizieren. Beispielsweise können bei einem taktbasierten (clockbased) Angriffserkennungssystem (Intrusion-Detection-System, sog. CIDS) die einzelne Taktversätze jedes Teilnehmers während der periodischen Nachrichtenübertragung verwendet werden, um Schlussfolgerungen über die Authentizität des Senders zu ziehen. Diese Taktversätze können verwendet werden, um Abweichungen von und Anomalien des zuvor beobachteten periodischen Übertragungsverhaltens zu erkennen, die wiederum auf einen nicht autorisierten Ursprung einer Nachricht hinweisen. Damit können aber aperiodische Nachrichten nicht ausgewertet werden, und ein Angreifer ist auch in der Lage, das System zu umgehen, indem er den Taktversatz auf dem Kommunikationsmedium beobachtet und anschließend seine Übertragungen an den Versatz des zu imitierenden Teilnehmers anpasst.
  • Außerdem können Intrusion-Detection-Systeme verwendet werden, die auf spezifischen Spannungseigenschaften einzelner Teilnehmer während ihrer Übertragungsvorgänge aufbauen. Hierbei kann ein Modell der Spannungssignatur aus autorisierten Nachrichten erstellt und mit den Spannungssignaturen, die während des normalen Nachrichtenaustauschs beobachtet werden, verglichen werden. Obwohl damit im Allgemeinen gute Ergebnisse bei der Erfassungsgenauigkeit erzielt werden können, sind Spannungsschwankungen aufgrund von Temperaturänderungen problematisch. Außerdem ist hierfür in der Regel ein hoher Ressourcenbedarf aufgrund einer umfassenden Analyse des Spannungssignals nötig.
  • Bestehende Ansätze zur Bereitstellung von Authentifizierung, die auf physikalischen Eigenschaften wie internen Uhren oder Spannungen basieren, stellen entweder hohe Anforderungen an die Rechenressourcen, sind nicht robust gegen Signalschwankungen oder können durch einen ausgeklügelten Angriff umgangen werden.
  • Bei dem im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Vorgehen wird nun eine Zeitdifferenz zwischen Empfangszeitpunkten einer auf dem Kommunikationsmedium versendeten Nachricht an zwei verschiedenen, vorgegebenen Positionen auf dem Kommunikationsmedium ermittelt. Dabei sind die beiden Laufzeiten der Nachricht vom sendenden Teilnehmer bis zu den zwei Positionen als absolute Werte nicht relevant, nur deren Differenz, also eine Laufzeitdifferenz. Diese kann durch ein Erfassungsmittel, das - mit entsprechend gestalteter Anbindung - die Nachricht an den beiden Positionen erfasst, bestimmt werden. Anhand eines Vergleichs der Zeitdifferenz mit wenigstens einer Referenz-Zeitdifferenz wird dann bestimmt, ob die Nachricht von einem verifizierten Teilnehmer stammt. Solche Referenz-Zeitdifferenzen können z.B. durch Testmessungen ermittelt werden, bei denen sichergestellt ist, dass kein Angreifer eine Nachricht auf dem Kommunikationsmedium verändert oder überhaupt versendet.
  • Wenn die Zeitdifferenz z.B. um weniger als einen vorgegebenen Schwellwert von einer Referenz-Zeitdifferenz abweicht, kann bestimmt bzw. davon ausgegangen werden, dass die Nachricht von einem verifizierten Teilnehmer stammt. Andernfalls hingegen kann bestimmt bzw. davon ausgegangen werden, dass die Nachricht nicht von einem verifizierten Teilnehmer stammt und insbesondere ein Angriffsversuch auf das Kommunikationssystem vorliegt. Generell kann auch ein geeignetes Modell verwendet werden, um den Vergleich durchzuführen. Ein solches Modell beschreibt insbesondere für eine Vielzahl von Teilnehmern bzw. das ganze Kommunikationssystem die zugehörigen Laufzeitdifferenzen und kann dann dazu dienen, eine später für einen bestimmten Teilnehmer (oder mehrere oder alle Teilnehmer) gemessene Laufzeitdifferenz zu „verifizieren“.
  • Es wird also eine Implementierung vorgeschlagen, die sowohl die Bereitstellung der Authentifizierung basierend auf Signal- bzw. Nachrichtenausbreitungszeiten realisiert als auch in eingebetteten Systemen effizient realisierbar ist. Durch die Verwendung eines sog. TDCs, eines Time-to-Digital-Converter bzw. -Wandlers, der typischerweise besonders kostengünstig ist, kann die Zeitdifferenz besonders einfach und schnell bestimmt werden, während die Anforderung einer leistungsstarken Abtasthardware wie z.B. eines schnellen ADCs (Analog-Digital-Wandler) entfällt. Darüber hinaus ist der Rechenaufwand für die Berechnung und Bewertung der Zeitdifferenz relativ gering, da zum Vergleich einfachere Techniken verwendet werden können.
  • Im Vergleich zu Intrusion-Detection-Ansätzen, bei denen das Taktverhalten oder Spannungen verwendet werden, erlaubt das vorgeschlagene Vorgehen ein höheres Maß an Zuverlässigkeit und Korrektheit. Damit kann z.B. ein Intrusion-Detection-System (oder Intrusion-Prevention-System) bereitgestellt werden, mit dem ein Standard des sog. Automotive Safety Integrity Level (ASIL) erreicht wird, da hohe Identifikationsraten und eine sehr niedrige Falsch-Positiv-Rate erreicht werden können. In dieser Hinsicht kann sogar in Betracht gezogen werden, böswillige Nachrichten auf dem Kommunikationsmedium zu blockieren oder aktiv ungültig zu machen, um erfolgreiche Angriffe zu verhindern.
  • Da angenommen werden kann, dass die Signalausbreitung kaum durch äußere Einflüsse wie Alterung oder Materialverschleiß auf einem Kommunikationsmedium beeinflusst wird, sind ausgeklügelte Aktualisierungsverfahren zur Identifizierung physikalischer Absender nicht nötig. Selbst wenn es Einflüsse auf die Signalausbreitung geben sollte, würden diese die Ausbreitungszeit nur sehr langsam und allmählich beeinflussen. Abrupte Änderungen sind nicht zu erwarten. Vielmehr ergibt sich dadurch die Möglichkeit, dass die Referenz-Zeitdifferenzen immer wieder anhand der gemessenen Zeitdifferenzen angepasst werden. Damit können z.B. alterungsbedingte, geringe Änderungen in den Laufzeiten berücksichtigt werden.
  • Im Allgemeinen kann jedes System bzw. Kommunikationssystem, das eine Bustopologie (z.B. CAN, CAN FD, CAN XL, 10BASET1S, etc.) für die Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern implementiert und eine Broadcasting-Übertragung nutzt, die vorgeschlagene Methodik einsetzen. Basierend auf der Möglichkeit, die sendende Quelle einer Nachricht zu lokalisieren, kann die Authentifizierung dort bereitgestellt werden, wo sie fehlt, oder vorhandene Sicherheitsrealisierungen für ein zuverlässigeres Sicherheitskonzept erweitern. In dieser Hinsicht spielt es keine Rolle, welches Kommunikationsprotokoll implementiert ist, sofern jeweils nur ein Teilnehmer auf dem Bus aktiv ist.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein ASIC oder ein Mikrocontroller, z.B. in einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, 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 ein ausführendes Steuergerät 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 von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch ein Kommunikationssystem, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, in zwei Varianten.
    • 2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Bevorzugten Ausführungsform.
    • 3 zeigt ein Diagramm mit Referenz-Zeitdifferenzen, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist schematisch ein Kommunikationssystem, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, in zwei Varianten dargestellt. In 1a ist hier ein Kommunikationssystem 100 mit beispielhaft zwei Teilnehmern 110, 112 gezeigt, die an ein Kommunikationsmedium 120 angebunden bzw. angeschlossen sind. Bei den Teilnehmern 110, 112 kann es sich z.B. um Steuergeräte in einem Fahrzeug handeln, bei dem Kommunikationsmedium 120 z.B. um einen CAN-Bus.
  • Weiterhin ist eine Recheneinheit 130 gezeigt, die dazu eingerichtet ist und dazu verwendet wird, eine Zeitdifferenz von Empfangszeitpunkten einer auf dem Kommunikationsmedium versendeten Nachricht an zwei verschiedenen, vorgegebenen Positionen P1 und P2 auf dem Kommunikationsmedium 120 zu ermitteln. Die beiden Empfangszeitpunkte sind mit t1 und t2 angedeutet, und zwar mit dem Teilnehmer 110 als Sender. Hierzu kann die Recheneinheit 130 an den Positionen P1 und P2 an das Kommunikationsmedium 120 angebunden sein. Die Recheneinheit 130 soll nachfolgend noch näher erläutert werden.
  • In 1b ist ein Kommunikationssystem 100' gezeigt, das sich an sich nicht vom Kommunikationssystem 100 gemäß 1a unterscheidet, allerdings sind anstelle der Recheneinheit 130 ein Time-to-Digital-Converter (TDC) 140 und ein Mikrocontroller 142 vorgesehen, die ebenfalls dazu eingerichtet sind und dazu verwendet werden, eine Zeitdifferenz von Empfangszeitpunkten einer auf dem Kommunikationsmedium versendeten Nachricht an den zwei Positionen P1 und P2 auf dem Kommunikationsmedium 120 zu ermitteln. Die hierdurch gebildete Recheneinheit soll ebenfalls nachfolgend noch näher erläutert werden.
  • Zunächst soll das allgemeine Vorgehen des vorgeschlagenen Verfahrens, das letztlich ein Intrusion-Detection-System bzw. ein Intrusion-Prevention-System darstellt bzw. ermöglicht, erläutert werden. Hierbei sollen die tatsächlichen Zeitdifferenzen unter Verwendung gültiger Nachrichten von jedem Teilnehmer gemessen werden, wenn sicher kein Angreifer vorhanden ist. Insbesondere wird hierbei also jeder Teilnehmer des Kommunikationssystems vermessen. Damit werden Referenz-Zeitdifferenzen erhalten, die auch in 3 noch gezeigt werden. Hierzu können z.B. kryptografisch gesicherte Nachrichten verwendet werden, oder Nachrichten, die in einer gesicherten Umgebung wie einer Werkstatt oder einer Fabrik gesendet werden. In dieser Lernphase wird anhand der ermittelten Zeitdifferenzen z.B. ein Modell für spätere Vergleiche erstellt. Ein einfacheres Modell kann z.B. eine Look-Up-Tabelle, eine Wahrscheinlichkeitsverteilung oder einen Entscheidungsbaum umfassen.
  • Nach dieser Phase kann das gesamte Kommunikationssystem in Betrieb genommen werden, wobei die Zeitdifferenz der aktuell übertragenen Nachricht bestimmt und mit dem zuvor festgelegten Modell bewertet wird. Denkbar ist prinzipiell auch, dass eine Vielzahl von Zeitdifferenzen für Nachrichten unterschiedlicher Teilnehmer bestimmt und mit dem Modell aller Teilnehmer verglichen. Zusätzlich können Absenderinformationen (im Fall von CAN ist dies z.B. die Nachrichtenkennung bzw. ID) extrahiert und auf deren Grundlage die Authentizität überprüft werden. Gemäß dem implementierten Kommunikationsprotokoll (also z.B. dem CAN-Protokoll) kann, wenn gewünscht, eine entsprechende Gegenmaßnahme eingeleitet werden, um die laufende Übertragung ungültig zu machen (bei CAN kann dies z.B. das Senden einer Fehlernachricht oder Blockieren des Busses sein), falls der Absender (also der aktuelle überprüfte Teilnehmer) als nicht autorisiert eingestuft wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, eine Benachrichtigung an eine entsprechende Stelle (z.B. ein Nutzer des Steuergeräts) oder ein Logging (Protokollieren) des Ergebnisses vorzunehmen.
  • Zur Realisierung der vorgenannten Funktionen sind vor allem zwei Komponenten nötig, die z.B. in einer gemeinsamen Recheneinheit wie z.B. der Recheneinheit 130 - diese kann z.B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein - vorgesehen sein können. Die erste Komponente, z.B. die Komponente 132 gemäß 1a, bestimmt dann die Zeitdifferenz auf dem Kommunikationsmedium. Sie soll im Folgenden auch als PDDC („Propagation Difference Determination Component“) bezeichnet werden. Das PDDC könnte z.B. als Teil des ASICs entwickelt bzw. bereitgestellt werden oder als eine andere unabhängige Schaltung, die die Zeitdifferenz von zwei Signalen an den zwei Positionen, z.B. auch den Enden, des Kommunikationsmediums auf der Basis z.B. eines internen Zeitgebers misst.
  • Ferner ist eine Verarbeitungseinheit erforderlich, die nachfolgend auch als PU („Processing Unit“) bezeichnet, wie in 1a mit 134 bezeichnet, um die erfasste Zeitdifferenz zu verarbeiten. Dies kann ebenfalls Teil des ASICs sein.
  • Abhängig von den Aufgaben, die übernommen werden sollen, kann stattdessen z.B. ein einfacher oder auch leistungsfähigerer Mikrocontroller 142 (vgl. 1b) oder ein bestimmter Prozessorkern verwendet werden. Zum Bestimmen der Zeitdifferenz kann dann insbesondere ein TDC 140 verwendet werden. Basierend auf der gewünschten Implementierung kann das vorgeschlagene System beispielsweise aus Standardkomponenten wie einem TDC und einem Mikrocontroller aufgebaut werden. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, einen TDC in einen ASIC zu integrieren.
  • In 2 ist nun der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Bevorzugten Ausführungsform schematisch dargestellt, und zwar unter Bezug auf die Komponenten PDDC 132 und PU 134 (vgl. 1a), in denen jeweils Teile des Verfahrens durchgeführt werden.
  • Abhängig von der gewünschten und verfügbaren Betriebsart muss z.B. das PDDC 132 zunächst beim Systemstart von der PU 134 gemäß Schritt 210 konfiguriert werden. Die Konfiguration kann über Kommunikationskanäle wie SPI oder I2C bei Standard-Hardware oder durch statisches Beladen von Registern mit Standardwerten erfolgen, falls ein ASIC verwendet wird. Mögliche Eigenschaften, die für die Konfiguration berücksichtigt werden könnten, sind unter anderem die Anzahl der durchzuführenden Messungen und die Frage, ob bei einer fallenden oder steigenden Signalflanke ausgelöst werden soll. Nach Abschluss der Konfiguration wartet die PU 134 gemäß Schritt 212 aktiv auf eine Nachrichtenübertragung auf dem Kommunikationsmedium oder wird von dieser ausgelöst.
  • Mit der Erkennung einer übertragenen Nachricht 200 werden notwendige Senderinformationen gemäß Schritt 214 von der PU 134 extrahiert. Diese Informationen können die Nachrichtenkennung im Fall von CAN oder eine MAC-Adresse im Fall von Ethernet darstellen. Durch Bereitstellen einer Verbindung vom Kommunikationsmedium zur PU 134 können diese Informationen im Allgemeinen auf zwei Arten erhalten werden. Entweder bestimmt die PU 134 dies aktiv, indem sie einen GPIO-Port (General Purpose Input / Output) und einen entsprechenden Timer verwendet, um die einzelnen Bits auf dem Kommunikationsmedium zu erfassen, oder es kann ein General Timer IP-Modul (GTM, vgl. auch Komponente 144 in 1b) verwendet werden, das die Bits unabhängig von der PU 134 über einen GPIO-Port aufzeichnet und das Ergebnis nach Abschluss der Abtastung bereitstellt. GTMs werden bereits im Automobilbereich eingesetzt und sind in Automobil-Mikrocontroller-Architekturen zu finden.
  • An dieser Stelle sollte beachtet werden, dass die Senderinformationen abhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll auch mit dedizierten Schaltungen extrahiert werden können. Bei CAN kann die Nachrichtenkennung beispielsweise über den CAN-Controller erfasst werden, was jedoch den Koordinationsaufwand für die gesamte Prozedur erhöht. Basierend auf den Absenderinformationen wird die Zuordnung zwischen der übertragenen Nachricht und der sendenden Einheit hergestellt.
  • Wenn festgestellt wurde, dass eine Nachricht gesendet wird, aktiviert die PU 134 im nächsten Schritt das PDDC 132 (das gemäß Schritt 206 auf die Aktivierung wartet) und wartet gemäß Schritt 216 auf den Empfang des Ergebnisses. Das PDDC 132 verlässt nun den Ruhezustand und wartet gemäß Schritt 208 auf eine Änderung eines Signals, das auf dem Signal 202 vom Messpunkt an Position P1 und dem Signal 204 vom Messpunkt an Position P2 beruht. Dabei sollte nur ein Sender (bzw. Teilnehmer) das Kommunikationsmedium belegen, wenn das PDDC 132 aktiviert ist. Andernfalls würde das erhaltene Ergebnis ggf. nicht der tatsächlichen Zeitdifferenz entsprechen.
  • Anschließend werden die aufgezeichneten Empfangszeitpunkte bzw. Laufzeiten vom PDDC 132 an die PU 134 übertragen, wonach das PDDC 132 wieder in den Ruhezustand wechselt und auf die nächste Aktivierung wartet.
  • Sobald die Zeitdifferenz bestimmt ist, hängen die nächsten Schritte im Vorgehen vom Systemstatus 218 ab. Wurden grundlegende Änderungen am Kommunikationsmedium vorgenommen oder wurde das System zum ersten Mal eingeschaltet, wird eine Lernphase durchgeführt. Vorteilhaft ist auch, eine solche Lernphase bei jedem Start durchzuführen. Dabei wird gemäß Schritt 222 und der Zeitdifferenz und ggf. den Absenderinformationen ein Modell 228 aufgebaut, das die schon erwähnten Referenz-Zeitdifferenzen umfasst. Das Modell wird später für die Klassifizierung 220 und Intrusion-Detection 224, also die Erkennung eines Angreifers, verwendet.
  • Es ist wichtig, dass während dieser Phase die Abwesenheit eines Angreifers sichergestellt werden kann, da andernfalls das Modell beschädigt werde könnte bzw. nicht richtig erstellt werden kann. Um die Bedienung des Systems so einfach wie möglich zu halten, können verschiedene Modelle in Betracht gezogen werden, einschließlich Look-Up-Tabellen, Entscheidungsbäumen oder Wahrscheinlichkeitsverteilungen, um die Zeitdifferenz mit Referenz-Zeitdifferenzen zu vergleichen.
  • In 3 ist beispielhaft ein Diagramm mit Referenz-Zeitdifferenzen, wie sie bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, dargestellt, und zwar als ein Wahrscheinlichkeitsverteilungsmodell von acht Sendern bzw. Teilnehmern auf dem Kommunikationsmedium unter Verwendung einer Gauss-Verteilung. Hierzu ist eine Wahrscheinlichkeitsdichte über einer Zeitdifferenz Δt (beispielhaft in ns) aufgetragen.
  • Unabhängig davon, welches Modell gewählt wird, wird die Zeitdifferenz im Klassifizierungsschritt 220 verwendet, um den tatsächlichen Absender zu bestimmen. Basierend auf den extrahierten Absenderinformationen in den Anfangsschritten - also z.B. den Referenz-Zeitdifferenzen ΔtR - sowie den tatsächlich bestimmten Absenderinformationen - und der tatsächlichen Zeitdifferenz Δt - im Klassifizierungsschritt 220, wird eine Aussage über die Authentizität der übertragenen Nachricht 200 getroffen, sowie ein möglicher Angriff erkannt und ggf. gekennzeichnet. Beispielhaft sind in 2 Schwellwerte ΔtS gezeigt, die verwendet werden können, um zu beurteilen, ob bei einer ermittelten tatsächlichen Zeitdifferenz Δt noch auf einen verifizierten Teilnehmer geschlossen wird (z.B. wenn die Zeitdifferenz um weniger als den Schwellwert von der Referenz-Zeitdifferenz abweicht) oder nicht. In letzterem Fall können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, einschließlich z.B. Protokollierung des Eindringens, Warnung des Fahrers des Fahrzeugs oder Durchführung von Gegenmaßnahmen.
  • Wenn die Übertragung legitim ist, kann die berechnete Zeitdifferenz für eine Modellaktualisierung 226 berücksichtigt werden, um mögliche inkrementelle Änderungen der Ausbreitungsdifferenzen aufgrund externer Einflüsse wie Temperatur oder Alterung zu bewältigen. Nach diesem Schritt kehrt das System in den Zustand „Warten auf Übertragung“ gemäß Schritt 212 zurück und leitet diesen Vorgang erneut ein, wenn die nächste Nachricht über das Kommunikationsmedium übertragen wird.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Überprüfen einer Nachricht (200) in einem Kommunikationssystem (100, 100'), in dem mehrere Teilnehmer (110, 112) an ein Kommunikationsmedium (120) angebunden sind und darüber Nachrichten austauschen, wobei eine Zeitdifferenz (Δt) von Empfangszeitpunkten (t1, t2) einer auf dem Kommunikationsmedium (120) versendeten Nachricht (200) an zwei verschiedenen, vorgegebenen Positionen (P1, P2) auf dem Kommunikationsmedium (120) ermittelt wird, und wobei anhand eines Vergleichs der Zeitdifferenz (Δt) mit wenigstens einer Referenz-Zeitdifferenz (ΔtR) bestimmt wird, ob die Nachricht (200) von einem verifizierten Teilnehmer stammt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeitdifferenz (Δt) unter Verwendung eines TDCs (140) und/oder eines Mikrocontrollers (142) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zeitdifferenz (Δt) unter Verwendung eines ASICs (130) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bestimmt wird, dass die Nachricht (200) von einem verifizierten Teilnehmer stammt, wenn die Zeitdifferenz (Δt) um weniger als einen vorgegebenen Schwellwert (Δts) von einer Referenz-Zeitdifferenz (ΔtR) abweicht.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei anhand der Zeitdifferenz (Δt) die entsprechende Referenz-Zeitdifferenz (ΔtR) angepasst wird, wenn bestimmt wird, dass die Nachricht (200) von einem verifizierten Teilnehmer stammt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei bestimmt wird, dass die Nachricht (200) nicht von einem verifizierten Teilnehmer stammt, und insbesondere, dass ein Angriffsversuch auf das Kommunikationssystem (100, 100') vorliegt, wenn die Zeitdifferenz (Δt) um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert (ΔtS) von einer Referenz-Zeitdifferenz (ΔtR) abweicht.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zeitdifferenz (Δt) erfasst wird, wenn nur ein einzelner Teilnehmer eine Nachricht (200) auf dem Kommunikationsmedium (120) versendet.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kommunikationsmedium (120) eine Broadcasting-Übertragung nutzt, und insbesondere als CAN-Bus, CAN-FD-Bus, CAN-XL-Bus oder 10BASET1S-Bus ausgebildet ist.
  9. Recheneinheit (130), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (130) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (130) ausgeführt wird.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
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