DE19955545A1 - Steuersystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Steuersystem für ein KraftfahrzeugInfo
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Abstract
In einem Kraftfahrzeug ist es bekannt, daß mehrere Steuergeräte miteinander oder mit einer Zentraleinheit über einen bidirektionalen Datenbus kommunizieren und Steuerbefehle abgeben oder Meß- oder Sensorsignale empfangen. Zur Erhöhung der Sicherheit gegen unberechtigten Zugriff, zum Beispiel für eine Diebstahlsicherung oder Wegfahrsperre, ist es bekannt, die Kodes zusätzlich zu vercrypten oder zu verschlüsseln. Dabei ist der Vercryptungskode als Software jeweils in dem Steuergerät enthalten. DOLLAR A Diese Lösung hat die Nachteile, daß die Berechnung der Vercryptungsalgorithmen in den Steuergeräten über Software relativ lange Zeit in Anspruch nimmt und die Sicherung durch die Vercryptung von einem unberechtigten Benutzer wie einen Dieb mit vertretbarem Material- und Zeitaufwand noch umgangen werden kann. DOLLAR A Aufgabe ist es, diese Nachteile zu vermeiden. DOLLAR A Jeweils einem Steuergerät (3) oder mehreren Steuergeräten ist ein Cryptocontroller (4) zugeordnet, in dem das Programm für die Vercryptung und/oder ein geheimer Schlüssel manipulationssicher und nicht einsehbar gespeichert ist. Der Cryptocontroller (4) kann räumlich von dem Mikroprozessor (3) getrennt oder auch in diesen eingebaut sein.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Steuersystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
In einem Kraftfahrzeug ist es in zunehmenden Maße bekannt, eine Vielzahl von
elektronischen Steuergeräten für bestimmte Bauteile und Funktionen innerhalb des
Kraftfahrzeugs vorzusehen. Das sind zum Beispiel die Motorsteuerung, die Steuerung
der Türen und Fenster, die Steuerung einer Kindersicherung, die Messung oder
Überwachung einer Vielzahl von für die Sicherheit relevanten Funktionen und Funktionen
zur Verhinderung, Erschwerung oder Erkennung von Einbrüchen und Diebstählen.
Diese Steuergeräte kommunizieren im allgemeinen miteinander und/oder mit einer
Zentrale über einen Datenbus, der bestimmte Codes für Steuerbefehle oder Meßwerte
überträgt. Um einen unerwünschten Zugriff zu einem Steuergerät zu erschweren, zum
Beispiel zur Diebstahlsicherung, ist es bekannt, derartige Kodes zusätzlich zu
verschlüsseln oder zu vercrypten. Ein unberechtigter Benutzer muß dann zusätzlich
diese Vercryptung herausfinden und aufheben. Die Vercryptung der Kodes erfolgt dabei
jeweils in einem Steuergerät durch eine zusätzliche Software. Diese Lösung hat den
Nachteil, daß die Auswertung relativ viel Zeit in Anspruch nimmt und zum Beispiel ein
Startvorgang, der die Auswertung eines Kodes und die Aufhebung einer Vercryptung
benötigt, relativ lange dauert. Außerdem ist es für einen Unberechtigten wie einen Dieb
auch bei einer solchen Vercryptung noch möglich, mit machbarem Aufwand an Material
und Zeit das Vercryptungsprogramm bzw. einen geheimen Schlüssel zu erkennen und
damit die Vercryptung zu umgehen, zu manipulieren oder in einem eigenen Steuergerät
nachzubilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Steuersystem mit einer
Verschlüsselung oder Vercryptung der zwischen den Steuergeräten übertragenen Codes
dahingehend abzuwandeln, daß das Vercryptungsverfahren gegen externe Angriffe
sicherer wird. Diese Erhöhung der Sicherheit erfordert auch einen besseren
Vercryptungsalgorithmus, dessen Berechnung entsprechend mehr Zeit benötigt. Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Erfindung erfolgt also die Verschlüsselung oder die Vercryptung im Gegensatz zu
bekannten Lösungen nicht durch eine Software innerhalb des Steuergerätes, zum
Beispiel eines µP, sondern mit einem funktionell getrennten Cryptocontroller, einem
sogenannten Cryptochip. Dabei unterscheidet man zwischen zwei Arten von Cryptochips.
In dem einen Typ ist das Programm für die Vercryptung nicht als Software, sondern
hardwaremäßig, also durch Verdrahtung, gespeichert, während der andere Typ
programmierbar ist, aber durch ein entsprechend ausgelegtes Langzahlen-Rechenwerk
die benötigte Rechengeschwindigkeit bereitgestellt. Weiterhin sind diese Cryptochips
vom Layout und der Schaltung so aufgebaut, daß Angriffe verschiedenster Art und mit
sehr hohem Aufwand nach heutigem Stand der Technik ohne Erfolg bleiben. Diese
Lösung mit einem Cryptocontroller oder Cryptochip ist somit wesentlich sicherer als die
Vercryptung durch eine Software innerhalb des Mikroprozessors innerhalb des
Steuergerätes selbst. Auch erfolgt die Auswertung wesentlich schneller, so daß mögliche
Wartezeiten bei der Auswertung der Kodes für Befehle oder Steuerfunktionen
beträchtlich verringert werden.
Der genannte Cryptocontroller, der als handelsübliches Bauteil verfügbar ist, kann
abhängig vom Systemaufbau als getrenntes Bauteil vor und/oder hinter dem
Mikroprozessor, in einem zentralen Sicherheitsmodul oder Mikroprozessor angeordnet
sein. Der Cryptocontroller kann als von einem als Steuergerät arbeitenden
Mikroprozessor getrenntes Bauteil, jedoch auch als Teil eines Mikroprozessors
ausgebildet sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 ein Steuergerät gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Steuergerät gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für die Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit jeweils von
dem Mikroprozessor getrenntem Cryptocontroller,
Fig. 4 eine Abwandlung der Anordnung von Fig. 3,
Fig. 5 eine weitere Abwandlung der Anordnung von Fig. 3 und
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für die Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit jeweils in den
Mikroprozessor eingebautem Cryptocontroller.
Fig. 1 zeigt ein Steuergerät 1, das zur Datenkommunikation an einen Datenbus 2
angeschlossen ist. Das Steuergerät 1 enthält einen Mikroprozessor 3, der Daten von
dem Bus 2 empfängt, Daten dem Bus 2 zuführt und Daten verarbeitet. Das Steuergerät 1
enthält zusätzlich einen Cryptocontroller 4, der über eine eine Schnittstelle bildende
sogenannte SPI-Verbindung an den Mikroprozessor 3 angeschlossen ist. In dem
Cryptocontroller 4 sind in der beschriebenen Weise das Programm für die Vercryptung
der ausgetauschten Daten und/oder ein geheimer Schlüssel manipulationssicher und
nicht einsehbar abgelegt.
In Fig. 2 sind der Mikroprozessor 3 und der Cryptocontroller 4 von Fig. 1 zu einem
Baustein 5 zusammengefaßt. Der Cryptocontroller ist also jeweils in den Mikroprozessor
eingebaut. Die Wirkungsweise der Anordnung ist indessen dieselbe oder ähnlich wie in
Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Datenbus 2, der zum Austausch von Daten für Steuerungs-, Meß-,
Sensor- und Überwachungszwecke in einem Kraftfahrzeug dient. Dargestellt sind
exemplarisch vier Steuergeräte in Form von Mikroprozessoren 3a-3d, die alle an den
Datenbus 2 angeschlossen sind. Die Mikroprozessoren 3a-3d arbeiten mit einem
Datenaustausch untereinander und/oder mit einer Zentraleinheit 6. Die Mikroprozessoren
3a und 3c dienen zur Steuerung von Geräten G1, G2, zum Beispiel für die Motorfunktion
oder die Türsicherung. Die Mikroprozessoren 3b und 3d sind mit Sensoren S1, S2
verbunden. Diese liefern Meß- oder Sensorsignale, zum Beispiel über
Funktionsparameter des Motors, Geschwindigkeit, Ölstand oder auch Diebstahlversuche.
Jedem Mikroprozessor 3a-3d sowie der Zentraleinheit 6 ist ein Cryptocontroller 4a-4e in
Form eines Cryptochip zugeordnet. Diese Cryptocontroller bewirken eine Vercryptung
oder Verschlüsselung der über das Bussystem 2 übertragenen Kodes. In dem
Cryptocontroller ist jeweils das Programm für die Vercryptung und/oder der geheime
Schlüssel manipulationssicher und nicht einsehbar abgelegt. Außerdem wird durch diese
Ausführung der Zeitaufwand für die Vercryptung oder die Entcryptung gegenüber einer
Softwarelösung innerhalb des Mikroprozessors beträchtlich verkürzt und somit
Wartezeiten für andere Funktionen verringert.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Anordnung von Fig. 3, die ohne die Zentraleinheit 6
von Fig. 3 arbeitet. Der Datenaustausch erfolgt zwischen den Mikroprozessoren 3a-3d
über den Bus 2, gegebenenfalls mit weiteren an den Bus 2 angeschlossenen
Steuergeräten.
Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Anordnung von Fig. 3, bei der nur an die
Zentraleinheit 6 ein Cryptocontroller 4e angeschlossen ist, während den
Mikroprozessoren 3a-3d kein Cryptocontroller zugeordnet ist.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, die gemäß der Ausführungsform von Fig. 2 arbeitet. Im
Gegensatz zu den Anordnungen von Fig. 3, 4, 5 sind jeweils der Mikroprozessor und der
Cryptocontroller zu einem Baustein 5a-5d zusammengefaßt, d. h. der Cryptocontroller ist
jeweils in den Mikroprozessor eingebaut.
1
Steuergerät
2
Datenbus
3
Mikroprozessor
3
a Mikroprozessor
3
b Mikroprozessor
3
c Mikroprozessor
3
d Mikroprozessor
4
Cryptocontroller
4
a Cryptocontroller
4
b Cryptocontroller
4
c Cryptocontroller
4
d Cryptocontroller
4
e Cryptocontroller
5
Baustein
5
a Baustein
5
b Baustein
5
c Baustein
5
d Baustein
6
Zentraleinheit
G1 Gerät
G2 Gerät
S1 Sensor
S2 Sensor
G1 Gerät
G2 Gerät
S1 Sensor
S2 Sensor
Claims (7)
1. Steuersystem für ein Kraftfahrzeug mit mehreren miteinander verbundenen
Steuergeräten zum Austausch von Daten mit bestimmten Kodes für Meßwerte
oder Steuerbefehle, wobei die Kodes zur Sicherung der Steuergeräte gegen
unerwünschten Zugriff durch nichtberechtigten Personen zusätzlich vercryptet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einem Steuergerät (3) oder
mehreren Steuergeräten ein Cryptocontroller (4) zugeordnet ist, in dem das
Programm für die Vercryptung und/oder ein geheimer Schlüssel
manipulationssicher und nicht einsehbar abgelegt sind.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein
Steuergerät (1) einen Mikroprozessor (3) und einen Cryptocontroller (4) enthält,
der als getrenntes Bauteil vor und/oder hinter dem Mikroprozessor (3) angeordnet
ist.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Cryptocontroller (4) ein von dem Mikroprozessor (3) räumlich getrenntes Bauteil
und mit dem Mikroprozessor (3) über eine eine Schnittstelle bildende
Datenverbindung (SPI) verbunden ist.
4. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Cryptocontroller (4) in den Mikroprozessor (3) eingebaut ist.
5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuersystem außer den Steuergeräten (3) eine Zentraleinheit (6) enthält und der
Zentraleinheit (6) ebenfalls ein Cryptocontroller (4e) zugeordnet ist.
6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gesamt-
Steuersystem nur der Zentraleinheit (6) ein Cryptocontroller (4e) zugeordnet ist.
7. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Steuersystem für eine Diebstahlwarnanlage, Diebstahlverhinderung,
Wegfahrsperre oder dergl. dient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999155545 DE19955545A1 (de) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Steuersystem für ein Kraftfahrzeug |
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ID=7929515
Family Applications (1)
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