FR3061382B1 - Dispositif avionique avec protocole de communication ameliore, systeme avionique, procede de transmission et programme d'ordinateur associes - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif avionique (14), destiné à être embarqué à bord d'un aéronef (10), comprend un module d'émission (40) configuré pour émettre une pluralité de paquets à destination d'un autre dispositif avionique (14) embarqué à bord de l'aéronef (10), chaque paquet comportant un en-tête et un corps de paquet, le corps de paquet incluant au moins un message de données ; et un module de vérification de transmission (42) configuré pour recevoir un acquittement pour chaque paquet émis, de la part de l'autre dispositif avionique (14) et en cas de réception dudit paquet émis par l'autre dispositif avionique (14). Le module d'émission (40) est configuré pour émettre un paquet suivant à destination de l'autre dispositif avionique (14) indépendamment de la réception de l'acquittement pour chaque paquet précédent émis.
Description
Dispositif avionique avec protocole de communication amélioré, système avionique, procédé de transmission et programme d’ordinateur associés
La présente invention concerne un dispositif avionique, destiné à être embarqué à bord d’un aéronef. Le dispositif avionique comprend un module d’émission configuré pour émettre une pluralité de paquets à destination d’un autre dispositif avionique embarqué à bord de l’aeronef, chaque paquet comportant un en-tête et un corps de paquet, le corps de paquet incluant au moins un message de données, et un module de vérification de transmission configuré pour recevoir un acquittement pour chaque paquet émis, de la part de l’autre dispositif avionique et en cas de réception par l’autre dispositif avionique dudit paquet émis. L'invention concerne également un système avionique comprenant au moins deux dispositifs avioniques reliés entre eux par une liaison de communication, dont un tel dispositif avionique. L’invention concerne également un procédé de transmission de données par un tel dispositif avionique à bord de l’aéronef. L’invention concerne également un programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un tel procédé de transmission. L’invention concerne le domaine des communications à bord d’un aéronef, et plus particulièrement le domaine des dispositifs de communication avioniques, installés à bord d’aéronefs, qui sont alors de préférence conformes à la norme ARINC 664.
On connaît du document EP 2 797 281 A2 un dispositif avionique du type précité. Ce document décrit un système avionique de communication comprenant plusieurs dispositifs avioniques, chaque dispositif avionique comportant un module d’émission pour émettre des paquets à destination d’un autre dispositif avionique, et un module de vérification de transmission pour recevoir un acquittement pour chaque paquet émis.
Ce document décrit en outre un protocole TFTP (de l'anglais Trivial File Transfer Protocol) amélioré, dans lequel un dispositif destinataire, également appelé dispositif récepteur, peut envoyer à un dispositif émetteur une demande de renvoi (de l’anglais retry) d’un paquet comportant plusieurs blocs de données, lorsqu’une partie du paquet de données n’a pas été reçue par le dispositif destinataire, notamment lorsqu’au moins un bloc de données n’a pas été reçu par le dispositif destinataire. Cette demande de renvoi comporte en outre un identifiant du dernier bloc de données reçu correctement par le dispositif destinataire, afin de permettre au dispositif émetteur d’envoyer à nouveau seulement le ou les blocs manquants, ce qui permet alors d’accélérer l’échange de données entre le dispositif émetteur et le dispositif destinataire.
Cependant, les échanges de données entre dispositifs émetteur et récepteur au sein d’un tel système avionique de communication ne sont pas optimaux, et l’utilisation de la bande passante entre un dispositif émetteur et un dispositif destinataire est notamment relativement mauvaise.
Le but de l’invention est alors de proposer un dispositif avionique, et un procédé associé, permettant d’améliorer les échanges de données avec un autre dispositif avionique, et notamment de mieux utiliser la bande passante entre deux dispositifs avioniques au sein d’un système avionique de communication. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif avionique du type précité, dans lequel le module d’émission est configuré pour émettre un paquet suivant à destination de l’autre dispositif avionique indépendamment de la réception de l’acquittement pour chaque paquet précédent émis.
Avec le dispositif avionique selon l’invention, l’émission d’un paquet suivant à destination de l’autre dispositif avionique est alors indépendante de la réception de l’acquittement pour chaque paquet précédemment émis.
Le dispositif avionique émetteur est ainsi configuré pour envoyer plusieurs paquets de données successivement au dispositif avionique récepteur, sans attendre d’avoir reçu de la part du dispositif récepteur l’acquittement correspondant au dernier paquet de données émis, pour passer à l’émission du paquet suivant de données.
Avec le dispositif avionique de l’état de la technique, il est au contraire nécessaire pour le dispositif avionique émetteur d’avoir reçu l'acquittement du dernier paquet de données émis, avant de pouvoir émettre le paquet de données suivant au dispositif avionique récepteur. Lé dispositif avionique selon l’invention permet alors d’optimiser l’utilisation de la bande passante entre deux dispositifs avioniques au sein du système avionique de communication.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le dispositif avionique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le modulé d’émission est configuré pour émettre un paquet suivant à destination de l’autre dispositif avionique en l’absence de la réception de l’acquittement pour chaque paquet précédent émis ; - le dispositif avionique comprend un module de génération configuré pour générer chaque paquet à émettre avec une taille maximale prédéfinie du corps de paquet, et le module de génération est configuré en outre pour inclure une pluralité de messages dans le corps de paquet d’un unique paquet, tant que la taille de ladite pluralité de messages est inférieure ou égale à la taille maximale prédéfinie du corps de paquet ; - le dispositif avionique comprend un module de compression configuré pour compresser chaque message de données en un message compressé, la taille d’un message compressé étant strictement inférieure à celle du message de données correspondant ; - le dispositif avionique comprend un module de calcul configuré pour calculer une signature unique pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet ; et - le dispositif avionique est conforme à la norme ARINC 664, et le module d’émission est configuré pour émettre chaque paquet correspondant selon un protocole conforme à la norme ARINC 664. L’invention a également pour objet un système avionique comprenant au moins deux dispositifs avioniques reliés entre eux par une liaison de communication, dans lequel un dispositif avionique est tel que défini ci-dessus, et dans lequel un autre dispositif avionique comprend un module de réception configuré pour recevoir des paquets émis, et un module d’acquittement configuré pour renvoyer au dispositif avionique un acquittement pour chaque paquet reçu.
Suivant un autre aspect avantageux de l’invention, le système avionique comprend la caractéristique suivante : - le module d’acquittement est configuré en outre pour renvoyer, au sein d'un unique paquet de retour, plusieurs acquittements associés à plusieurs paquets reçus. L’invention a également pour objet un procédé de transmission de données par un dispositif avionique, destiné à être embarqué à bord d’un aéronef, le procédé comprenant : - l’émission d’une pluralité de paquets à destination d’un autre dispositif avionique embarqué à bord de l’aéronef, chaque paquet comportant un en-tête et un corps de paquet, le corps de paquet incluant au moins un message de données, - la réception d’un acquittement pour chaque paquet émis, de la part de l’autre dispositif avionique et en cas de réception dudit paquet émis par l’autre dispositif avionique, rémission d’un paquet suivant à destination de l’autre dispositif avionique étant indépendante de la réception de l’acquittement pour chaque paquet précédent émis. L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procède tel que défini ci-dessus.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d’un aéronef équipé d’un système avionique selon l’invention comprenant au moins deux dispositifs avioniques reliés entre eux par une liaison de communication ; - la figure 2 est un organigramme d’un procédé de transmission, selon l’invention, de données au sein du système avionique de la figure 1, par un dispositif avionique à destination d’un autre dispositif avionique ; et - la figure 3 est une représentation schématique de l’émission successive de deux paquets de données par un dispositif avionique émetteur à destination d’un dispositif avionique récepteur, puis de l’acquittement par le dispositif avionique récepteur.
Sur la figure 1, un aéronef 10 comprend un système avionique 12 comportant au moins deux dispositifs avioniques 14 reliés entre eux par une liaison de communication 16. 7. L’aéronef 10 comprend également un pare-feu informatique 18 (de l’anglais firewall^ c’est-â-dire un dispositif électronique formant barrière de sécurité informatique, le pare-feu informatique 18 étant configuré pour filtrer des flux de données provenant d’équipements électroniques externes 20 disposés à l’extérieur de l’aéronef 10, ces équipements externes 20 étant par exemple des stations au sol. L’aéronef 10 est de préférence un avion. En variante, l’aéronef 10 est un hélicoptère, ou encore un drone piloté à distance par un pilote.
Le système avionique 12 comporte plusieurs dispositifs avioniques 14. Le système avionique 12 comporte en outre par exemple un réseau de communication 22 interconnectant les dispositifs avioniques 14, le réseau de communication 22 comportant un commutateur réseau 24 connecté aux différents dispositifs avioniques 14. Le réseau de communication 22 forme alors la ou les liaisons de communication 16 reliant les dispositifs avioniques 14 entre eux.
Dans l’exemple de la figure 1, un seul dispositif avionique 14 est représenté en détail avec lés différents modules qu’il contient, par souci de simplification du dessin.
Au moins un dispositif avionique 14 comprend un module de génération 30 configuré pour générer chaque paquet de données 32 à émettre à destination d’un autre dispositif avionique 14, chaque paquet 32, visible sur la figure 3, comportant un en-tête 34 et un corps de paquet 36, le corps de paquet 36 incluant au moins un message de données 38. Ledit dispositif avionique 14 comprend également un module d’émission 40 configuré pour émettre une pluralité de paquets 32 à destination de l’autre dispositif avionique 14 et un module de vérification de transmission 42 configuré pour recevoir un acquittement pour chaque paquet 32 émis, de la part de l’autre dispositif avionique 14 et en cas de réception par l’autre dispositif avionique 14 dudit paquet émis 32.
En complément facultatif, ledit dispositif avionique 14 comprend en outre un module de compression 44 configuré pour compresser chaque message de données 38 en un message compressé, la taille d’un message compressé étant strictement inférieure à celle du message de données 38 correspondant.
En complément facultatif, ledit dispositif avionique 14 comprend en outre un module de calcul 46 configuré pour calculer une signature unique pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet 32.
Au moins un autre dispositif avionique 14 comprend un module de réception 50 configuré pour recevoir des paquets 32 émis et un module d’acquittement 52 configuré pour renvoyer, à chaque dispositif avionique 14 ayant émis chaque paquet 32, un acquittement 54 pour chaque paquet 32 reçu.
En complément facultatif, ledit autre dispositif avionique 14 comprend en outre un module de vérification de signature 56 configuré pour vérifier la cohérence entre le message de données et la signature associée, et/ou un module de décompression 58 configuré pour décompresser chaque message compressé.
Chaque dispositif avionique 14 est de préférence configuré à la fois pour émettre des paquets à destination d’autre(s) dispositif(s) avionique(s) 14 et pour recevoir des paquets de la part d’autre(s) dispositifs) avionique(s) 14. Chaque dispositif avionique 14 comprend alors de préférence le module de génération 30, le module d’émission 40, le module de vérification de transmission 42, le module de réception 50 et le module d’acquittement 52, ainsi qu’en complément facultatif le module de calcul 46 et le module de vérification de signature 56 et/ou le module de compression 44 et le module de décompression 58. L’homme du métier comprendra bien entendu qu’un dispositif avionique 14 qui n’est destiné qu’à émettre des paquets et pas à en recevoir, comporte alors le module de génération 30, le module d’émission 40 et le module de vérification de transmission 42, mais pas le module de réception, ni le module d’acquittement, voire en complément facultatif le module de calcul 46, mais pas le module de vérification de signature et/ou le module de compression 44, mais pas le module de décompression. Inversement, un dispositif avionique 14 qui n’est destiné qu’à recevoir des paquets de la part d’autre(s) dispositif(s) avionique(s) 14 comporte alors le module de réception 50 et le module d’acquittement 52, mais pas le module de génération, ni le module d’émission, ni le module de vérification de transmission, voire en complément facultatif le module de vérification de signature 56, mais pas le module de calcul et/ou le module de décompression 58, mais pas le module de compression.
Chaque dispositif avionique 14 est de préférence conforme à la norme ARINC 664. En particulier, le module d’émission 40 est configuré pour émettre un paquet correspondant selon un protocole conforme à la norme ARINC 664, et le module de réception 50 est également configuré pour recevoir un paquet selon le protocole conforme à la norme ARINC 664.
Chaque dispositif avionique 14 comprend en outre un ensemble, non représenté, de clés privées, utilisé par exemple pour le calcul de la signature et/ou pour la vérification de la cohérence entre un message de données et sa signature.
Dans l’exemple de la figure 1, chaque dispositif avionique 14 comprend une unité de traitement d’informations 60 formée par exemple d’une mémoire 62 associée à un processeur 64.
Le réseau de communication 22 est de préférence conforme à la norme ARINC 664, et le commutateur réseau 24 est alors également conforme à la norme ARINC 664.
Le réseau de communication 22 est, par exemple, un réseau AFDX (de l’anglais Avionics Full DupleX switched ethemet) avec un ou plusieurs commutateur(s) réseau(x) 24 conforme(s) à la norme ARINC 664. Chaque commutateur réseau 24 (de l’anglais switch) est connu en soi, et comporte différents ports de communication, également appelés ports de connexion, chaque port de communication étant apte à être connecté à un dispositif avionique 14 correspondant.
Chaque commutateur réseau 24 est par exemple un commutateur Ethernet.
Dans l’exemple de la figure 1, le module de génération 30, le module d’émission 40, le module de vérification de transmission 42, le module de réception 50 et le module d’acquittement 52, ainsi qu’en complément facultatif le module de calcul 46 et le module de vérification de signature 56 et/ou le module de compression 44 et le module dé décompression 58, sont réalisés chacun sous forme d’un logiciel exécutable par le processeur 64. La mémoire 62 du dispositif avionique 14 est alors apte à stocker un logiciel de génération configuré pour générer chaque paquet à émettre, un logiciel d’émission configuré pour émettre une pluralité de paquets à destination d’un autre dispositif avionique 14 et un logiciel de vérification de transmission configuré pour recevoir un acquittement pour chaque paquet émis, ainsi qu’en complément facultatif un logiciel de compression configuré pour compresser chaque message de données en un message compressé et/ou un logiciel de calcul configuré pour calculer une signature unique pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet. La mémoire 62 du dispositif avionique 14 est également apte à stocker un logiciel de réception configuré pour recevoir des paquets émis, un logiciel d’acquittement configuré pour envoyer un acquittement pour chaque paquet reçu, ainsi qu’en complément facultatif un logiciel de décompression configuré pour décompresser chaque message compressé et/ou un logiciel de vérification de signature configuré pour vérifier la cohérence entre le message de données et la signature associée.
Le processeur 64 de l’unité de traitement d’informations 60 est alors apte à exécuter le logiciel de génération, le logiciel d’émission et le logiciel de vérification de transmission, ainsi qu’en complément facultatif le logiciel de compression et/ou le logiciel de calcul, lorsque le dispositif avionique 14 correspondant envoie le ou les paquets à destination d’un autre dispositif avionique 14, le dispositif avionique 14 envoyant le ou les paquets étant alors appelé dispositif avionique émetteur ou encore dispositif émetteur. Dé manière analogue, le processeur 64 de l’unité de traitement d’informations 60 est apte à exécuter le logiciel de réception et le logiciel d’acquittement, ainsi qu’en complément facultatif le logiciel de décompression et/ou le logiciel de vérification de signature, lorsque le dispositif avionique 14 reçoit le ou les paquets transmis de la part d’un autre dispositif avionique 14, le dispositif avionique 14 recevant le ou les paquets étant alors appelé dispositif avionique récepteur ou encore dispositif récepteur.
En variante non représentée, le module de génération 30, le module d'émission 40, le module de vérification de transmission 42, le module de réception 50 et le module d’acquittement 52, ainsi qu’en complément facultatif le module de calcul 46 et le module de vérification de signature 56 et/ou le module de compression 44 et le module de décompression 58, sont réalisés chacun sous forme d’un composant logique programmable, tel qu’un FPGA (de l’anglais Field Programmable Gâte Arraÿ), ou encore sous forme d’un circuit intégré dédié, tel qu’un ASIC (de l’anglais Application Spécifie Integrated Circuit).
Le module de génération 30 est, par exemple, configuré pour générer chaque paquet à émettre 32 avec une taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36, et est configuré de préférence en outre pour inclure une pluralité de message 38 dans le corps de paquet 36 d'un unique paquet 32, tant que la taille de ladite pluralité de message 38 est inférieure ou égale à la taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36.
Selon l’invention, le module d’émission 40 est configuré pour émettre un paquet 32 suivant à destination de l’autre dispositif avionique 14 indépendamment de la réception de l’acquittement 54 pour chaque paquet 32 précédemment émis. Le module d’émission 40 est par exemple configuré pour émettre un paquet suivant 32 à destination de l’autre dispositif avionique 14 en l’absence de la réception de l’acquittement 54 pour chaque paquet 32 précédemment émis.
Le module de vérification de transmission 42 est configuré pour recevoir un acquittement 54 pour chaque paquet émis 32, de la part de l’autre dispositif avionique 14 et en cas de réception par l’autre dispositif avionique 14 dudit paquet émis 32. Le module de vérification de transmission 42 est en particulier configuré pour recevoir une pluralité d’acquittements 54, lorsque l'autre dispositif avionique 14, à savoir le dispositif avionique récepteur, renvoie au sein d’un unique paquet de retour 66 (visible sur la figure 3) plusieurs acquittements 54 associés à plusieurs paquets reçus 32.
Le module de compression 44 est configuré pour compresser chaque message de données 38 en un message compressé, la taille du message compressé étant alors strictement inférieure à celle du message de données correspondant.
Le module de compression 44 est par exemple configuré pour mettre en œuvre un algorithme de compression en temps réel, tel que l’algorithme LZF ou encore l’algorithme LZ4. L’homme du métier observera en outre qu’un tel algorithme de compression en temps réel est sans perte d’information. L'homme du métier observera que la compression des messages de données 38 est facultative, et cette compression est en particulier mis en œuvre par un dispositif avionique émetteur pour un ensemble de messages 38 à émettre, seulement lorsque le temps de transmission des données non compressées de l’ensemble de messages 38 est supérieur à la somme du temps moyen de compression des différents messages 38 de l’ensemble, du temps de transmission des messages compressés de l’ensemble et du temps moyen de décompression des différents messages compressés de l’ensemble.
Le module de calcul 46 est configuré pour calculer la signature associée à un message de données, cette signature calculée étant ensuite incluse avec le message de données dans le paquet transmis à destination du dispositif avionique 14 récepteur et permettant la vérification par ledit dispositif avionique 14 récepteur de la cohérence entre le message de données et la signature associée. En cas d’incohérence, le dispositif avionique 14 récepteur en déduit alors que le message de données reçu n’est pas valide, et ne prend alors pas en compte le message de données reçu. La signature est également appelée code.
Le module de calcul 46 est alors configuré pour calculer la signature en fonction du message de données, c’est-à-dire en fonction des données contenues dans ledit message. Selon ce complément facultatif, la signature calculée est unique à la fois pour chaque message de données et pour chaque émission respective dé paquet. Autrement dit, la signature calculée est à usage unique, et variera, pour un même message de données, d’une émission à l’autre du paquet contenant ce même message de données.
Le module de calcul 46 est alors configuré pour calculer la signature de telle sorte qu’elle soit unique à la fois pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet. Le module de calcul 46 est par exemple configuré pour calculer la signature en fonction du message de données et en outre d’une signature précédente, celle-ci étant associée au message de données du dernier paquet émis par le module d’émission 40 de ce dispositif avionique.
En complément facultatif, le module de calcul 46 est configuré pour calculer la signature en fonction en outre d’une clé privée, la clé privée étant connue de l’autre dispositif avionique 14 auquel le paquet est destiné.
La clé privée est par exemple contenue dans l’ensemble de clés privées, stocké dans chacun des deux dispositifs avioniques 14, à savoir le dispositif avionique 14 émetteur et le dispositif avionique 14 récepteur.
En complément facultatif encore, le module de calcul 46 est configuré pour calculer la signature en appliquant une fonction de hachage aux différents éléments dont elle dépend, telle que le message de données, la signature précédente, voire encore la clé privée.
La signature calculée vérifie alors par exemple l’équation suivante : Signature_Msg(n) = Algo_Hash_Secure [Signature_Msg(n-1), Requête(n), Clef secrète] où Signature_Msg(n) désigne la signature calculée ; A/go_Was/7_Secure désigne la fonction de hachage ;
Signature_Msg(n-1) désigne la signature précédente, associée au message de données précédent;
Requête(n) désigne le message de données pour lequel la signature est calculée ;
Clef secrète désigne la clé privée secrète, connue à la fois du dispositif avionique 14 émetteur et du dispositif avionique 14 récepteur.
La fonction de hachage est un algorithme de calcul de signature, tel que l’algorithme HMAC-SHA-256/512. La fonction de hachage est par exemple une fonction de hachage cryptographique.
Lors du calcul de la signature, le message de données et la signature précédente sont de preference concaténés numériquement pour former une donnée de base sur laquelle est appliquée la fonction de hachage, avec en tant que paramètre de sécurité la clé privée contenue dans les dispositifs avioniques 14 émetteur et récepteur.
Lorsque la signature à calculer correspond à un premier message à émettre, aucune signature précédente n’a encore été calculée, et un aléa est alors pris en compte comme signature précédente. Autrement dit, lorsque la signature à calculer correspond à un premier message à émettre, la signature précédente est formée par une valeur de l’aléa, également appelé graine pseudo-aléatoire.
La valeur de l’aléa est par exemple stockée dans la mémoire 62 du dispositif avionique 14, préalablement à la transmission de message.
En variante, la valeur de l’aléa est calculée par le module de calcul 46. La valeur de l’aléa est alors par exemple obtenue à partir d’un algorithme pseudo-aléatoire et d’une source d entropie physique. La source d’entropie physique est par exemple un calculateur embarqué â bord de l’aéronef 10. L’aléa dépend alors par exemple d’une valeur de l’horloge de ce calculateur apte à calculer ladite valeur de l’aléa, de préférence d’un instant temporel de la première exécution par ledit calculateur d’une application logicielle configurée pour calculer ladite valeur de l’aléa.
Selon cette variante, la valeur de l’aléa est différente à chaque initialisation du dispositif avionique 14 correspondant et est également différente d’un dispositif avionique 14 à l’autre.
Lorsque la valeur initiale de l’aléa dépend de l’instant temporel de la première exécution par le calculateur de l’application logicielle de calcul de l’aléa, la valeur prise en ; compte est par exemple la durée entre l’instant de démarrage du calculateur et l’instant temporel de cette première exécution, cette durée étant de préférence exprimée en microsecondes. En outre, l’exécution, par le calculateur, de l’application logicielle de calcul de l’aléa résultant d’une action manuelle effectuée par un opérateur, la valeur ainsi obtenue est satisfaisante pour fournir un aléa exploitable comme source d’entropie en vue du calcul de la première signature pour ce dispositif avionique 14.
Lorsque l’aléa nécessite d’être recalculé lors d’une prochaine initialisation, la mise à jour de l’aléa s’effectue par exemple en appliquant la fonction de hachage à une concaténation numérique de la dernière valeur calculée de l’aléa et d’une grandeur associée à la source d’entropie physique. La grandeur associée à la source d’entropie physique est, par exemple, l’heure courante du calculateur effectuant la mise à jour de l’aléa.
Cette nouvelle valeur de l’aléa calculée lors d’une nouvelle initialisation du dispositif avionique remplace alors la précédente valeur calculée de l’aléa, et est stockée en lieu et place de cette précédente valeur calculée dans la mémoire 62.
En variante, le module de calcul 46 est configuré pour calculer la signature en appliquant un algorithme, tel qu’un algorithme cryptographique, au message de données avec un code secret, le code secret étant connu seulement des dispositifs avioniques 14 emetteur et récepteur. Le code secret a en outre une validité temporelle de courte durée, avec par exemple une durée de validité inférieure à une minute. Le code secret est, par exemple, obtenu à partir d’une horloge de synchronisation qui est commune aux dispositifs avioniques 14 émetteur et récepteur. L’algorithme est connu des dispositifs avioniques 14 émetteur et récepteur.
Le module de réception 50 est configuré pour recevoir un ou plusieurs paquets 32 émis de la part d’un ou plusieurs autres dispositifs avioniques 14. Le module de réception 50 est de préférence configuré pour recevoir chaque paquet 32 selon le protocole conforme à la norme ARINC 664.
Le module d’acquittement 52 est configuré pour renvoyer, au dispositif avionique émetteur correspondant, un acquittement 54 pour chaque paquet 32 reçu.
Selon un complément facultatif, le module d’acquittement 52 est en Outre configuré pour renvoyer, au sein d’un unique paquet de retour 66 et à destination d’un dispositif avionique 14 émetteur correspondant, plusieurs acquittements 54 associés à plusieurs paquets 32 reçus de la part de ce dispositif avionique 14 émetteur.
Le module de vérification de signature 56 est configuré pour vérifier la cohérence entre chaque message de données et chaque signature associée.
Le module de vérification de signature 56 est en particulier configuré pour calculer la signature pour les messages de données inclus dans le paquet 32 reçu, de manière identique au calcul effectué par le module de calcul 46 lors de la signature, par le dispositif avionique 14 émetteur, du ou des messages de données dudit paquet 32.
Le module de décompression 58 est configuré pour décompresser chaque message compressé en un message de données 38 correspondant. Le module de décompression 58 est alors configuré pour mettre en œuvre l’inverse de l’algorithme de compression utilisé par le module de compression 44.
Le module de décompression 58 est par exemple configuré pour mettre en œuvre l’inverse de l’algorithme de compression en temps réel, tel que l’inverse de l’algorithme LZF ou encore l’inverse de l’algorithme LZ4. L’homme du métier observera en outre qu’une telle décompression, suite à ia compression effectuée par le module de compression 44, est sans perte d’information.
Le fonctionnement du dispositif avionique 14 selon l’invention va désormais être expliqué à l’aide de la figure 2 représentant un organigramme du procédé, selon l’invention, de transmission de données d’un dispositif avionique 14 à destination d’un autre dispositif avionique 14, tous deux étant embarqués à bord de l’aéronef 10.
Lors d’une étape initiale 100 facultative, le dispositif avionique 14 émetteur commence par compresser, via son module de compression 34, le ou les messages de données 38 à émettre, par exemple à l’aide de l’algorithme LZF ou encore de l’algorithme <4/ LZ4.
Cette compression des messages 38 est de préférence mise en oeuvre pour un ensemble de messages 38 à émettre, seulement lorsque le temps de transmission dés données non compressées de l’ensemble de messages 38 est supérieur à la somme du temps moyen de compression des différents messages 38 de l’ensemble, du temps de transmission des messages compressés de l’ensemble et du temps moyen de décompression des différents messages compressés de l’ensemble.
Lors d’une étape suivante 110, également facultative, le dispositif avionique 14 émetteur calcule, via son module de calcul 46, la signature correspondant au(x) message(s) de données que le dispositif avionique 14 émetteur souhaite émettre à destination de l'autre dispositif avionique 14, à savoir le dispositif avionique 14 récepteur. L’homme du métier comprendra alors que si les messages de données 38 ont été préalablement compressés lors de l’étape 100, alors la signature est calculée à partir des messages compressés. Sinon, en l’absence d’une telle compression, la signature est calculée à partir des messages de données 38, non compressés.
Le dispositif avionique 14 émetteur génère ensuite, via son module de génération 30 et lors de l’étape 120, un ou plusieurs paquets 32 avec l’ensemble des messages à émettre, ces messages ayant été ou non compressés et/ou signés selon que les étapes 100 et/ou 110 ont été effectuées ou non.
Lors de cette génération 120, le module de génération 30 inclut une pluralité de messages dans le corps de paquet 36 de chaque paquet, tant que la taille de ladite pluralité de messages est inférieure ou égale à la taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36.
Cette concaténation de messages dans un unique paquet 32 est illustrée à titre d’exemple sur la figure 3 où le premier paquet généré puis émis comporte des premier et deuxième messages 38, notés ‘Message 1’ et ‘Message 2’, ainsi que le début d’un troisième message, noté ‘Début message 3’, tandis que le deuxième paquet généré puis émis comporte seulement la fin du troisième message, noté ‘Suite et fin du message 3’. L’homme du métier comprendra alors que, dans cet exemple de la figure 3, le troisième message 38 a une taille bien supérieure à la taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36, tandis que les premiers et deuxièmes messages 38 ont chacun une taille nettement inférieure à ladite taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36.
Le dispositif avionique 14 émetteur ordonne ensuite, via son module d’émission 40 et lors de l’etape 130, les paquets 32 à émettre selon un ordonnancement prédéfini, par exemple par ordre croissant des numéros de messages 38 à émettre, comme illustré dans l’exemple de la figure 3. Ges paquets sont les nouveaux paquets à émettre issus de l’étape 120 et/ou des paquets à réémettre issus de l’étape 150 triés selon la règle d’ordonnancement.
Le module d’émission 40 du dispositif avionique émetteur émet ensuite successivement lesdits paquets 32 lors de l’étape suivante 140, comme représenté en outre par la flèche F1 aux figures 2 et 3. Selon l’invention, cette émission des paquets est effectuée indépendamment de la réception de l’acquittement 54 pour chaque paquet 32 précédemment émis, cette réception d’acquittement étant d’ailleurs effectuée seulement lors de l’étape suivante 150 par le module de vérification de transmission 42. L’émission d’un paquet 32 suivant à destination du dispositif avionique 14 récepteur est en particulier indépendante de la réception de l’acquittement pour chaque paquet 32 précédemment émis. L’homme du métier observera que l’émission des paquets 32 faite indépendamment de la réception des acquittements 54 n’empêche pas pour autant de detecter une éventuelle perte de paquet(s) lors de la transmission des paquets 32 depuis le dispositif avionique 14 émetteur jusqu’au dispositif avionique 14 récepteur. En effet, le module d’émission 40 lance par exemple un compteur à chaque émission de paquet 32, chaque compteur respectif étant arrêté et réinitialisé par le module de vérification de transmission 42 lors de la réception de l’acquittement 54 correspondant. En revanche, en l’absénce de la réception à temps d’un acquittement 54 correspondant, c’est-à-dire si un compteur respectif dépasse un seuil maximal prédéfini, alors le paquet 32 - pour lequel l’acquittement n’a pas été reçu à temps - est émis à nouveau par le module d’émission WW./
Le nombre de réémissions de paquet 32 est de préférence limité, le nombre maximal de réémissions étant par exemple égal à deux.
En complément, cette réémission de paquet 32 est effectuée avant que le compteur respectif dépasse le seuil maximal prédéfini dans le cas où un acquittement 54 associé à un paquet 32 est reçu, alors que l’acquittement 54 du paquet 32 précédemment envoyé n’a pas encore été reçu. Le cas échéant, le paquet précédent est émis à nouveau, de préférence seulement si le nombre maximal de réémissions n’est pas déjà atteint. A l’issue de l’étape 150, le dispositif avionique 14 émetteur retourne à l’étape 130 si tous les paquets 32 n’ont pas été émis et/ou si tous les acquittements 54 n’ont pas été reçus. Sinon, le dispositif avionique 14 émetteur retourne directement à l'étape 100, 110 ou 120, selon que les étapes facultatives 100 et/ou 110 sont effectuées ou non, pour générer de nouveaux paquets 32 à émettre.
Lhomme du métier observera alors que les étapes 120 à 150, ainsi qu’éventuellement les étapes facultatives 100 et 110, sont mises en œuvre par le dispositif avionique 14 émetteur, en vue de la transmission de données à destination d’un dispositif avionique 14 récepteur.
La réception dès données par le dispositif avionique 14 récepteur va être à présent décrite en regard des étapes 200 à 270.
Lors de l’étape 200, le dispositif avionique 14 récepteur reçoit alors, via son module de réception 50, le ou les paquets 32 transmis de la part du dispositif avionique 14 émetteur.
Lors de l’étape suivante 210, le module d’acquittement 52 du dispositif avionique récepteur envoie un acquittement 54, à destination du dispositif avionique émetteur correspondant, pour chaque paquet 32 reçu, comme représenté en outre par la flèche F2 aux figures 2 et 3.
Selon un aspect complémentaire de l’invention, cet envoi d’acquittement 54 est de préférence effectué de manière groupée, afin d’améliorer encore l’utilisation de la bande passante entre dispositifs avioniques 14, plusieurs acquittements 54 étant alors renvoyés à un même dispositif avionique émetteur au sein d’un unique paquet de retour 66. Ceci est illustré à titre d’exemple sur la figure 3, où les deux acquittements 54 des deux paquets 32 reçus par le dispositif avionique récepteur sont renvoyés par son module d’acquittement 52 au sein de l’unique paquet de retour 66 représenté sur cette figure 3.
Le dispositif avionique 14 récepteur reconstitue ensuite, lors de l’étape 220, les messages reçus, puis détecte lors de l’étape suivante 230 une non-réception éventuelle demessage(s). Dès lors que le module de réception 50 détecte lors de l’étape 230 précédente; la non-réception d’un message, il stocke ensuite lors de l’étape 240 les messages reçus qui suivent le message non-reçu, afin de pouvoir ensuite fournir lors de l’étape 250 les messages selon l’ordonnancement prédéfini. A l’issue de l’étape 250 et pour les messages reçus ne respectant pas l’ordonnancement prédéfini, le dispositif avionique 14 récepteur retourne à l’étape de réception 200, afin de tenter de recevoir les messages manquants. A l’issue de l’étape 250 et pour tous les messages reçus d’après l’ordonnancement prédéfini, le dispositif avionique récepteur passe à l’étape 260 de vérification de signature lorsque les messages reçus ont été préalablement signés par le dispositif avionique émetteur.
Lors de l’etape 260, le dispositif avionique 14 récepteur vérifie, via son module de vérification de signature 56, la cohérence entre le contenu du message de données inclus dans chaque paquet reçu et chaque signature associée. Pour cette vérification de cohérence, le module de vérification de signature 56 du dispositif avionique 14 récepteur recalcule alors la signature pour le message de données inclus dans le paquet reçu, de manière identique au calcul effectué par le module de calcul 46 lors de l’étape 110 au sein du dispositif avionique 14 émetteur.
Si la signature recalculée par le module de vérification de signature 56 est identique à la signature incluse dans le paquet reçu, alors le module de vérification de signature 56 confirme la cohérence entre le message de données et la signature associée, et le message de données est alors pris en compte par le dispositif avionique 14 récepteur. En effet, cette identité entre la signature recalculée et la signature incluse dans le paquet reçu est une indication, pour le dispositif avionique 14 récepteur, de l’authenticité du dispositif avionique 14 émetteur et de l’intégrité du message de données inclus dans le paquet reçu, ainsi que l’absence d’un rejeu de la signature à des fins malveillantes.
Sinon, lorsque la signature recalculée par le module de vérification de signature 56 est différente de la signature incluse dans le paquet reçu, alors le module de vérification de signature 56 en déduit que le message de données inclus dans le paquet reçu est différent du message de données initialement transmis par le dispositif avionique 14 émetteur ou bien que l’identité du dispositif avionique 14 émetteur a été usurpée lors d’une attaque malveillante, et le message de données n’est alors pas prises en compte par le dispositif avionique 14 récepteur.
En complément facultatif, le module de vérification de signature 56 est configuré en outre pour générer un message d’alerte en cas de détection d’une différence entre la signature incluse dans un paquet reçu et la signature recalculée, notamment lorsque le nombre de telles erreurs est supérieur à un seuil prédéfini. A l’issue de l’étape 260 et dans le cas où les messages reçus sont des messages compresses, le dispositif avionique 14 récepteur passe à l’étape 270 afin de décompresser les messages reçus via son module de décompression 58 et en utilisant l’inverse de l’algorithme de compression utilisé par le dispositif avionique 14 émetteur; A l’issue de l’étape 270, le dispositif avionique récepteur retourne à l’étape de réception 200 pour être prêt à recevoir de nouveaux paquets de données 32 de la part de dispositif(s) avionique(s) 14 émetteur(s).
Le dispositif avionique 14 et le procédé de transmission selon l’invention permettent alors d’améliorer significativement la bande passante du réseau dé communication 22 de par la gestion non-bloquante des acquittements 54, le protocole dé communication selon l'invention détectant en effet la perte de paquet(s) à l’aide des acquittements de paquets, mais n’attendant pas l’acquittement d’un paquet 32 précédent avant d’envoyer le paquet 32 suivant.
Autrement dit, le dispositif avionique 14 et le procédé de transmission selon l’invention permettent d’émettre de nombreux paquets 32 sans être bloqué, c’est-à-dire de manière quasi-continue, et l’utilisation de la bande passante en est alors grandement améliorée.
Cette utilisation de la bande passante est encore améliorée avec un ou plusieurs des aspects complémentaires suivants, tels que la concaténation de plusieurs messages au sein d’un unique paquet 32 tant que la taille de cette pluralité de messages est inférieure ou égale à la taille maximale prédéfinie du corps de paquet 36, et/ou l’envoi groupé d’acquittements, et/ou la compression des messages de données, ceci en complément de la gestion non-bloquante des acquittements.
La signature du message de données, unique pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet, permet d’améliorer en outre la protection des données incluses dans chaque paquet 32 transmis. Chaque signature calculée est alors une signature à usage unique, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une signature destinée à être utilisée uniquement pour ce message de données et pour ladite émission considérée. En outre, cette signature n’est pas rejouable, car même pour un message de données identique d’une émission de paquet à l’autre, la signature calculée variera, celle-ci étant unique à la fois pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet.
On conçoit ainsi que le dispositif avionique 14 et le procédé de transmission associé permettent d’améliorer les échanges de données avec un autre dispositif avionique 14, et notamment de mieux utiliser la bande passante entre deux dispositifs avioniques 14 au sein du système avionique de communication 12 selon l’invention.
Le dispositif avionique 14 et le procédé de transmission selon l’invention permettent alors de faciliter la gestion des flux de paquets 32 asynchrones dans un contexte avionique, et de préférence dans un contexte avionique certifié conforme à la norme ARINC 664.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif avionique (14), destiné à être embarqué à bord d’un aéronef (10), le dispositif avionique (14) comprenant : - un module d’émission (40) configuré pour émettre une pluralité de paquets (32) à destination d’un autre dispositif avionique (14) embarqué à bord de l’aéronef (10), chaque paquet (32) comportant un en-tête (34) et un corps de paquet (36), le corps de paquet (36) incluant au moins un message de données (38), - un module de vérification de transmission (42) configuré pour recevoir un acquittement (54) pour chaque paquet (32) émis, de la part de l’autre dispositif avionique (14) et en cas de réception dudit paquet émis (32) par l’autre dispositif avionique (14), caractérisé en ce que le module d’émission (40) est configuré pour émettre un paquet suivant (32) à destination de l’autre dispositif avionique (14) indépendamment de la réception de l’acquittement (54) pour chaque paquet précédent émis (32).
- 2. Dispositif avionique (14) selon la revendication 1, dans lequel le module d’émission (40) est configuré pour émettre un paquet suivant (32) à destination de l’autre dispositif avionique (14) en l’absence de la réception de l’acquittement (54) pour chaque paquet précédent émis (32).
- 3. Dispositif avionique (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif avionique (14) comprend un module de génération (30) configuré pour générer chaque paquet à émettre (32) avec une taille maximale prédéfinie du corps de paquet (36), et le module de génération (30) est configuré en outré pour inclure une pluralité dé messages (38) dans le corps de paquet (36) d’un unique paquet (32), tant que la taille de ladite pluralité de messages (38) est inférieure ou égale à la taillé maximale prédéfinie du corps de paquet (36).
- 4. Dispositif avionique (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif avionique (14) comprend un module de compression (44) configuré pour compresser chaque message de données (38) en un message compressé, la taille d’un message compressé étant strictement inférieure à celle du message de données (38) correspondant
- 5. Dispositif avionique (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif avionique (14) comprend un module de calcul (46) configuré pour calculer une signature unique pour chaque message de données et pour chaque émission respective de paquet (32).
- 6. Dispositif avionique (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif avionique (14) est conforme à la norme ARINC 664, et le module d’émission (40) est configuré pour émettre chaque paquet correspondant (32) selon un protocole conforme à la norme ARINC 664.
- 7. Système avionique (12) comprenant au moins deux dispositifs avioniques (14) reliés entre eux par une liaison de communication (16), caractérisé en ce qu’un dispositif avionique (14) est selon l’une quelconque dés revendications précédentes, et en ce qu’un autre dispositif avionique (14) comprend : - un module de réception (50) configuré pour recevoir des paquets émis (32), et - un module d’acquittement (52) configuré pour renvoyer au dispositif avionique (14) un acquittement (54) pour chaque paquet reçu (32).
- 8. Système avionique (12) selon la revendication 7, dans lequel le module d’acquittement (52) est configuré en outre pour renvoyer, au sein d’un unique paquet de retour (66), plusieurs acquittements (54) associés à plusieurs paquets reçus (32).
- 9. Procédé de transmission de données par un dispositif avionique (14), destiné à être embarqué à bord d’un aéronef (10), le procédé comprenant : - l'émission (140) d’une pluralité de paquets (32) à destination d’un autre dispositif avionique (14) embarqué à bord de l’aéronef (10), chaque paquet (32) comportant un entête (34) et un corps de paquet (36), le corps de paquet (36) incluant au moins un message de données (38), - la réception (150) d’un acquittement pour chaque paquet émis (32), de la part de l’autre dispositif avionique (14) et en cas de réception dudit paquet émis (32) par l’autre dispositif avionique (14), caractérisé en ce que l’émission (140) d’un paquet suivant (32) à destination de l’autre dispositif avionique (14) est indépendante de la réception (150) de l'acquittement (54) pour chaque paquet précédent émis (32).
- 10. Programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé selon la revendication précédente.
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