WO2017016707A1 - Verfahren und vorrichtung zum austausch von daten mit der steuerelektronik eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum austausch von daten mit der steuerelektronik eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2017016707A1
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motor vehicle
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control electronics
transmission
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Claus RITTER
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • H04W4/48—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P] for in-vehicle communication

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for exchanging data
  • the legally prescribed OBD2 interface is suitable for emission-related systems.
  • This interface can be used as a diagnostic access point to read data (such as the current mileage) from the vehicle while driving and / or at standstill of the vehicle and, for example, via the mobile network, forward for further processing, storage and / or visualization ,
  • data such as the current mileage
  • a method for data transmission between a communication device and control electronics of a motor vehicle comprises analyzing the data to be transmitted from the motor vehicle to the communication device and preventing data containing unauthorized ("forbidden") elements from be transferred to the control electronics of the motor vehicle.
  • a communication device which is adapted to transmit data to an electronic control unit of a motor vehicle, comprises a monitoring device, which is formed between the communication device and the control electronics of the
  • the monitoring device may be implemented in hardware and / or software not interruptible functionally arranged between the actual communication controller of the communication device, on which an application software with different diagnostic protocols is executed, and the data interface of the vehicle electronics.
  • the monitoring device is to be implemented according to the ASIL level to be achieved, for example, IS026262.
  • diagnostic methods not developed according to ASIL can thus be used in the communication device, in particular an "aftermarket dongle".
  • the invention opens up the possibility of selling communication devices, in particular "aftermarket dongles", even in an environment in which the higher application layers, for example by means of WLAN or Bluetooth, are connected via third-party providers without reducing security.
  • embodiments of the invention include interrupting the data transfer before transferring unauthorized elements. In this way, the transmission of unauthorized elements can be reliably prevented.
  • the transmission of unauthorized elements is blocked in particular independently of the function of the communication controller. As a result, malfunctions of the communication controller are reliably protected.
  • the monitoring device allows only read commands from the communication device to be transmitted to the control electronics of the motor vehicle. Control and write commands that are too insecure
  • the method comprises identifying the protocol underlying the data transmission. In this way, a secure and reliable data transmission can be ensured for a large number of transmission protocols. In particular, unauthorized blocking of permitted elements and / or undesired transfer of unauthorized elements can be reliably prevented.
  • the monitoring device comprises a memory device in which communication patterns as well as allowed and unauthorized elements of various transmission protocols are stored. The stored communication patterns, the allowed and the non-allowed elements can then be compared with elements of the data to be transmitted in order to recognize the protocol underlying the data transmission and to identify permitted and unauthorized elements.
  • the data transmission between the communication device and the control electronics of the motor vehicle can take place in particular via an OBD2 interface. In this way, the process and the
  • Communication device can be used regardless of manufacturer.
  • the figure shows a schematic representation of an embodiment of a communication device 10, which is connected via a, usually multi-pole, data cable 8 with the control electronics 4 of a motor vehicle 2.
  • the data cable 8 is connected in particular to an OBD2 interface 6 of the control electronics 4.
  • the data transmission can also take place via another wired or wireless interface 6.
  • the communication device 10 is shown in the figure outside the vehicle 2 for clarity. However, during operation the communication device 10 can also be arranged in the vehicle 2, in particular in the engine compartment or in the passenger compartment of the vehicle 2. Thus, the data cable 8 or the distance to be bridged wirelessly can be kept short.
  • the communication device 10 comprises a communication controller 14 which is designed for communication with the control electronics 4 of the motor vehicle 2.
  • the communication device 10 also includes a monitoring device 12, which is functionally arranged between the communication controller 14 and the control electronics 4 of the motor vehicle 2.
  • the monitoring device 12 is designed to monitor the data transmission between the communication controller 14 and the control electronics 4 of the motor vehicle 2.
  • the monitoring device 12 may be formed in hardware and / or in software.
  • the monitoring device 12 is implemented in such a way that it functions independently of the communication controller 14 in order to be able to operate in the same way - -
  • the monitoring device 12 analyzes in operation between the
  • Communication controller 14 and the control electronics 4 of the motor vehicle 2 transmitted data to identify prohibited and / or allowed elements contained in the data to be transmitted.
  • the monitoring device 12 may in particular be designed so that it is able to detect the communication protocol used for data transmission.
  • the monitoring device 12 may in particular be designed or connected to a memory device 16 in which communication patterns of various transmission protocols, permitted and / or prohibited elements are stored.
  • the permitted and / or forbidden elements stored in the monitoring device 12 may in particular be assigned to one of the transmission protocols.
  • the transmission protocol used for the current data transfer can be recognized and identified by the monitoring device 12.
  • Permitted elements which are detected in the data to be transmitted are transmitted to the control electronics 4 of the motor vehicle 2.
  • Blocking the data transfer may be limited to not transferring the prohibited elements.
  • the communication between the communication device 10 and the control electronics 4 of the motor vehicle 2 is completely stopped as soon as a prohibited element has been detected.
  • the monitoring device 12 may allow the transmission of these ("unknown") elements, that is, all elements not known to be prohibited are transmitted ,

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Abstract

Eine Kommunikationsvorrichtung (10), die ausgebildet ist, Daten an eine Steuerelektronik (4) eines Kraftfahrzeugs (2) zu übertragen, umfasst eine Überwachungsvorrichtung (12), die ausgebildet ist, Daten, die zwischen der Kommunikationsvorrichtung (10) und der Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu übertragen sind, zu analysieren und das Übertragen von Daten, die nichterlaubte Elemente enthalten, an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu verhindern.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum Austausch von Daten mit der Steuerelektronik eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austauschen von
Daten mit der Steuerelektronik eines Kraftfahrzeugs.
Insbesondere durch die fortschreitende Vernetzung von Kraftfahrzeugen über das Internet werden zunehmend neue Anwendungen geschaffen, für die eine immer größere Menge an Informationen aus dem Kraftfahrzeug, insbesondere seiner Steuerelektronik, erforderlich ist.
Als generischer, herstellerübergreifender Datenzugriffspunkt bietet sich die für abgasrelevante Systeme gesetzlich vorgeschriebene OBD2-Schnittstelle an.
Diese Schnittstelle kann als Diagnosezugriffspunkt verwendet werden, um im Fahrbetrieb und/oder im Stillstand des Fahrzeugs Daten (wie z. B. den aktuellen Kilometerstand) aus dem Fahrzeug auszulesen und, beispielsweise über das Mobilfunknetz, zur weiteren Verarbeitung, Speicherung und/oder Visualisierung weiterzuleiten. Ein möglicher Anwendungsfall ist ein vollautomatisches Fahrtenbuch.
Ein solches, beispielsweise an der OBD2-Schnittstelle betriebenes, Gerät, das im Fahrbetrieb und/oder im Stillstand des Fahrzeugs Daten aus der Steuerelektronik des Fahrzeugs liest, wird auch als "Aftermarket-Dongle" bezeichnet.
Beim Auslesen trivialer Informationen, wie z. B. des aktuellen Kilometerstandes, aus dem Fahrzeug müssen keine besonderen Sicherheitsbetrachtungen durchgeführt werden.
Eine unbeabsichtigte und/oder fehlerhafte, z. B. durch eine Fehlfunktion der Software oder eine Fehlbedienung eines Benutzers verursachte, Ansteuerung eines ESP-Systems, das u.a. Einfluss auf die Bremse hat, ist dagegen in einer Fahrsituation sehr gefährlich. - -
Bei komplexeren Anwendungen erreicht man daher schnell höhere Sicherheitsniveaus, wie sie beispielsweise als„ASIL-Level" in der IS026262 definiert sind. Die Kommunikation mit der Fahrzeugelektronik muss daher technisch dementsprechend abgesichert werden.
Es gibt insbesondere Anwendungsbereiche, in denen es wünschenswert ist, sicherzustellen, dass nur Daten aus dem Fahrzeug ausgelesen, aber keine Schreib- und Steuerbefehle an das Fahrzeug übertragen werden können. Ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Kommunikationsvorrichtung und einer Steuerelektronik eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst, die von dem Kraftfahrzeug an die Kommunikationsvorrichtung zu übertragenen Daten zu analysieren und zu verhindern, dass Daten, die nicht-erlaubte („verbotene") Elemente enthalten, an die Steuerelektro- nik des Kraftfahrzeugs übertragen werden.
Eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die ausgebildet ist, Daten an eine Steuerelektronik eines Kraftfahrzeugs zu übertragen, umfasst eine Überwachungsvorrichtung, die ausgebildet ist, die zwischen der Kommunikationsvorrichtung und der Steuerelektronik des
Kraftfahrzeugs zu übertragenen Daten zu analysieren und zu verhindern, dass Daten, die nicht-erlaubte („verbotene") Elemente enthalten, an die Steuerelektronik des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Die Überwachungsvorrichtung kann in Hardware und/oder als Software implementiert sein. Sie ist unumgehbar und nicht unterbrechbar funktional zwischen dem eigentlichen Kommunikationscontroller der Kommunikationsvorrichtung, auf dem eine Applikationssoftware mit verschiedenen Diagnoseprotokollen ausgeführt wird, und der Daten-Schnittstelle der Fahrzeugelektronik angeordnet. Die Überwachungsvorrichtung ist beispielsweise IS026262 konform dem zu erreichenden ASIL-Level entsprechend zu implementieren.
Auch nicht nach ASIL entwickelte Diagnoseverfahren können so in der Kommunikationsvorrichtung, insbesondere einem "Aftermarket-Dongle", eingesetzt wer- den. Zusätzlich eröffnet die Erfindung die Möglichkeit, Kommunikationsvorrichtungen, insbesondere "Aftermarket-Dongles", auch in einem Umfeld zu verkaufen in dem die höheren Applikationsschichten, z.B. mittels WLAN oder Bluetooth, über Drittanbieter angebunden werden, ohne die Sicherheit zu reduzieren. - -
Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen insbesondere, die Datenübertragung zu unterbrechen, bevor nicht-erlaubte Elemente übertragen werden. Auf diese Weise kann die Übertragung nicht-erlaubter Elemente zuverlässig verhin- dert werden.
Die Übertragung nicht-erlaubter (verbotener) Elemente, insbesondere von Steuer- und/oder Schreibbefehlen, an die Fahrzeugelektronik, die unsichere Betriebszuständen des Fahrzeugs zur Folge haben können, wird so zuverlässig verhindert.
Gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Übertragung nicht-erlaubter Elemente insbesondere unabhängig von der Funktion des Kommunikationscontrollers blockiert. Dadurch sind auch Fehlfunktionen des Kommunikations- Controllers zuverlässig abgesichert.
In einer Ausführungsform erlaubt die Überwachungsvorrichtung, nur Lesekommandos von der Kommunikationsvorrichtung an die Steuerelektronik des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Steuer- und Schreibbefehle, die zu unsicheren
Betriebszuständen des Fahrzeugs führen können, werden so zuverlässig blockiert.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, das der Datenübertragung zu Grunde liegende Protokoll zu erkennen. Auf diese Weise kann für eine Vielzahl von Übertragungsprotokollen eine sichere und zuverlässige Datenübertragung gewährleistet werden. Insbesondere können ein unberechtigtes Blockieren erlaubter Elemente und/oder ein unerwünschtes Übertragen nicht-erlaubter Elemente zuverlässig verhindert werden. In einer Ausführungsform umfasst die Überwachungsvorrichtung eine Speichervorrichtung, in der Kommunikationsmuster sowie erlaubte und nicht-erlaubte Elemente verschiedener Übertragungsprotokolle gespeichert sind. Die gespeicherten Kommunikationsmuster, die erlaubten und die nicht-erlaubten Elemente können dann mit Elementen der zu übertragenen Daten verglichen werden, um das der Datenübertragung zu Grunde liegende Protokoll zu erkennen sowie erlaubte und nicht-erlaubte Elemente zu identifizieren. - -
Die Datenübertragung zwischen der Kommunikationsvorrichtung und der Steuerelektronik des Kraftfahrzeugs kann insbesondere über eine OBD2- Schnittstelle erfolgen. Auf diese Weise können das Verfahren und die
Kommunikationsvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung herstellerunabhängig eingesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figur näher erläutert.
Figurenbeschreibung
Die Figur zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Kommunikationsvorrichtung 10, die über ein, in der Regel mehrpoliges, Datenkabel 8 mit der Steuerelektronik 4 eines Kraftfahrzeugs 2 verbunden ist. Das Datenkabel 8 ist insbesondere mit einer OBD2-Schnittstelle 6 der Steuerelektronik 4 verbunden. Die Datenübertragung kann auch über eine andere drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle 6 erfolgen.
Die Kommunikationsvorrichtung 10 ist in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit außerhalb des Fahrzeugs 2 gezeigt. Die Kommunikationsvorrichtung 10 kann im Betrieb jedoch auch im Fahrzeug 2, insbesondere im Motorraum oder im Fahrgastraum des Fahrzeugs 2 angeordnet sein. So können das Datenkabel 8 bzw. die drahtlos zu überbrückende Distanz kurz gehalten werden.
Die Kommunikationsvorrichtung 10 umfasst einen Kommunikationscontroller 14, der zur Kommunikation mit der Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet ist.
Die Kommunikationsvorrichtung 10 umfasst darüber hinaus eine Überwachungsvorrichtung 12, die funktional zwischen dem Kommunikationscontroller 14 und der Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist. Die Überwachungsvorrichtung 12 ist ausgebildet, die Datenübertragung zwischen dem Kommunikationscontroller 14 und der Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 zu überwachen.
Die Überwachungsvorrichtung 12 kann in Hardware und/oder in Software ausgebildet sein. Die Überwachungsvorrichtung 12 ist so implementiert, dass sie unabhängig von dem Kommunikationscontroller 14 funktioniert, um auch bei einer - -
Fehlfunktion des Kommunikationscontrollers 14 zuverlässig arbeiten und einen unerwünschten Datentransfer sicher blockieren zu können.
Die Überwachungsvorrichtung 12 analysiert im Betrieb die zwischen dem
Kommunikationscontroller 14 und der Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 übertragenden Daten, um verbotene und/oder erlaubte Elemente, die in den zu übertragenden Daten enthalten sind, zu identifizieren. Dazu kann die Überwachungsvorrichtung 12 insbesondere so ausgebildet sein, dass sie in der Lage ist, das zur Datenübertragung verwendete Kommunikationsprotokoll zu erken- nen.
Die Überwachungsvorrichtung 12 kann insbesondere mit einer Speichervorrichtung 16 ausgebildet oder verbunden sein, in der Kommunikationsmuster verschiedener Übertragungsprotokolle, erlaubte und/oder verbotene Elemente ge- speichert sind. Die in der Überwachungsvorrichtung 12 gespeicherten erlaubten und/oder verbotenen Elemente können dabei insbesondere einem der Übertragungsprotokolle zugeordnet sein.
Durch Vergleichen der zu übertragenen Daten mit Kommunikationsmustern, die in der Speichervorrichtung 16 gespeichert sind, kann das für die aktuelle Datenübertragung verwendete Übertragungsprotokoll von der Überwachungsvorrichtung 12 erkannt und identifiziert werden.
Durch Vergleichen der zu übertragenen Daten mit den in der Speichervorrichtung 16 für das jeweilige Kommunikationsprotokoll gespeicherten erlaubten und/oder verbotenen Elemente können diese von der Überwachungsvorrichtung 12 zuverlässig identifiziert werden.
Erlaubte Elemente, die in den zu übertragenen Daten erkannt werden, werden an die Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 übertragen.
Werden in den zu übertragenen Daten verbotene Elemente erkannt, wird ihre Übertragung an die Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 blockiert. Zusätzlich kann ein Signal ausgegeben werden, dass dem Anwender signalisiert, dass die Datenübertragung blockiert worden ist. - -
Das Blockieren der Datenübertragung kann sich auf das Nicht-Übertragen der verbotenen Elemente beschränken. In einer alternativen Ausführungsform wird die Kommunikation zwischen der Kommunikationsvorrichtung 10 und der Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeug 2 vollständig abgebrochen, sobald ein verbotenes Element erkannt worden ist.
Um die Sicherheit zu erhöhen kann in diesem Fall auch ein Neustart der Datenübertragung für einen vorgegebenen Zeitraum blockiert werden. Die vorgegebene Blockadezeit kann mit jedem Fall einer versuchten Übertragung verbotener Elemente erhöht werden. Dadurch wird ein gezielter Angriff auf die Steuerelektronik 4 des Kraftfahrzeugs 2 erschwert.
Werden zu übertragene Element erkannt, die weder als erlaubt, noch als verboten erkannt werden, so kann die Überwachungsvorrichtung 12 in einem ersten Betriebsmodus geringer Sicherheit die Übertragung dieser („unbekannten") Elemente erlauben. Das heißt, alle nicht als verboten bekannten Elemente werden übertragen.
In einem zweiten Betriebsmodus erhöhter Sicherheit wird die Übertragung solcher unbekannten Elemente blockiert. Das heißt, im zweiten Betriebsmodus erhöhter Sicherheit werden nur Elemente übertragen, die ausdrücklich als erlaubt identifiziert worden sind.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Datenübertragung zwischen einer Steuerelektronik (4) eines Kraftfahrzeugs (2) und einer Kommunikationsvorrichtung (10), wobei das Verfahren umfasst,
Daten, die zwischen der Kommunikationsvorrichtung (10) und der Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu übertragen sind, zu analysieren; und die Übertragung von Daten, die nicht-erlaubte Elemente enthalten, an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren umfasst, das Übertragen von Daten an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu unterbrechen, bevor nicht-erlaubte Elemente übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren nur das Übertragen von Lesekommandos von der Kommunikationsvorrichtung (10) an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) erlaubt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, das der Übertragung der Daten zu Grunde liegende Protokoll zu identifizieren.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Übertragen der Daten über eine OBD2-Schnittstelle (6) erfolgt.
6. Kommunikationsvorrichtung (10), die ausgebildet ist, Daten an eine Steuerelektronik (4) eines Kraftfahrzeugs (2) zu übertragen, wobei die Kommunikationsvorrichtung (10) eine Überwachungsvorrichtung (12) umfasst, die ausgebildet ist:
Daten, die zwischen der Kommunikationsvorrichtung (10) und der Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu übertragen sind, zu analysieren; und das Übertragen von Daten, die nicht-erlaubte Elemente enthalten, an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu verhindern.
7. Kommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei die Überwachungsvorrichtung (12) ausgebildet ist, das Übertragen von Daten zwischen der Kommunikationsvorrichtung (10) und der Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu unterbrechen, bevor nicht-erlaubte Elemente übertragen werden.
8. Kommunikationsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Überwachungsvorrichtung (12) eingerichtet ist, nur das Übertragen von Lesekommandos von der Kommunikationsvorrichtung (10) an die Steuerelektronik (4) des Kraftfahrzeugs (2) zu erlauben.
9. Kommunikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Überwachungsvorrichtung (12) eingerichtet ist, das der Übertragung der Daten zu Grunde liegende Protokoll zu erkennen.
10. Kommunikationsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Kommunikationsvorrichtung (10) eingerichtet ist, die Daten über eine OBD2-Schnittstelle (6) zu übertragen.
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