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车载以太网物理层互操作性测试研究

汽车电器 2024年第5期 78-80页

作者：姬楠谷原野王邵龙孙运玺一汽奔腾汽车股份有限公司吉林长春130000

文章主要介绍车载以太网物理层互操作性测试,首先详细描述TC8规范对车载以太网物理层互操作性测试的要求,然后分别对互操作性测试3部分的基本原理进行说明,进一步阐述测试目的、测试方法和测试要点。文章研究的目的是为车载以太网控制... 详细信息

文章主要介绍车载以太网物理层互操作性测试,首先详细描述TC8规范对车载以太网物理层互操作性测试的要求,然后分别对互操作性测试3部分的基本原理进行说明,进一步阐述测试目的、测试方法和测试要点。文章研究的目的是为车载以太网控制器的开发和测试验证工作提供指导。

关键词：车载以太网物理层互操作性测试

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基于车载以太网的HIL实时仿真测试平台的研究及应用

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汽车电器 2024年第1期 73-77,80页

作者：任勇张文平王涛李小燕福田戴姆勒汽车有限公司北京怀柔101400 北京石墨烯研究院北京海淀100094

利用以太网配置工具生成同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信的Simulink模型服务接口,采用MATLAB软件创建HIL仿真模型,应用Python语言开发支持车载以太网DoIP诊断的上位机,并基于Dspace实时仿真平台搭建HIL实时仿真测试平台。结果表明:... 详细信息

利用以太网配置工具生成同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信的Simulink模型服务接口,采用MATLAB软件创建HIL仿真模型,应用Python语言开发支持车载以太网DoIP诊断的上位机,并基于Dspace实时仿真平台搭建HIL实时仿真测试平台。结果表明:该平台可以模拟基本驾驶操作测试,同时支持CAN/CANFD通信和SOME/IP通信测试,并可以对车载以太网报文进行E2E校验;利用诊断上位机可以进行CAN/CANFD通信和DoIP通信的UDS诊断操作。

关键词： HIL仿真测试车载以太网 SOME/IP DoIP 车载以太网E2E校验

基于可变增益PID控制器的车载以太网时钟同步算法研究

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仪表技术 2024年第3期 37-41,46页

作者：石志远吴刚石春秦琳琳中国科学技术大学自动化系安徽合肥230027

在车载以太网中,电机力矩、碰撞检测等控制类或关键突发信息的通信,由于其实时性要求比较高,需要借助时间敏感网络(Time Sensitive Net,TSN)协议,特别是流预留等机制来确保实时性或带宽,而要实现这些协议,网络节点间的高精度时钟同步是... 详细信息

在车载以太网中,电机力矩、碰撞检测等控制类或关键突发信息的通信,由于其实时性要求比较高,需要借助时间敏感网络(Time Sensitive Net,TSN)协议,特别是流预留等机制来确保实时性或带宽,而要实现这些协议,网络节点间的高精度时钟同步是基础。通过设计基于根轨迹的PID控制器,对运行在从时钟节点上的时钟同步过程进行控制,并对控制器增益系数进行基于误差变化的自适应处理。实验结果表明,与未采用增益系数环节的控制器相比,采用自适应增益系数调整的控制器在同步过程的稳态误差绝对值均值降低了45%,稳态误差标准差降低了41%;与采用较小增益系数相比,采用自适应增益系数调整的同步过程在稳态过渡过程时间上降低了75%。实验结果证实了该方案可以有效平衡同步过程的稳态过渡过程时间和稳态同步精度。

关键词：时间敏感网络车载以太网时钟同步可变增益PID

基于车载以太网DoIP协议的研究及其在商用车中的应用

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汽车电器 2024年第2期 33-36,40页

作者：任勇张文平王涛李小燕杨永智福田戴姆勒汽车有限公司北京101400 北京石墨烯研究院北京100094

由于汽车智能化、网联化的进一步发展,车载以太网在汽车领域得到越来越广泛的应用。目前乘用车已经逐步采用UDS on DoIP技术方案,国内未见商用车采用UDS on DoIP技术的报道。文章主要介绍DoIP数据格式和诊断流程,并着重介绍在商用车领... 详细信息

由于汽车智能化、网联化的进一步发展,车载以太网在汽车领域得到越来越广泛的应用。目前乘用车已经逐步采用UDS on DoIP技术方案,国内未见商用车采用UDS on DoIP技术的报道。文章主要介绍DoIP数据格式和诊断流程,并着重介绍在商用车领域基于DoIP诊断路由应用及测试、刷写应用及测试和UDS诊断测试。

关键词：车载以太网 DoIP 路由刷写诊断测试

基于车载以太网SOME/IP协议的研究及其在商用车中的应用

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汽车电器 2024年第5期 47-50页

作者：任勇刘康王静王涛李小燕北京福田戴姆勒汽车有限公司北京怀柔101400

由于汽车智能化、网联化的进一步发展,车载以太网不仅在乘用车领域得到了越来越广泛的应用,而且在商用车领域也逐步得到了应用。目前国内乘用车已经逐步采用SOME/IP的通信方案,商用车采用SOME/IP通信技术的报道较少。本文主要介绍SOME/I... 详细信息

由于汽车智能化、网联化的进一步发展,车载以太网不仅在乘用车领域得到了越来越广泛的应用,而且在商用车领域也逐步得到了应用。目前国内乘用车已经逐步采用SOME/IP的通信方案,商用车采用SOME/IP通信技术的报道较少。本文主要介绍SOME/IP数据格式和通信机制,并着重介绍在OTA升级中的应用、SOME/IP的测试内容及相关测试实例。

关键词：车载以太网 SOME/IP 协议测试 OTA

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基于车载以太网的刷写过程问题故障诊断案例

汽车电器 2024年第4期 85-88页

作者：王郁森刘亚非刘昌灵刘珂李佳明章宇静浙江吉润汽车有限公司浙江宁波315000

随着车载以太网的逐渐普及,应用场景也越来越多。在主机厂,总装线体会在电检工位进行诊断、刷写、检测、维修。售后市场也会存在检测、维修,呈现多种多样的故障类型。文章通过借用Wireshark的TCP分析器跟踪每个TCP会话的状态,对TCP数据... 详细信息

随着车载以太网的逐渐普及,应用场景也越来越多。在主机厂,总装线体会在电检工位进行诊断、刷写、检测、维修。售后市场也会存在检测、维修,呈现多种多样的故障类型。文章通过借用Wireshark的TCP分析器跟踪每个TCP会话的状态,对TCP数据包常见问题结构进行剖析。

关键词：车载以太网刷写诊断测试

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车载以太网诊断协议的模糊测试技术研究

车载以太网诊断协议的模糊测试技术研究

作者：李静茹厦门理工学院

学位级别：硕士

近年来,采用以太网技术实现车载高带宽通信成为汽车工业界关注的热门话题。其中,面向新一代汽车电子电气架构的车载以太网诊断协议DoIP(Diagnostic communication Over Internet Protocol)可提供点对点、多对一、一对多的远程诊断和整... 详细信息

近年来,采用以太网技术实现车载高带宽通信成为汽车工业界关注的热门话题。其中,面向新一代汽车电子电气架构的车载以太网诊断协议DoIP(Diagnostic communication Over Internet Protocol)可提供点对点、多对一、一对多的远程诊断和整车刷写等便利服务,并大幅提升车辆刷写速度。因此,各大整车厂和零部件供应商都开始着重推进DoIP协议的开发和应用。与此同时,汽车的网联化发展不可避免地给车载网络协议带来了潜在的网络安全风险,若不能确保DoIP协议在应用时的安全性,将给驾乘人员带来极大的安全隐患。因此,DoIP协议的安全测试技术研究具有十分重要的现实意义。现有的模糊测试器对DoIP协议进行漏洞检测及挖掘时,大多采用随机变异的模糊变异策略生成大量低质量的测试用例,因此漏洞挖掘的效率低下,且对车载设备的计算资源要求较高。为改善上述问题,本文对模糊测试器中的数据生成模块进行优化。提出基于“协议测试场景安全元素”和“协议报文字段语义信息”结合的二维权重的模糊变异策略,以缩减模糊变异空间的同时提高生成测试用例的质量。然后,根据DoIP协议的状态转换情况,构建协议状态图。采用深度优先搜索算法对协议状态图进行遍历测试,以进一步减少模糊测试用例集的生成规模,提高模糊测试性能。基于上述工作,本文在现有模糊测试框架的基础上,实现了模糊测试器Shrike。最后,针对DoIP协议特性和DoIP服务端部署环境采取适合的测试执行和异常监控方式,调整DoIP模糊测试方案。在同等测试条件环境下,通过将模糊器Peach、原模糊测试框架Boofuzz和Shrike分别部署在Vmware虚拟机中的DoIP协议服务端程序进行漏洞检测及挖掘,对比分析表明Shrike通过更少数量的测试用例实现了更高的漏洞挖掘效率。从而验证了本文所提出的模糊变异策略的优异性。

关键词：车载以太网 DoIP协议网络信息安全模糊测试漏洞挖掘

车载以太网系统SOME/IP协议的安全性分析研究

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车载以太网系统SOME/IP协议的安全性分析研究

作者：唐锐兰州理工大学

学位级别：硕士

随着新一代智能汽车和网络的紧密结合,车载设备之间的数据通信变得越来越频繁和复杂,功能需求不断攀升。传统总线系统逐渐难以满足服务要求,为了解决传输速度慢而造成的影响,将成熟的以太网技术加入汽车系统中已然成为必然趋势。车载以... 详细信息

随着新一代智能汽车和网络的紧密结合,车载设备之间的数据通信变得越来越频繁和复杂,功能需求不断攀升。传统总线系统逐渐难以满足服务要求,为了解决传输速度慢而造成的影响,将成熟的以太网技术加入汽车系统中已然成为必然趋势。车载以太网已被证实具有很高的传输速率、实时性、灵活性和低廉成本等特点,目前正逐步补充和取代以往的总线系统。基于IP的可扩展面向服务的中间件(Scalable service-Oriented Middleware over IP,SOME/IP)是具有代表性的车载以太网应用层协议,因为其面向服务的中间件特性,能满足大部分车载以太网的服务需求,且兼容性较强,适用于多种平台,所以被广泛应用于汽车行业中。然而,近几年的研究表明,SOME/IP协议存在诸多安全漏洞,很容易受到恶意网络攻击。目前国内外的研究主要集中于如何增加安全属性和安全证明,没有从根本上的内部机制考虑。本文以SOME/IP和SOME/IP服务发现(SOME/IP Service Discovery,SOME/IPSD)的安全性为研究对象,结合着色Petri网(Colored Petri Nets,CPN)理论,将抽象化的协议交互描述转化为直观的可视化图形。在通信信道中加入优化DolevYao攻击者模型,对协议进行安全评估。最后,根据两个协议的漏洞情况,分别提出安全加固方案和安全保护方案,通过分析,本文方案在满足安全性的同时还能保持性能稳定。具体的研究内容如下:1.依据车载以太网SOME/IP的协议规范,构建层次化CPN模型。引入一种拆解、合并优化后的Dolev-Yao攻击者模型,对协议进行安全评估。该方案使攻击者模型具有更加强大的攻击能力,并将模型中的变迁和库所的数量大幅度减少,缩减其状态空间。下一步利用状态空间和CPN函数式编程语言(Meta Language,ML)分析模型的一致性、有效性以及原语的正确性。接着对安全性进行验证分析,找出协议的安全漏洞。2.针对SOME/IP协议存在的安全漏洞,提出一种协议安全加固方案。该方案通过加入新的认证步骤,保证密钥分发的正确和安全性。同时有效的时间戳和随机数能保证消息的实时性和不可篡改性。接着对改进方案的有效性进行验证,通过分析,方案能安全有效的提升协议的安全性能。最后基于总线开发环境工具(Controller Area Network open environment,CANoe)模拟真实的车载以太网环境,对设计的安全方案进行模拟仿真实验,并进行性能分析。3.为了保障SOME/IP协议传输,本文为SOME/IP-SD协议设计一种有效的安全保护方案。在该方案中,轻量化的数字签名机制能保障消息的安全性,减小窃听、截获的风险,Hash数和新鲜度值能保证消息的正确和实时属性。经过评估模型的深度安全测试和性能分析,该方案不但能确保相应的安全属性,同时具有很强的性能。

关键词：车载以太网 SOME/IP协议 CPN Tools Dolev-Yao 形式化分析

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车载以太网的高效率网络安全技术研究

车载以太网的高效率网络安全技术研究

作者：李嘉铭延边大学

学位级别：硕士

在过去的几十年中,随着人们对汽车性能、系统响应的灵敏程度以及汽车寿命的需求,各大汽车厂商开始顺应市场需求开发了数据总线技术,逐渐的研发出诸如CAN、LIN、MOST、Flex Ray等现场总线。但随着汽车总线网络的高速发展,人们对于汽车驾... 详细信息

在过去的几十年中,随着人们对汽车性能、系统响应的灵敏程度以及汽车寿命的需求,各大汽车厂商开始顺应市场需求开发了数据总线技术,逐渐的研发出诸如CAN、LIN、MOST、Flex Ray等现场总线。但随着汽车总线网络的高速发展,人们对于汽车驾驶品质和娱乐功能需求不断增长,新兴的车载功能给驾驶员带来方便的同时也增加了总线的负载,传统的车载网络总线已经不能满足车载功能对于带宽的需求,这时具有高带宽和低延时等优势的车载以太网的出现,迅速被应用到车载总线网络之中,提高了汽车的舒适性和可靠性。随着车载以太网的引入,汽车与外部的通信越来越频繁,汽车面临的风险也显著增加,因此必须重视车载总线的网络安全问题。所以本文分析了车载以太网和各种加密认证算法的特性,提出一种高效率的车载以太网网络安全方案,在满足车载以太网总线实时性的前提下,进一步提高车载以太网的安全。首先,针对车载以太网的应用趋势,本文设计搭建了以车载以太网为主干网络的车载多媒体系统和车载控制系统。通过车载以太网来传输车辆的行车影像和娱乐视频,同时传输汽车制动信号、油门信号、灯光信号等控制信息,搭建出可行和可靠的基础实验环境。其次,为了设计出高效率的安全方案,本文对AES-128加密算法和MD5认证算法改进,同时将改进后的AES-128算法与ECC算法相结合,提出AESECC混合加密机制。改进后的AES-128加密算法与输出值为64bit的MD5认证算法结合使用来保证车载多媒体系统的安全,采用混合加密机制来保障车载控制系统的安全。最后,在***平台上搭建出车载以太网的网络拓扑架构,验证所设计汽车的制动、油门、车灯和视频播放等功能,设计的功能均能正常流畅运行,并且信号传输互不干扰。同时对改进的算法进行性能测试,经过对比改进后的AES-128算法比原算法效率提升了15%左右,MD5算法的认证效率比传统MD5算法提高一倍,安全性也有所提高。混合加密机制结合了改进后AES-128算法和ECC算法的优点,对比两种算法在安全性和效率上都有明显优势。并把高效率的安全方案应用于车载以太网网络中,并采用攻击实验,系统都能够识别攻击并进行下一步操作。实验结果表明,车载多媒体系统采用的改进后AES-128算法和改进后MD5算法结合的安全方案,在保证车载总线网络实时性的同时,也能确保车载以太网多媒体数据的通信安全。针对车载控制系统采用混合加密机制的安全方案,在保证车载以太网控制信息传输满足网络时延的同时,能有效保障数据的通信安全。对不同安全需求的系统应用更适配的网络安全方案也能有效的降低网络负载,从而进一步提高车载以太网的主动网络安全性能。

关键词：车载以太网主动网络安全网络入侵数据加密 CANoe