【摘 要】
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现代车辆不再是简单的机械设备,汽车通过连接智能手机、蓝牙、因特网等给驾驶员提升了汽车的驾驶乐趣。车载网络与外部世界之间的连接也扩大了黑客可以用来利用车载网络的安全漏洞。针对这种情况,车辆信息安全保护技术引起了研究人员的极大关注。随着汽车行业将更复杂的功能集成到车辆中,越来越多的系统由软件驱动,车内电子控制单元（ECU）数量日益增多,这就要求更快速、更可靠的车载系统。本文将针对具有更高性能的Flex
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现代车辆不再是简单的机械设备,汽车通过连接智能手机、蓝牙、因特网等给驾驶员提升了汽车的驾驶乐趣。车载网络与外部世界之间的连接也扩大了黑客可以用来利用车载网络的安全漏洞。针对这种情况,车辆信息安全保护技术引起了研究人员的极大关注。随着汽车行业将更复杂的功能集成到车辆中,越来越多的系统由软件驱动,车内电子控制单元（ECU）数量日益增多,这就要求更快速、更可靠的车载系统。本文将针对具有更高性能的FlexRay总线,提出一种基于分组型消息验证算法的安全方案。首先,本文对FlexRay总线协议的特点及其面临的安全隐患和攻击手段进行了简要的分析。并介绍了本文提出的安全框架将要用到的密钥协商策略、数据加密和消息认证方法。其次,本文选择采用有源星型拓扑结构的FlexRay总线进行研究。在密钥协商策略方面,使用ECDH-SHA-3算法验证每个子节点的合法并将通过验证的子节点分发通信密钥;通信过程中使用简化型的AES-128加密算法对传输的数据进行加密;在消息认证阶段,考虑到在实际应用环境中,车载ECU存储和计算能力不足、节点带宽有限。为了减少资源的浪费并给ECU在一个周期内执行其他任务留出足够的时间,本文使用一种分组型的消息认证分配方法即三个时隙用公用一个消息认证码来确保实时数据的完整性和新鲜性。搭配整合以上模块后,实现通信节点安全收发数据。最后,为了验证本文提出安全方案的可行性,在软件方面,本文利用Network Designer.FlexRay构建网络数据库,并使用CANoe.FlexRay结合CANcase XL和VN8900网络接口,实时观测ECU之间的安全通信情况。在硬件方面,本文使用基于飞思卡尔公司生产的MC9S12XF512 FlexRay开发板模拟真实车辆环境下的线控系统。并在Codewarrior IDE环境下,将安全方案软件编码实现并下载到开发板中。实验表明,本文不仅将加解密速度分别提高了26%和30%,并将带宽减少为原先的25%。
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