DE102009010523A1

DE102009010523A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009010523A1
Application number: DE200910010523
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Daginnus; Thomas Dr. Harbich; Viktor Dr. Bunimov
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-08-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Steuergerät (11) und mit einem zweiten Steuergerät (12), das mittels eines Bussystems (10) mit dem ersten Steuergerät (11) verbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug (1) ein Kryptografie-Modul (9) zur Konvertierung zumindest einer über das Bussystem (10) gesendeten Nachricht (41) in eine Pseudozufallszahl (50) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft die Nutzung kryptografischer Verfahren für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Steuergerät und mit zumindest einem zweiten Steuergerät, das mittels eines Bussystems (des Kraftfahrzeuges) mit dem ersten Steuergerät verbunden ist.
Die Kryptografie findet mehr und mehr Anwendung in Kraftfahrzeugen. Dabei werden kryptografische Verfahren im Komponentenschutz, bei der Wegfahrsperre oder Tuningerkennung eingesetzt. Es wird erwartet, dass kryptografische Verfahren zudem zur Absicherung der Software, Lizenzen (Aktivierung von Funktionen), Codierungen, Parametrisierungen, zum Schutz gegen Manipulationen und zur Absicherung der sicherheitsrelevanten (Safety) Funktionen wachsende Bedeutung erlangen werden.
Viele kryptografische Verfahren benötigen Zufallszahlen, wie z. B. Challenge-Response-Protokolle. Es gibt mehrere Möglichkeiten, Zufallszahlen bzw. Pseudozufallszahlen in Rechnersystemen zu erzeugen. Die zwei am meisten verbreiteten sind die Erzeugung der Pseudozufallszahlen durch die Digitalisierung des elektro-magnetischen Rauschens eines Kondensators und die Software-Implementierung eines Zufallszahlgenerators, bei der als Initialisierungssequenz das genaue Datum und die Uhrzeit dienen. Beide Methoden benötigen spezielle Hardware und erhöhen daher die Teilekosten. Dies hat auch darin seine Ursache, dass die meisten im Fahrzeug befindlichen Steuergeräte keinen Uhrbaustein besitzen. Darüber hinaus muss ein solcher Baustein batterie-gepuffert sein. Der Einbau der speziellen Hardware für die Digitalisierung des elektromagnetischen Rauschens führt ebenfalls zur Erhöhung der Teilekosten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kosten für den Einsatz kryptografischer Verfahren in Kraftfahrzeugen zu senken.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Steuergerät und mit zumindest einem zweiten Steuergerät gelöst, das mittels eines Bussystems (des Kraftfahrzeuges) mit dem ersten Steuergerät verbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug ein Kryptografie-Modul zur Konvertierung zumindest einer über das Bussystem gesendeten Nachricht in eine Pseudozufallszahl aufweist, oder wobei das Kraftfahrzeug ein Kryptografie-Modul zur Bildung eines Strings aus einer ersten über das Bussystem gesendete Nachricht und zumindest einer zweiten über das Bussystem gesendete Nachricht und zur Konvertierung des Strings in eine Pseudozufallszahl aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Kryptografie-Modul datentechnisch an das Bussystem angekoppelt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die erste über das Bussystem gesendete Nachricht eine von dem ersten Steuergerät gesendete Nachricht. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite über das Bussystem gesendete Nachricht eine von dem ersten Steuergerät oder von dem zweiten Steuergerät gesendete Nachricht.
Vorgenannte Aufgabe wird – insbesondere in Verbindung mit vorgenannten Merkmalen – zudem durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem ersten Steuergerät und mit zumindest einem zweiten Steuergerät gelöst, das mittels eines Bussystems (des Kraftfahrzeuges) mit dem ersten Steuergerät verbunden ist, wobei zumindest eine über das Bussystem gesendete Nachricht in eine Pseudozufallszahl konvertiert wird.
Vorgenannte Aufgabe wird – insbesondere in Verbindung mit vorgenannten Merkmalen – zudem durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem ersten Steuergerät und mit zumindest einem zweiten Steuergerät gelöst, das mittels eines Bussystems (des Kraftfahrzeuges) mit dem ersten Steuergerät verbunden ist, wobei aus einer ersten über das Bussystem gesendeten Nachricht und zumindest einer zweiten über das Bussystem gesendeten Nachricht ein String gebildet wird, und wobei der String in eine Pseudozufallszahl konvertiert wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die erste (über das Bussystem gesendete) Nachricht von dem ersten Steuergerät gesendet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die zweite (über das Bussystem gesendete) Nachricht von dem ersten Steuergerät oder von dem zweiten Steuergerät gesendet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der String aus einer Mehrzahl von Nachrichten gebildet bzw. zusammengesetzt.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird mittels der Pseudozufallszahl eine Information verschlüsselt. Die Konvertierung einer über das Bussystem gesendeten Nachricht bzw. eines Strings derartiger Nachrichten in eine Pseudozufallszahl erfolgt z. B. mittels eines bekannten Hash-Algorithmus. Einzelheiten können zum Beispiel den Internetseiten
de.wikipedia.org/wiki/Hash-Funktion
de.wikipedia.org/wiki/Zufallsgenerator
de.wikipedia.org/wiki/Pseudozufallszahlen
entnommen werden.
Ein Kryptografie-Modul im Sinne der Erfindung dient insbesondere der Verschlüsselung von bestimmten Informationen. Ein Kryptografie-Modul im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel in ein Steuergerät mit weiteren Aufgaben implementiert sein. Ein Kryptografie-Modul im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel Teil einer Wegfahrsperre oder einer anderen sicherheitsrelevanten Funktion sein. Eine Pseudozufallszahl im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel für den Komponentenschutz, für eine Wegfahrsperre, für eine Tuningerkennung, für eine Absicherung von Software, Lizenzen (Aktivierung von Funktionen), Codierungen, Parametrisierungen, zum Schutz gegen Manipulation und zur Absicherung sicherheitsrelevanter Funktionen verwendet werden.
Eine Nachricht im Sinne der Erfindung kann insbesondere eine Information über eine interne und/oder externe Temperatur, eine Information über eine Drehzahl, eine Information über eine Geschwindigkeit, eine Information über einen Lenkwinkel, eine Information über einen Abstand und/oder eine Information über eine andere Zustandsgröße des Kraftfahrzeuges enthalten.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Es ist besonders vorteilhaft, die Erfindung in Zusammenhang mit einer Mehr- bzw. Vielzahl von Steuergeräten einzusetzen. Es ist besonders vorteilhaft, den String aus einer Mehrzahl von Nachrichten zu bilden bzw. zusammenzusetzen, wobei die Nachrichten von drei oder mehr Steuergeräten stammen (können).
Mittels der Erfindung können Zufallszahlen effektiv und kostengünstig erzeugt und damit die Kosten für den Einsatz kryptografischer Verfahren in Kraftfahrzeugen gesenkt werden. Durch die zufällige Reihenfolge der Nachrichten und ihren (zum Teil) zufälligen Inhalt sind die Zufallszahlen nicht deterministisch.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges in einer Prinzipdarstellung,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb des Kraftfahrzeuges gemäß 1,
3 ein Ausführungsbeispiel eines Strings und
4 ein Ausführungsbeispiel einer Pseudozufallszahl.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeuges 1 in einer Prinzipdarstellung. Dabei ist zur Bedienung des Kraftfahrzeuges ein Anzeige- und Bediengerät 2 vorgesehen, das über eine Anzeige- und Bediensteuerung 3 an ein Bussystem 10 angekoppelt ist. An das Bussystem 10 sind darüber hinaus zum Beispiel eine Klimaautomatik 4, ein Navigationssystem 5 und ein Infotainmentsystem 6 angeschlossen. Darüber hinaus kann ein Mobiltelefon 8 über eine Bluetooth-Schnittstelle 7 an das Bussystem 10 angekoppelt sein.
Zudem umfasst das Kraftfahrzeug 1 ein an das Bussystem 10 angekoppeltes Motorsteuergerät 11 sowie ein an das Bussystem 10 angekoppeltes weiteres Steuergerät 12. Das weitere Steuergerät 12 kann zum Beispiel ein Sensor zur Messung der Außentemperatur mit einer Busankopplung sein. Darüber hinaus umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine mit Bezugszeichen 15 bezeichnete Antischlupfregelung. Anstelle der Antischlupfregelung kann auch ein ESP-System oder ein Antiblockiersystem mit dem Bussystem 10 verbunden sein. Die Klimaautomatik 4, das Navigationssystem 5, das Infotainmentsystem 6, das Anzeige- und Bediengerät 3, das Motorsteuergerät 11, das weitere Steuergerät 12 sowie die Antischlupfregelung 15 sind Ausführungsbeispiele für ein erstes bzw. zweites Steuergerät im Sinne der Ansprüche.
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst zudem ein Kryptografie-Modul 9 zur Erzeugung einer Pseudozufallszahl und zur Verschlüsselung einer Information mittels eines Verschlüsselungsverfahrens unter Ausnutzung der erzeugten Pseudozufallszahl. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines in dem Kryptografie-Modul 9 implementierten Verfahrens. Dabei werden in einem Schritt 31 zunächst Nachrichten, die über das Bussystem 10 gesendet werden, eingelesen. Diese Nachrichten können Nachrichten sein, die an das Kryptografie-Modul 9 gesendet werden, oder Nachrichten, die an einen anderen Empfänger als das Kryptografie-Modul 9 gesendet werden. Im letzteren Falle hört das Kryptografie-Modul 9 die Nachrichten auf dem Bussystem 10 ab.
Schritt 31 folgt ein Schritt 32, in dem zwei oder mehr Nachrichten – wie beispielhaft in 3 dargestellt – zu einem String 40 verbunden werden. In dem in 3 dargestellten Beispiel werden zum Beispiel eine Nachricht 41, mittels der die aktuelle Motordrehzahl von dem Motorsteuergerät 11 an die Anzeige- und Bediensteuerung 3 übertragen wird, eine Nachricht 42, mittels der die aktuelle Außentemperatur von dem weiteren Steuergerät 12 an die Anzeige- und Bediensteuerung 3 übertragen wird, und eine Nachricht 43, mittels der die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 1 von der Antischlupfregelung 15 an das Anzeige- und Bediengerät 3 übertragen wird, zu einem String 40 zusammengefasst. Hat der String 40 eine ausreichende Länge, so wird er mittels eines Hash-Algorithmus in eine Pseudozufallszahl 50 umgewandelt, wie sie beispielhaft in 4 dargestellt ist. Es folgt ein Schritt 34, in dem eine Information mittels eines Verschlüsselungsalgorithmus unter Verwendung der Pseudozufallszahl 50 verschlüsselt wird.

1: Kraftfahrzeug
2: Anzeige- und Bediengerät
3: Anzeige- und Bediensteuerung
4: Klimaautomatik
5: Navigationssystem
6: Infotainmentsystem
7: Bluetooth-Schnittstelle
8: Mobiltelefon
9: Kryptografie-Modul
10: Bussystem
11: Motorsteuergerät
12: Weiteres Steuergerät
15: Antischlupfregelung
31, 32, 33, 34: Schritt
40: String
41, 42, 43: Nachrichten
50: Pseudozufallszahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- de.wikipedia.org/wiki/Hash-Funktion [0010]
- de.wikipedia.org/wiki/Zufallsgenerator [0010]
- de.wikipedia.org/wiki/Pseudozufallszahlen [0010]

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Steuergerät (11) und mit zumindest einem zweiten Steuergerät (12), das mittels eines Bussystems (10) mit dem ersten Steuergerät (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) ein Kryptografie-Modul (9) zur Konvertierung zumindest einer über das Bussystem (10) gesendeten Nachricht (41) in eine Pseudozufallszahl (50) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Steuergerät (11) und mit einem zumindest zweiten Steuergerät (12), das mittels eines Bussystems (10) mit dem ersten Steuergerät (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) ein Kryptografie-Modul (9) zur Bildung eines Strings aus einer ersten über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (41) und zumindest einer zweiten über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (42) und zur Konvertierung des Strings (40) in eine Pseudozufallszahl (50) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kryptografie-Modul (9) datentechnisch an das Bussystem (10) angekoppelt ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (41) eine von dem ersten Steuergerät (11) gesendete Nachricht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (42) eine von dem ersten Steuergerät (11) gesendete Nachricht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (42) eine von dem zweiten Steuergerät (12) gesendete Nachricht ist.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1) mit einem ersten Steuergerät (11) und mit zumindest einem zweiten Steuergerät (12), das mittels eines Bussystems (10) mit dem ersten Steuergerät (11) verbunden ist, insbesondere zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine über das Bussystem (10) gesendete Nachricht (41) in eine Pseudozufallszahl (50) konvertiert wird.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1) mit einem ersten Steuergerät (11) und mit zumindest einem zweiten Steuergerät (12), das mittels eines Bussystems (10) mit dem ersten Steuergerät (11) verbunden ist, insbesondere zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer ersten über das Bussystem (10) gesendeten Nachricht (41) und zumindest einer zweiten über das Bussystem (10) gesendeten Nachricht (42) ein String (40) gebildet wird, und dass der String (40) in eine Pseudozufallszahl (50) konvertiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nachricht (41) von dem ersten Steuergerät (11) gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nachricht (42) von dem ersten Steuergerät (11) gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nachricht (42) von dem zweiten Steuergerät (12) gesendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der String (40) aus einer Mehrzahl von Nachrichten (41, 42, 43) gebildet bzw. zusammengesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Pseudozufallszahl (50) eine Information verschlüsselt wird.