DE102018207791A1 - Verfahren zur Authentifizierung eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes - Google Patents

Verfahren zur Authentifizierung eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Authentifizierung wenigstens eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes (DTC) im Falle wenigstens eines definierten Fehlerereignisses im Kfz-System, wobei das Verfahren das Erzeugen eines DTC mittels eines Fehlererkennungs-Algorithmus bei Auftreten des Fehlerereignisses im Kfz-System, das Speichern des DTC in einem flüchtigen Fehlerspeicher, das Erzeugen eines Identitätsmarkers mit den den Fehlererkennungs-Algorithmus im Zeitpunkt der Erzeugung des DTC kennzeichnenden Standbilddaten, das Speichern des Identitätsmarkers in einem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher, das Speichern des DTC in dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher bei Vorliegen eines Zündung-Aus-Anforderungssignals, welcher zusammen mit dem Identitätsmarker einen Authentisierungs-Datensatz bildet, das Laden des DTC aus dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher in den flüchtigen Fehlerspeicher bei Vorliegen eines Zündung-An-Anforderungssignals und das Authentisieren des DTC mittels des Authentisierungs-Datensatzes auf, indem zunächst derjenige Fehlererkennungs-Algorithmus bestimmt wird, mit welchem das von dem DTC angezeigte Fehlerereignis detektierbar ist, anschließend dieser Fehlererkennungs-Algorithmus mit dem durch den Identitätsmarker angezeigten Fehlererkennungs-Algorithmus verglichen wird, und bei fehlender Übereinstimmung eine Manipulation des DTC angezeigt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Authentifizierung wenigstens eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes (DTC) im Falle wenigstens eines definierten Fehlerereignisses im Kfz-System.
  • Moderne Fahrzeuge umfassen ein oder mehrere Computersysteme, die als elektronische Steuereinheit (ECU) die Betriebsabläufe von zahlreichen Kfz-Systemen, wie Antriebsmaschine, Lenkung, Getriebe, Bremssystem, Klimasystem, Sicherheitssystem und Fahrassistenzsystem steuern und überwachen. Ferner sind zahlreiche Sensoren in solchen Fahrzeugen verbaut, die Messdaten zur Steuerung dieser Kfz-Systeme an die Steuereinheiten senden. Solche Kfz-Systeme einschließlich zugehöriger Algorithmen und Sensoren sind anfällig für Fehler, Ausfälle und Störungen. Daher weisen solche elektronische Steuereinheiten Diagnoseeinheiten auf, welche die entsprechenden Kfz-Systeme überwachen und Fehlerzustände ermitteln. Wird ein solcher Fehlerzustand eines Kfz-Systems ermittelt, wird ein Fehlercode, bspw. ein Diagnosefehlercode (DTC, Diagnostic Trouble Code) erzeugt, der zunächst in einem flüchtigen Speicher (RAM) gespeichert und nach einem Abschalten der Zündung des Fahrzeugs in einem nicht-flüchtigen Speicher (EEPROM) während einer Nachlaufphase gespeichert wird. Nach dem Ende der Schreibphase in den nicht-flüchtigen Speicher wird die ECU von der Klemme 30 getrennt und gleichzeitig der flüchtige Speicher mit den DTCs gelöscht.
  • Der Nachteil bei diesem Verfahren besteht darin, dass mit dem Herunterfahren der ECU die Konsistenz zwischen der aktuellen Fehlerinformation in dem flüchtigen Speicher und der nicht-flüchtig gespeicherten Fehlerinformation in dem nicht-flüchtigen Speicher verloren geht. Damit besteht die Gefahr, dass über eine drahtlose Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs oder eine OBD-Buchse des Fahrzeugs ein Hacker-Angriff auf einen Fahrzeug-Bus bspw. mit dem Ziel erfolgen kann, die Daten-Inhalte des nicht-flüchtigen Speichers zu ändern oder zu manipulieren.
  • Nach einem Wiedereinschalten der Zündung oder einem „wake-up“ durch einen Fahrzeug-Bus (bspw. CAN-Bus) wird die in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Fehlerinformation als Input für das Kfz-System wieder in den flüchtigen Speicher geladen. Dieser Input dient dem Kfz-System als Information über bereits vorhandene oder bestehende Fehlerzustände, die erhalten bleiben muss, bis dieser Fehlerzustand in dem aktuellen Zündzyklus durch eine Diagnosefunktion wieder bestätigt wird.
  • Eine Manipulation dieser Fehlerinformation kann daher nicht festgestellt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Konsistenz der in einem nicht-flüchtigen Speicher abgelegten DTCs prüfbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Ein solches Verfahren Authentifizierung wenigstens eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes im Falle wenigstens eines definierten Fehlerereignisses im Kfz-System zeichnet sich erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte aus:
    1. a) Erzeugen eines Diagnosefehlercodes mittels eines Fehlererkennungs-Algorithmus bei Auftreten des Fehlerereignisses im Kfz-System,
    2. b) Speichern des Diagnosefehlercodes in einem flüchtigen Fehlerspeicher,
    3. c) Erzeugen eines Identitätsmarkers mit den den Fehlererkennungs-Algorithmus im Zeitpunkt der Erzeugung des Diagnosefehlercodes kennzeichnenden Standbilddaten,
    4. d) Speichern des Identitätsmarkers in einem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher,
    5. e) Speichern des Diagnosefehlercodes in dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher bei Vorliegen eines Zündung-Aus-Anforderungssignals, welcher zusammen mit dem Identitätsmarker einen Authentisierungs-Datensatz bildet,
    6. f) Laden des Diagnosefehlercodes aus dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher in den flüchtigen Fehlerspeicher bei Vorliegen eines Zündung-An-Anforderungssignals und
    7. g) Authentisieren des Diagnosefehlercodes mittels des Authentisierungs-Datensatzes, indem
      • g1) zunächst derjenige Fehlererkennungs-Algorithmus bestimmt wird, mit welchem das von dem Diagnosefehlercode angezeigte Fehlerereignis detektierbar ist,
      • g2) anschließend dieser Fehlererkennungs-Algorithmus mit dem durch den Identitätsmarker angezeigten Fehlererkennungs-Algorithmus verglichen wird, und
      • g3) bei fehlender Übereinstimmung eine Manipulation des Diagnosefehlercodes angezeigt wird.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Diagnosefehlercode zusammen mit einem Identitätsmarker als Authentisierungs-Datensatz gespeichert, wobei dieser Identitätsmarker auf Standbilddaten beruht, die diejenigen Bedingungen anzeigen, unter welchen dieser Diagnosefehlercode erzeugt wurde, d. h. es wird derjenige Fehlererkennungs-Algorithmus angegeben, mit welchem das angezeigte Fehlerereignis detektierbar ist.
  • Ein Diagnosefehlercode, welcher mittels einer fahrzeugexternen Quelle, bspw. missbräuchlich von einem Kundendiensttester erzeugt und in einem Fehlerspeicher abgelegt wird, beruht nicht auf einem fahrzeuginneren Überwachungsprozess, weshalb der Speichervorgang dieses Diagnosefehlercodes missbräuchlich ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine böswillige Manipulation des Verhaltens des Kfz-Systems über eine fahrzeugexterne Quelle verhindert. Des Weiteren wird die Speicherung von falschen Daten verhindert, die nicht mit entsprechenden Standbilddaten im Zeitpunkt der Erzeugung des Diagnosefehlercodes korrespondieren.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Identitätsmarker als Token mittels eines kryptografischen Algorithmus erzeugt. Beispielsweise kann hierzu ein Hash-Wert (Fingerprint) über den Code des Fehlererkennungs-Algorithmus gerechnet werden, der mittels einem abgespeicherten Hash-Wert (Fingerprint) an einem anderen Speicherort verglichen wird und somit sicherstellt, dass der Fehlererkennungs-Algorithmus selbst nicht geändert wurde.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Quellenmarker erzeugt wird, welcher anzeigt, ob der Diagnosefehlercode mittels einer fahrzeugexternen Quelle erzeugt ist, wobei der Authentisierungs-Datensatz aus dem Diagnosefehlercode, dem Identitätsmarker und dem Quellenmarker erzeugt wird.
  • Mit einem solchen Quellenmarker kann der Vorteil erreicht werden, dass die Diagnosefehlercode-Speicherung und die Methode zur Diagnosefehlercode-Speicherung explizit protokolliert werden. Dies dient dazu, diese unabhängig voneinander zu protokollieren, um eine spätere äußere Manipulation des Diagnosefehlercodes oder der Erkennungsmethode detektieren zu können.
  • Eine letzte vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass
    • c1) für das mit dem Diagnosefehlercode angezeigte Fehlerereignis eine Fehlerreaktion bereitgestellt wird, und
    • c2) zur Erzeugung des Identitätsmarkers zusätzlich die die Fehlerreaktion kennzeichnenden Daten verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine einzige beigefügte 1 beschreiben, welche ein Blockdiagramm zu Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
  • Die 1 zeigt ein schematisch angedeutetes Kfz-System 1 (bspw. ein Bremssystem) eines Fahrzeugs, wobei nur die für das Verfahren relevanten Komponenten dargestellt sind. Ferner zeigt diese 1 einen Werkstatt-Tester 10, welcher mit einem Diagnostikmodul 1.2 verbunden ist, welches die Kommunikation mit dem angeschlossenen Werkstatt-Tester 10 und die Ausführung von Kommandos des Werkstatt-Testers 10, wie z.B. das Auslesen eines Fehlerspeichers in einem RAM-Speicher 1.4 (vgl. 1) einer ECU übernimmt.
  • Mittels eines als Softwarekomponente ausgeführten Fehlererkennungs-Algorithmus 1.1 werden die Funktionen des Kfz-Systems 1 überwacht und bei Vorliegen eines definierten Fehlerereignisses des Kfz-Systems ein dieses Fehlerereignis anzeigender Diagnosefehlercode DTC ausgegeben. Dieser Diagnosefehlercode DTC wird einerseits mittels des Diagnostikmoduls 1.2 in einem flüchtigen Fehlerspeicher (RAM) 1.4 gespeichert und andererseits einem Speicher (RAM) 1.3 zugeführt. In dem Speicher 1.3 werden ferner im Zeitpunkt der Erzeugung des Diagnosefehlercodes DTC die den Fehlererkennungs-Algorithmus 1.1 kennzeichnenden Standbilddaten gespeichert. Aus dem Diagnosefehlercode DTC und den Standbilddaten wird ein Identitätsmarker IDM erzeugt, welcher in einem nicht flüchtigen Fehlerspeicher (EEPROM) 1.5 gespeichert wird.
  • Der Identitätsmarker IDM wird als Token mittels eines kryptographischen Algorithmus erzeugt. Dies bedeutet, dass ein Hash-Wert (Fingerprint) über den Code des Fehlererkennungs-Algorithmus gerechnet wird, der mittels einem abgespeicherten Hash-Wert (Fingerprint) an einem anderen Speicherort verglichen wird und somit sicherstellt, dass der Fehlererkennungsalgorithmus selbst nicht geändert wurde.
  • Es ist auch möglich, für das mit dem Diagnosefehlercode DTC angezeigte Fehlerereignis eine Fehlerreaktion bereitzustellen und zur Erzeugung des Identitätsmarkers zusätzlich die die Fehlerreaktion kennzeichnenden Daten zu verwenden.
  • Liegt ein Zündung-Aus-Anforderungssignal vor, bspw. wenn die Zündung mittels des Zündschlosses des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, wird der Diagnosefehlercode DTC aus dem flüchtigen Fehlerspeicher 1.4 in den nicht flüchtigen Fehlerspeicher 1.5 gespeichert und aus dem Diagnosefehlercode DTC und dem Identitätsmarker IDM ein Authentisierungs-Datensatz ATD gebildet.
  • Es ist auch möglich, diesen Authentisierungs-Datensatz ATD mit einem weiteren als Quellenmarker QM bezeichneten Datensatz auszubilden. Dieser Quellenmarker QM zeigt an, ob der Diagnosefehlercode DTC mittels einer fahrzeugexternen Quelle, also bspw. mit dem Kundendiensttester 10 erzeugt wurde. Diese Information wird von dem Diagnostikmodul 1.2 direkt dem nicht flüchtigen Fehlerspeicher 1.5 zugeführt und dort gespeichert. In diesem Fall besteht der Authentisierungs-Datensatz ATD aus drei Datenabschnitten, nämlich dem Diagnosefehlercode DTC, dem Identitätsmarker IDM oder dem entsprechenden Token und dem Quellenmarker QM.
  • Mit einem solchen Authentisierungs-Datensatz ATD (mit oder ohne Quellenmarker QM) wird die Konsistenz des Diagnosefehlercodes DTC mit dem Identitätsmarker IDM oder mit dem Identitätsmarker IDM und dem Quellenmarker QM geprüft, d. h. die Authentisierung des Diagnosefehlercodes DTC durchgeführt.
  • Die Authentisierung des Diagnosefehlercodes DTC wird bei Vorliegen eines Zündung-An-Anforderungssignals, wenn also mittels des Zündschlosses die Zündung eingeschaltet wird, mittels einer Authentifizierungseinheit 1.6 durchgeführt, indem zunächst derjenige Fehlererkennungs-Algorithmus bestimmt wird, mit welchem das von demjenigen Diagnosefehlercode DTC angezeigte Fehlerereignis detektierbar ist, welcher in den flüchtigen Speicher 1.4 geladen wird. Anschließend wird dieser Fehlererkennungs-Algorithmus mit dem durch den Identitätsmarker IDM angezeigten Fehlererkennungs-Algorithmus 1.1 verglichen und bei fehlender Übereinstimmung eine Manipulation des Diagnosefehlercodes DTC mittels einer Manipulationsinformation MI einer Manipulationsbehandlungseinheit 1.7 zugeführt.
  • Die Manipulationsbehandlungseinheit 1.7 dient dazu, bei einem manipulierten Diagnosefehlercode DTC, also einem nicht zulässigen Eintrag eines solchen Diagnosefehlercodes DTC den eingetragenen Fehler auf Plausibilität zur abgespeicherten Erkennungsmethode zu vergleichen. Sind die entsprechenden Informationen nicht plausibel, liegt der Verdacht der Manipulation des Diagnosefehlercodes im nicht-flüchtigen Fehlerspeicher 1.5 nahe.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Authentifizierung wenigstens eines von einem Kfz-System eines Fahrzeugs erzeugten Diagnosefehlercodes (DTC) im Falle wenigstens eines definierten Fehlerereignisses im Kfz-System (1), wobei das Verfahren umfasst: a) Erzeugen eines Diagnosefehlercodes (DTC) mittels eines Fehlererkennungs-Algorithmus (1.1) bei Auftreten des Fehlerereignisses im Kfz-System (1), b) Speichern des Diagnosefehlercodes (DTC) in einem flüchtigen Fehlerspeicher (1.4), c) Erzeugen eines Identitätsmarkers (IDM) mit den den Fehlererkennungs-Algorithmus (1.1) im Zeitpunkt der Erzeugung des Diagnosefehlercodes (DTC) kennzeichnenden Standbilddaten, d) Speichern des Identitätsmarkers (IDM) in einem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher (1.5), e) Speichern des Diagnosefehlercodes (DTC) in dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher (1.5) bei Vorliegen eines Zündung-Aus-Anforderungssignals, welcher zusammen mit dem Identitätsmarker (IDM) einen Authentisierungs-Datensatz (ATD) bildet, f) Laden des Diagnosefehlercodes (DTC) aus dem nicht-flüchtigen Fehlerspeicher (1.5) in den flüchtigen Fehlerspeicher (1.4) bei Vorliegen eines Zündung-An-Anforderungssignals und g) Authentisieren des Diagnosefehlercodes (DTC) mittels des Authentisierungs-Datensatzes (ATD), indem g1) zunächst derjenige Fehlererkennungs-Algorithmus bestimmt wird, mit welchem das von dem Diagnosefehlercode (DTC) angezeigte Fehlerereignis detektierbar ist, g2) anschließend dieser Fehlererkennungs-Algorithmus mit dem durch den Identitätsmarker (IDM) angezeigten Fehlererkennungs-Algorithmus (1.1) verglichen wird, und g3) bei fehlender Übereinstimmung eine Manipulation des Diagnosefehlercodes (DTC) angezeigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Identitätsmarker (IDM) als Token mittels eines kryptografischen Algorithmus erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem ein Quellenmarker (QM) erzeugt wird, welcher anzeigt, ob der Diagnosefehlercode (DTC) mittels einer fahrzeugexternen Quelle erzeugt ist, wobei der Authentisierungs-Datensatz (ATD) aus dem Diagnosefehlercode (DTC), dem Identitätsmarker (IDM) und dem Quellenmarker (QM) erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem c1) für das mit dem Diagnosefehlercode (DTC) angezeigte Fehlerereignis eine Fehlerreaktion bereitgestellt wird, und c2) zur Erzeugung des Identitätsmarkers (IDM) zusätzlich die die Fehlerreaktion kennzeichnenden Daten verwendet werden.
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