DE10226253A1

DE10226253A1 - Kommunikationsnetzwerk für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb desselben

Info

Publication number: DE10226253A1
Application number: DE2002126253
Authority: DE
Inventors: Michael Horbelt; Lambros Dalakuras; Andre Owerfeldt; Andreas Boehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-08
Also published as: FR2841074A1; FR2841074B1

Abstract

Bei einem Kommunikationsnetzwerk für ein Kraftfahrzeug mit einer zentralen Steuerungseinheit (12) zur Steuerung des Netzwerks und einer Mehrzahl von angesteuerten Knoteneinheiten (14-1, 14-2, ..., 14-n), die mit der zentralen Steuerungseinheit (12) über eine Kommunikationsleitung (16) verbunden sind, wobei die zentrale Steuerungseinheit (12) in einem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet ist, und zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit (14-1) in einem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordnet ist, ist erfindungsgemäß in der Kommunikationsleitung (16) zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und der in dem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordneten Knoteneinheit (14-1) ein Trennelement (24) zur Unterbrechung der Kommunikationsleitung (16) angeordnet. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kommunikationsnetzwerks.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationsnetzwerk für ein Kraftfahrzeug mit einer zentralen Steuerungseinheit zur Steuerung des Netzwerks und einer Mehrzahl von angesteuerten Knoteneinheiten, die mit der zentralen Steuerungseinheit über eine Kommunikationsleitung verbunden sind, wobei die zentrale Steuerungseinheit in einem zugriffssicheren Bereich angeordnet ist, und zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit in einem zugriffsunsicheren Bereich angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzwerks, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches eine zentrale Steuerungseinheit zur Steuerung des Netzwerks und einer Mehrzahl von angesteuerten Knoteneinheiten aufweist, die mit der zentralen Steuerungseinheit über eine Kommunikationsleitung verbunden sind, wobei die zentrale Steuerungseinheit in einem zugriffssicheren Bereich angeordnet ist, und zumindest eine an gesteuerte Knoteneinheit in einem zugriffsunsicheren Bereich angeordnet ist.
Stand der Technik
Aus der WO 95/11820 ist eine Sicherungsanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Diebstahlschutzsteuergerät einen Datenaustausch mit einem Motorsteuergerät führt, um dessen Betriebsbereitschaft zu steuern. Der Datenaustausch erfolgt dabei über eine das Diebstahlschutzsteuergerät und das Motorsteuergerät verbindende Datenleitung. An die Datenleitung ist ein externes Gerät anschaltbar, das zum Austausch von Daten mit dem Diebstahlschutzsteuergerät und/oder dem Motorsteuergerät ausgebildet ist. Nach Übermittlung eines vorbestimmten Reizsignals auf der Datenleitung wird dem externen Gerät die Kontrolle für den weiteren Datenaustausch übertragen. Dabei besteht die Möglichkeit, dass ein Unberechtigter, dem das vorbestimmte Reizsignal bekannt ist, durch Einspeisung eines entsprechenden Datensignals Zugriff auf den Datenaustausch erhält und gezielt Manipulationen durchführen kann.
Es ist daher in der DE-A-199 60 959 eine Vorrichtung zum manipulationssicheren Datenaustausch für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen worden, bei der ein Gateway den Datenaustausch zwischen einem ersten Bussystem und einem zweiten Bussystem steuert. Das Gateway weist Überprüfungsmittel zum Überprüfen der zur Datenübertragung zwi schen den beiden Bussystemen bestimmten Daten auf. Die Überprüfung erfolgt beispielsweise anhand von in einem Speicher hinterlegten Referenzdaten oder anhand eines Plausibilitätstests, der etwa auf Grundlage der Anzahl sogenannter dominanter Zyklen erfolgt. Das Gateway enthält weiter ein Durchleitemittel, das die Datenübertragung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Überprüfung steuert. Eine solche Lösung ist jedoch vergleichsweise aufwendig und kostspielig, und ist daher für einfache Kommunikationsbussysteme nicht geeignet.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 1 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass in der Kommunikationsleitung zwischen der zentralen Steuerungseinheit und der in dem zugriffsunsicheren Bereich angeordneten Knoteneinheit ein Trennelement zur Unterbrechung der Kommunikationsleitung angeordnet ist. Dadurch können die Kommunikationsteilnehmer des zugriffssicheren Bereichs durch eine einfache und kostengünstige Maßnahme vor der Kommunikation mit einem nicht befugten Kommunikationsteilnehmer geschützt werden, um keine unerwünschten Funktionen durchzuführen.
Durch die Maßnahme des Anspruchs 2 ist der Vorteil geschaffen, dass Manipulationen weiter erschwert werden, da das Trennelement selbst nicht im Zugriffsbereich unbefugter Teilnehmer liegt.
Mit der Maßnahme des Anspruchs 3 kann eine besonders einfache Implementierung des erfindungsgemäßen Gedankens erreicht werden.
Die Maßnahme des Anspruchs 4 bietet den Vorteil, dass die Steuerungseinheit auch die Herstellung und Trennung der Verbindung zu dem zugriffsunsicheren Bereich steuert, sodass alle das Netzwerk betreffenden Steueraufgaben in einem einzigen Gerät zusammengefasst werden können.
Alternativ wird gemäß Anspruch 5 der Vorteil erzielt, dass durch geeignete Auswahl des das Trennelement enthaltenden Knotenelements eine günstige Anordnung des Trennelements im Netzwerk erreicht wird. Insbesondere kann, trotz der Abtrennbarkeit von zumindest einer Knoteneinheit eine einfache Netztopologie verwirklicht werden.
Mit der Maßnahme des Anspruchs 6 kann zur Trennung oder Verbindung des zugriffsunsicheren Bereichs gezielt auf den Betriebszustand des Kommunikationsnetzwerks abgestellt werden.
Die Maßnahmen des Anspruchs 7 stellen kostengünstige und im Automobilsektor bewährte Lösungen für die Implementierung des Trennelements dar.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 erlaubt die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung auf ein LIN-("Local Interconnect Network") Subbussystem, wie es für die Vernetzung in Kraftfahrzeugen unterhalb der CAN-Ebene eingesetzt wird. Insbesondere bildet dabei mit besonderem Vorteil der Fahrzeugaußenraum den zugriffsunsicheren Bereich des Kommunikationsnetzwerks.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 9 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass in einem ersten Betriebsmodus des Kommunikationsnetzwerks die Verbindung zwischen der zentralen Steuerungseinheit und der in dem zugriffsunsicheren Bereich angeordneten Knoteneinheit geschlossen gehalten wird, und in einem zweiten Betriebsmodus des Kommunikationsnetzwerks die Verbindung zwischen der zentralen Steuerungseinheit und der in dem zugriffsunsicheren Bereich angeordneten Knoteneinheit unterbrochen wird.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 10 erlaubt die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lösung in einem LIN-Subbussystem eines Kraftfahrzeugs. Mit besonderem Vorteil wird dabei bei abgestelltem Kraftfahrzeug durch Aktivieren des zweiten Betriebsmodus ein unbefugter Zugriff über einen extern angeordneten LIN-Slave auf den im Innenraum abgeordneten Teil des Netzwerks und die Steuerungseinheit verhindert.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft beschrieben.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerke eines Kraftfarzeugs nach einem Aus führungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks eines Kraftfahrzeugs nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks eines Kraftfahrzeugs nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerks eines Kraftfahrzeugs nach einem noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 das Trennelement der Ausführungsbeispiele der 1 bis 4 in schematischer Darstellung;
6 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Gestaltung des Trennelements von 5 in schematischer Darstellung; und
7 eine weitere erfindungsgemäße Gestaltung des Trennelements von 5 in schematische Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die schematische Darstellung der 1 zeigt ein all-gemein mit 10 bezeichnetes LIN-(Local Interconnect Network) Subbussystem eines Kraftfahrzeugs mit einem LIN-Master 12 und n LIN-Slaves 14-1, 14-2 ... 14-n. Der LIN-Master 12 ist über eine Eindrahtverbindung 16 mit jedem der LIN-Slaves 14-1 bis 14-n verbunden.
Zumindest einer der LIN-Slaves, im Ausführungsbeispiel der LIN-Slave 14-1 befindet sich im Außenbereich 30 des Kraftfahrzeugs, der für Unbefugte leicht zugänglich ist. Beispielsweise kann sich der LIN-Slave 14-1 im Außenspiegel des Fahrzeugs befinden. Die LIN-Slaves 14-2 bis 14-n und der LIN-Master 12 befinden sich im zugriffsgeschützten Fahrzeuginnenbereich 32. Der LIN-Slave 14-2 stellt im Ausführungsbeispiel das Türschloss dar, das über ein geeignetes Signal auf der Kommunikationsleitung 16 zum Öffnen gebracht werden kann.
Die Trennstelle zwischen Innenbereich 32 und Außenbereich 30 ist in der 1 durch die gestrichelte Line 18 angedeutet.
Weiter ist in der 1 ein unbefugter Eingriff in das Kommunikationsnetzwerk dargestellt, der durch ein externes Kommunikationssystem 20 an einer zugriffsunsicheren Stelle 22 im Außenbereich 30 des Fahrzeugs erfolgt. Ohne Schutzvorkehrungen ermöglicht der Eingriff im Außenbereich 30 einen Zugriff auf die Kommunikation im Fahrzeuginneren 32. Beispielweise könnte der LIN-Knoten 14-2 durch ein entsprechendes Signal zum Öffnen des Türschlosses veranlasst werden.
Nach der Erfindung wird ein solcher unbefugter Zugriff durch das Trennelement 24 wirksam verhindert. Das Trennelement 24 unterbricht die Kommunikationsleitung 16 zwischen dem LIN-Knoten 14-1 und den im Innenraum angeordneten Knoten 14-2 bis 14-n und dem LIN-Master 12, wenn die Gefahr eines unbefugten Zugriffs besteht. Insbesondere wird im Ausführungsbeispiel die Kommunikationsleitung 16 durch das Trennelement 24 unterbrochen, wenn das Fahrzeug abgestellt ist. Ein Eingriffsversuch durch das externe Kommunikationssystem 20 an der Stelle 22 läuft dann ins Leere, da von außen kein Zugriff auf die Kommunikationsteilnehmer des Innenbereichs 32 möglich ist. Der LIN-Subbus ist somit durch das Trennelement 24 in einfacher und kostengünstiger weise vor einem Zugriff durch einen nicht autorisierten Busteilnehmer geschützt.
Das Trennelement des Ausführungsbeispiels der 1 ist direkt in die Kommunikationsleitung 16 eingebracht und unmittelbar vor der Trennstelle 18 angeordnet, so dass auch bei getrennter Verbindung zu dem externen LIN-Knoten 14-1 die Verbindung zwischen dem LIN-Master 12 und den internen LIN-Knoten 14-2 bis 14-n aufrechterhalten bleibt.
2 zeigt ein Kommunikationsnetzwerk eines Kraftfahrzeugs nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche Elemente sind dabei mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet und werden nicht mehr gesondert erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Trennelement 24 in den LIN-Knoten 14-2 integriert, der aufgrund seiner Nähe zur Trennstelle 18 eine günstige Anordnung des Trennelements 24 im Netzwerk ermöglicht.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kommunikationsnetzwerks ist in der 3 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Trennelement 24 in den LIN-Master 12 integriert. Dadurch vereinigt der LIN-Master 12 alle das Netzwerk betreffende Steueraufgaben in einem einzigen Gerät. Vom LIN-Master 12 führen getrennte Kommunikationsleitungen 16a und 16b zu dem externen LIN-Slave 14-1 beziehunsweise. zu den internen LIN-Slaves 14-2 bis 14-n, sodass ein Abtrennen des externen Slaves 14-1 die Kommunikation zu den internen Slaves 14-2 bis 14-n nicht unterbricht.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 ist das Trennelement 24 nicht in eines der Kommunikationsteilnehmer einheiten, sondern in ein anderes Systemelement 26, beispielsweise einen Controller integriert.
Wie in der 5 schematisch dargestellt, kann das Trennelement 24 der 1 bis 4 eine beliebige Art von Schalter 28 umfassen, der den Außenbereich 30 von dem Innenbereich 32 des Bussystems trennen kann. Als Schalter kommen dabei insbesondere elektrische oder elektromechanische Schalter in Betracht.
Der Schalter kann beispielweise durch einen elektrischen Schaltkreis verwirklicht werden, wie in 6 dargestellt. Dabei wird der Schalter über ein Aktivierungselement 34, das durch einen Controller, ein beliebiges anderes Systemelement oder auch ein Signal gebildet sein kann, aktiviert oder deaktiviert. Ist die Entkopplung deaktiviert, so kann in gewohnter Weise eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Innenbereich 32 und dem Außenbereich 30 des Bussystems stattfinden. Ist die Entkopplung durch das Aktivierungselement 34 aktiviert, so wird bei einer Kommunikation vom Außenbereich 30 her der Transistor 38 über den Widerstand 36 aktiviert. Er zieht dann den Pegel zwischen den beiden Entkoppelelementen 40, 42, die im Ausführungsbeispiel durch Widerstände gebildet sind, auf ein festes Potential 44, im Ausführungsbeispiel auf GND. Dadurch wird die Kommunikation zwischen dem Außenbereich 30 und dem Innenbereich 32 unterbrochen, ein Zugriff von außen ist nicht mehr möglich.
Eine weitere Möglichkeit der Entkopplung ist in der 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt ein Gateway 46 die Trennung von Innen- und Außenbereich durch. Das Gateway 46 kann dabei durch jede an sich bekannte Art eines Gateways realisiert sein, also durch ein Verbindungselement zwischen zwei Kommunikationssystemen, das es ermöglicht, von einem System auf das andere zuzugreifen. Insbesondere kann das Gateway 46 durch einen Controller, einen Transceiver, eine digitale oder analoge Schaltung oder eine optische Kopplung/Entkopplung gebildet sein.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

Kommunikationsnetzwerk für ein Kraftfahrzeug mit – einer zentralen Steuerungseinheit (12) zur Steuerung des Netzwerks und – einer Mehrzahl von angesteuerten Knoteneinheiten (14-1, 14-2,... 14-n), die mit der zentralen Steuerungseinheit (12) über eine Kommunikationsleitung (16) verbunden sind, – wobei die zentrale Steuerungseinheit (12) in einem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet ist, und zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit (14-1) in einem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in der Kommunikationsleitung (16) zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und der in dem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordneten Knoteneinheit (14-1) ein Trennelement (24) zur Unterbrechung der Kommunikationsleitung (16) angeordnet ist.
Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (24) in dem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet ist.
Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (24) direkt in die Kommunikationsleitung (16) eingebracht ist, insbesondere derart, dass die Verbindungen zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und den Knoteneinheiten (14-2,... 14-n), die in dem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet sind, durch das Trennelement (24) nicht unterbrochen sind.
Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (24) in der zentralen Steuerungseinheit (12) integriert ist, insbesondere derart, dass die Verbindungen zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und den Knoteneinheiten (14-2,...14-n), die in dem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet sind, durch das Trennelement (24) nicht unterbrochen sind.
Kommunikationsnetzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (24) in einer im zugriffssicheren Bereich (32) angeordneten Knoteneinheit (14-2) integriert ist, insbesondere derart, dass die Verbindungen zwischen der zentralen Steuerungs einheit (12) und den Knoteneinheiten (14-2,... 14-n), die in dem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet sind, durch das Trennelement (24) nicht unterbrochen sind.
Kommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivierungselement (34) zum Aktivieren und Deaktivieren des Trennelements (24) abhängig von einem Betriebsmodus des Kommunikationsnetzwerks vorgesehen ist.
Kommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (24) durch einen Schalter (28), insbesondere einen elektrischen Schalter (36–42), oder ein Gateway (46) gebildet ist.
Kommunikationsnetzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kommunikationsnetzwerk ein LIN-Netzwerk in einem Kraftfahrzeug darstellt, – die zentrale Steuerungseinheit einen im Fahrzeuginnenbereich (32) angeordneten LIN-Master (12) und die angesteuerten Knoteneinheiten LIN-Slaves (14-1,... 14-n) darstellen, und – die zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit (14-1) im Fahrzeugaußenbereich (30) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Kommunikationsnetzwerks, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, welches eine zentrale Steuerungseinheit (12) zur Steuerung des Netzwerks und eine Mehrzahl von angesteuerten Knoteneinheiten (14-1,..., 14-n) aufweist, die mit der zentralen Steuerungseinheit (12) über eine Kommunikationsleitung (16) verbunden sind, wobei die zentrale Steuerungseinheit (12) in einem zugriffssicheren Bereich (32) angeordnet ist, und zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit (14-1) in einem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Betriebsmodus des Kommunikationsnetzwerks die Verbindung (16) zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und der in dem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordneten Knoteneinheit (14-1) geschlossen gehalten wird, und – in einem zweiten Betriebsmodus des Kommunikationsnetzwerks die Verbindung (16) zwischen der zentralen Steuerungseinheit (12) und der in dem zugriffsunsicheren Bereich (30) angeordneten Knoteneinheit (14-1) unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsnetzwerk ein LIN-Netzwerk in einem Kraftfahrzeug darstellt, die zentrale Steuerungsein heit einen im Fahrzeuginnenbereich (32) angeordneten LIN-Master (12) und die angesteuerten Knoteneinheiten LIN-Slaves (14-1,..., 14-n) darstellen, die zumindest eine angesteuerte Knoteneinheit (14-1) im Fahrzeugaußenbereich (30) angeordnet ist, und der zweite Betriebsmodus des LIN-Netzwerks aktiviert wird, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird.