车载FlexRay总线网络的数据压缩与网络安全研究

发布时间：2023-03-05 21:14

　　随着近年来车联网产业的飞速发展,汽车已然不再是一个代步工具,数字化程度逐年增高。但是,这样的提高也同时给车载总线网络环境带来了安全的威胁,使黑客入侵汽车有了可乘之机。而车载总线网络上传输的各种控制数据一旦被黑客掌握并加以操纵,便会对乘客的生命及财产安全构成威胁。但是目前任何一种车载总线通信协议都没有安全方面的考虑,车载总线网络的安全问题亟待解决。因此,本文以速率更高、稳定性更强并极有可能成为下一代主流车载总线的FlexRay作为研究对象,提出了一种总线数据安全通信协议和数据压缩方法,在保证安全性的同时减小对实时性的影响。首先,为保护FlexRay总线网络的安全,本文提出了一套整合数据加密、消息认证和密钥分发策略的安全通信协议。其中,以AES系列算法为核心,使用计数器(CTR)模式对数据进行加密;使用HMAC算法生成消息认证码以保证数据的实时性及完整性;密钥分发策略方面,使用哈希函数生成单向密钥链,并以逆着生成方向的顺序以明文形式逐个公布使用过的会话密钥。通过将以上模块搭配整合,设计安全通信协议所需要完成的具体步骤,实现收发两端的安全通信。其次,设计了针对FlexRay的数据压缩方法。压...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 车载网络安全研究项目
        1.2.2 车载网络安全协议
    1.3 研究内容与主要工作
    1.4 本文结构
第2章 FlexRay车载总线网络介绍及安全状况分析
    2.1 引言
    2.2 FlexRay车载总线网络简介
        2.2.1 FlexRay协议特性
        2.2.2 FlexRay数据帧格式
        2.2.3 FlexRay媒体访问控制
        2.2.4 FlexRay网络拓扑结构
        2.2.5 FlexRay时钟同步机制
    2.3 FlexRay网络安全状况
        2.3.1 FlexRay网络安全威胁
        2.3.2 FlexRay安全通信技术
    2.4 本章小结
第3章 FlexRay总线网络的安全通信协议与数据压缩方案设计
    3.1 引言
    3.2 FlexRay总线网络的安全通信协议
        3.2.1 FlexRay数据帧加密方法
        3.2.2 消息认证方法
        3.2.3 密钥分发方法
        3.2.4 FlexRay总线安全通信协议的规则设计
        3.2.5 安全通信协议的安全性分析
    3.3 FlexRay数据压缩方法
        3.3.1 数据压缩方法的设计
        3.3.2 数据压缩方法与安全协议结合
    3.4 本章小结
第4章 实验验证及性能分析
    4.1 引言
    4.2 实验环境及工具介绍
        4.2.1 CANoe仿真软件实验环境介绍
        4.2.2 FlexRay开发板EVB9S12XF512
    4.3 安全通信协议及数据压缩方法的实验验证
        4.3.1 硬件初始化及算法测试
        4.3.2 安全通信协议及数据压缩方法的实验验证
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及其他成果
致谢



本文编号：3756930