基于FlexRay的车载数据传输安全机制研究与实现
发布时间：2025-02-08 18:13
FlexRay总线是针对应用如汽车线控和电力列车控制等中的自动网络的可靠性需求而设计的一种国际性的现场总线标准,它的单通道数据传输率高达10Mb/s,支持同步传输和异步传输,其具有多种拓扑结构以及可调配带宽,可使用网络监视器对总线进行监控。车联网是在物联网的基础上建立起来的概念,可为未来的交通实现调度、车间自组网等概念提供技术基础。在此基础上,毎个汽车个体都是网络的一部分,既是网络资源的提供者,又是网络资源的使用者。因此用类比的方法,可以将互联网的威胁类比到汽车网络中。呈然,安全性对汽车网络的限制比互联网更为苛刻。因此,研究车载数据的安全传输具有强烈的市场需求和广阔的应用前景。本项研究在对FlexRay总线的协议规范及数据的加密方法进行研究和分析的基础上,设计了基于Flex Ray总线协议车载数据传输的安全加密方案。利用FPGA完成FlexRay数据的加密处理,提高数据的安全性,并在数据流中加入数字签名进一步保障数据安全。同时为减少处理过程中带来的时延,对通信时隙进行优化调度,并在加密时采用硬件加密的方法优化加密实现方案,提高加密速度,减少带来的时延,使其满足车载数据传输的要求。本项研究...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外FlexRay总线的研究现状及发展方向
1.2.1 FlexRay概述
1.2.2 FlexRay总线应用
1.2.3 FlexRay通信实现方法
1.2.4 FlexRay网络的理论研究
1.3 国内外车载网络安全的研究现状及发展方向
1.3.1 车载网络安全需求
1.3.2 信息传递理论研究
1.4 FPGA技术
1.5 主要内容及结构安排
第2章 FlexRay协议及其优化方法研究
2.1 FlexRay协议介绍
2.1.1 FlexRay协议
2.1.2 FlexRay协议特点
2.1.3 FlexRay拓扑结构
2.2 FlexRay协议规范
2.2.1 协议运行控制
2.2.2 编码与解码
2.2.3 数据帧格式
2.2.4 媒体接入控制
2.2.5 时钟同步
2.3 FlexRay总线静态段特性分析及优化
2.3.1 FlexRay总线静态段特性分析
2.3.2 典型车载调度方法
2.3.3 基于动态分配的静态时隙调度方法
2.4 本章小结
第3章 加密算法及其优化实现研究
3.1 密码学简介
3.2 AES算法及其优化
3.2.1 AES加密算法的数学基础
3.2.2 AES加密算法原理及其优化
3.3 RSA算法及其优化
3.3.1 RSA加密算法
3.3.2 RSA算法的运算及其优化方法
3.4 本章小结
第4章 基于FPGA的系统开发平台
4.1 FPGA开发平台简介
4.1.1 EP4CE6E22C8N
4.1.2 主要外围电路模块
4.2 系统设计方案及开发流程
4.2.1 系统总体方案
4.2.2 FPGA设计开发工具与开发流程
4.3 本章小结
第5章 基于FPGA的加密系统设计
5.1 FlexRay通信管理模块
5.1.1 时钟及媒体接入控制模块
5.1.2 协议运行控制状态模块
5.1.3 唤醒及时钟同步模块
5.1.4 数据组解帧与收发模块
5.2 FlexRay协议优化模块
5.3 数据加-解密模块及密钥分配模块
5.3.1 数据加-解密模块
5.3.2 密钥分配模块
5.4 外围测试模块
5.5 本章小结
第6章 实验测试与验证
6.1 测试方案与验证环境
6.1.1 测试方案
6.1.2 验证环境及其搭建
6.2 功能仿真
6.2.1 FlexRay时钟及媒体接入控制功能仿真
6.2.2 协议运行控制功能仿真
6.2.3 数据组解帧与收发功能仿真
6.2.4 加-解密模块功能仿真
6.3 实验测试
6.3.1 协议数据传输测试
6.3.2 数据加-解密效果测试
6.3.3 系统整体测试
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：4031773
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外FlexRay总线的研究现状及发展方向
1.2.1 FlexRay概述
1.2.2 FlexRay总线应用
1.2.3 FlexRay通信实现方法
1.2.4 FlexRay网络的理论研究
1.3 国内外车载网络安全的研究现状及发展方向
1.3.1 车载网络安全需求
1.3.2 信息传递理论研究
1.4 FPGA技术
1.5 主要内容及结构安排
第2章 FlexRay协议及其优化方法研究
2.1 FlexRay协议介绍
2.1.1 FlexRay协议
2.1.2 FlexRay协议特点
2.1.3 FlexRay拓扑结构
2.2 FlexRay协议规范
2.2.1 协议运行控制
2.2.2 编码与解码
2.2.3 数据帧格式
2.2.4 媒体接入控制
2.2.5 时钟同步
2.3 FlexRay总线静态段特性分析及优化
2.3.1 FlexRay总线静态段特性分析
2.3.2 典型车载调度方法
2.3.3 基于动态分配的静态时隙调度方法
2.4 本章小结
第3章 加密算法及其优化实现研究
3.1 密码学简介
3.2 AES算法及其优化
3.2.1 AES加密算法的数学基础
3.2.2 AES加密算法原理及其优化
3.3 RSA算法及其优化
3.3.1 RSA加密算法
3.3.2 RSA算法的运算及其优化方法
3.4 本章小结
第4章 基于FPGA的系统开发平台
4.1 FPGA开发平台简介
4.1.1 EP4CE6E22C8N
4.1.2 主要外围电路模块
4.2 系统设计方案及开发流程
4.2.1 系统总体方案
4.2.2 FPGA设计开发工具与开发流程
4.3 本章小结
第5章 基于FPGA的加密系统设计
5.1 FlexRay通信管理模块
5.1.1 时钟及媒体接入控制模块
5.1.2 协议运行控制状态模块
5.1.3 唤醒及时钟同步模块
5.1.4 数据组解帧与收发模块
5.2 FlexRay协议优化模块
5.3 数据加-解密模块及密钥分配模块
5.3.1 数据加-解密模块
5.3.2 密钥分配模块
5.4 外围测试模块
5.5 本章小结
第6章 实验测试与验证
6.1 测试方案与验证环境
6.1.1 测试方案
6.1.2 验证环境及其搭建
6.2 功能仿真
6.2.1 FlexRay时钟及媒体接入控制功能仿真
6.2.2 协议运行控制功能仿真
6.2.3 数据组解帧与收发功能仿真
6.2.4 加-解密模块功能仿真
6.3 实验测试
6.3.1 协议数据传输测试
6.3.2 数据加-解密效果测试
6.3.3 系统整体测试
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：4031773
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