车载信息安全控制系统的研究

发布时间：2017-08-18 20:41

  本文关键词：车载信息安全控制系统的研究

  更多相关文章： 车载信息安全 CAN总线 OBD ISO15031指令过滤 USB病毒过滤器

【摘要】：随着交通行业的日益智能化,越来越多的路边基础设施和汽车安装了各种通信设备,整个车联网的发展已经成为必然的趋势。但是车联网的广泛应用也带来了相应的信息安全问题。现代汽车上的电子信息系统越来越多,如发动机控制、安全气囊控制、空调控制等,CAN总线将车内这些控制单元连接到整个车载控制器上,因此,CAN总线在汽车系统内部的应用使得车内这些控制单元之间的联系越来越紧密。为了吸引用户的眼球,车载供应商利用汽车提供各种娱乐设施。例如USB接口,用户使用USB设备接入导航系统播放音乐,与此同时伴随的威胁是病毒的植入,使得导航系统处于非正常工作状态。为了响应国家法规——减轻空气污染,OBD车载诊断系统应运而生。通过这套车载OBD系统,可以检测车辆实时使用过程中与排放控制有关的零部件的相关状态。为此汽车制造商为OBD诊断系统留出了便于诊断的OBD接口,同时也因这个接口的存在,为某些攻击者提供了机会。本文的研究是基于上述所描述的USB接口和OBD接口存在的安全隐患,以嵌入式系统Linux系统为系统开发平台,实现AIS信息安全系统防护。本系统的实现过程分为USB接口安全防护和CAN总线安全防护。USB接口安全的防护设计部分,实现了USB接口病毒的防护隔离。该防护器实现的功能主要有:通过隔离器中的微控制器快速捕获USB设备与Windows系统之间的所有底层数据,然后分析、审计、过滤经过隔离器中的底层数据,实现Autorun病毒的完全隔离。同时,本设计在嵌入式Linux系统平台上实现了USB设备上的数据与WinCe系统的交互。OBD接口安全防护设计部分,本文通过分析OBD协议ISO15031的九种工作模式以及数据指令格式,编写相应的算法,实现非法指令的过滤。同时,也在Linux系统平台上完成了CAN接口的驱动和中继。此外,本文不仅在硬件上对整个系统进行了设计,从芯片选型到电路设计,直到PCB板的集成。而且从软件上对系统的五个部分进行了设计,USB驱动设计,CAN接口驱动设计,CAN中继设计,ISO15031指令过滤设计以及USB病毒过滤器设计。最后,实现程序调试。
【关键词】：车载信息安全 CAN总线 OBD ISO15031指令过滤 USB病毒过滤器
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6;TP309;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-10
• 1.3 技术背景10-13
• 1.3.1 车载CAN总线技术10-11
• 1.3.2 CAN中继技术11-12
• 1.3.3 OBD检测技术12-13
• 1.4 课题来源和研究内容13-14
• 1.5 论文组织架构14-15
• 第二章 系统总体设计和总体结构15-17
• 2.1 系统总体设计思想15
• 2.2 系统总体结构设计15-17
• 第三章 系统硬件设计17-24
• 3.1 系统硬件总体设计17-18
• 3.2 系统核心芯片18-19
• 3.3 USB接口设计19-20
• 3.3.1 USB控制芯片19
• 3.3.2 USB接口设计19-20
• 3.4 CAN接口设计20-23
• 3.4.1 CAN接口芯片20-21
• 3.4.2 CAN总线隔离电路设计21-23
• 3.5 电源模块设计23-24
• 第四章 系统软件设计24-40
• 4.1 嵌入式Linux系统设备驱动开发原理24-26
• 4.1.1 驱动程序的调用关系24
• 4.1.2 驱动程序的分类及作用24-25
• 4.1.3 硬件设备的识别25
• 4.1.4 硬件设备的控制方式25-26
• 4.2 USB接口程序设计26-35
• 4.2.1 USB协议分析26-28
• 4.2.2 USB驱动架构28-32
• 4.2.3 实现USB接口驱动32-33
• 4.2.4 USB病毒分析33-34
• 4.2.5 USB病毒隔离器设计34-35
• 4.3 CAN总线软件设计35-40
• 4.3.1 CAN接口驱动设计35-37
• 4.3.2 CAN中继设计37-39
• 4.3.3 过滤机制设计39-40
• 第五章 系统集成及测试40-46
• 5.1 系统集成PCB板40-41
• 5.2 USB接口测试41-42
• 5.2.1 音乐播放测试41
• 5.2.2 病毒隔离器测试41-42
• 5.3 CAN接口调试42-46
• 5.3.1 CAN中继器压力测试42-44
• 5.3.2 CAN中继器安全测试44-46
• 总结及展望46-47
• 参考文献47-51
• 作者简介51-52
• 致谢52

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本文编号：696686