本发明专利技术涉及数据通信信息安全技术领域，且公开了一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，包括以下步骤：S1、对CAN扩展帧将18位扩展ID用于填充目的节点地址，接收方收到扩展ID后与自己对比，如果相同则启动接收；S2、数据传输过程中采用RSA非对称加密法，所需要的公钥和私钥通过应用层计算出；S3、在步骤S2对数据加密的过程中，采用华莱士树算法进行压缩，减少对于给定数目加数加法所使用的加法器的数量。整个加解密过程中，利用现有协议的扩展帧填充法，规避了CAN总线传输公认的不安全性，同时，利用较小的硬件开支和较快的速度实现CAN数据加密和解密过程，提高了CAN总线传输的安全性，也提高了整个车载系统内部数据传输和响应的速度。应的速度。应的速度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法
[0001]本专利技术涉及数据通信信息安全
，具体为一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法。
技术介绍
[0002]控制器局域网CAN(Controller Area Network)于1986年，为适应“减少线束的数量”及“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议，于1993年11月，ISO组织正式颁布CAN国际标准ISO11898及ISO11519，现在CAN
‑
BUS是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最广泛的现场总线之一。
[0003]据最新协议帧结构可知，CAN数据包中没有目的地址和源地址，ID也仅是参与仲裁优先权使用，并不是匹配的必要信息，可参考图1，图1为CAN的一种连接拓扑结构，各ECU是汽车的各个电控单元，比如中仪表显示、座椅模块等。各ECU之间、CPU与各ECU之间均可以互相访问，CAN总线上的数据量大，且完全发送的明文对任何一个ECU都是透明的，所以一旦有攻击者监听车载以太网数据并获得仲裁权限，就可以向任何一个ECU发送假数据包，包括发动力、转向器等关键ECU，一旦得逞，攻击者将完全控制车辆，对驾驶员的人身安全造成损害，因此，对CAN总线明文的加密变得必不可少，现有的CAN通信加密方法多为软件加密方法，易于实现，但处理速度慢，会导致数据发送和响应速度严重滞后，基于此，本申请提出一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法以解决上述问题。
专利技术内容
[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，该基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法利用现有协议的扩展帧填充法，规避了CAN总线传输公认的不安全性，同时，利用较小的硬件开支和较快的速度实现CAN数据加密和解密过程，提高了CAN总线传输的安全性，也提高了整个车载系统内部数据传输和响应的速度。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对CAN扩展帧将18位扩展I D用于填充目的节点地址，接收方收到扩展I D后与自己对比，如果相同则启动接收，否则不接收；
[0009]S2、数据传输过程中采用RSA非对称加密法，非对称加密和解密需要的公钥和私钥通过应用层计算出；
[0010]S3、在步骤S2对数据加密的过程中，采用华莱士树算法进行压缩，减少对于给定数目加数加法所使用的加法器的数量。
[0011]优选的，SOC系统上电后，将所述步骤S2计算出的公钥和私钥存入各ECU节点的存
储空间中，公钥和私钥是2048位数据，分别以64个32位的数据存储在RAM中。
[0012]优选的，加密和解密的流程都是采用硬件实现方式，任意所述CAN节点的ECU之间加密和解密的流程如下：
[0013](1)CAN节点B获得公钥，使用公钥和RSA加密算法对明文数据进行加密；
[0014](2)CAN节点A获得公钥并得到密文，使用私钥和RSA解密算法对密文进行解密，最后得到明文；
[0015]其中：公钥为1024位e，模数1024位n；
[0016]在CAN节点B发出的C＝M
e mod n；
[0017]私钥为1024位d，模数1024位n；
[0018]在CAN节点A收到密文解密后的M＝C
d mod n；
[0019]C为密文，M为明文，M
e
即明文的e次幂，C
d
即密文的d次幂，在实现中，算法是公开的，公钥是公开的，私钥是对其它CAN节点保密的。
[0020]优选的，在加密和解密的过程中，把1024位乘数拆分为32bit长度的多段，也将基本乘法进行分段，对于两个乘数的位宽一样的乘数的乘法，采用的是阵列乘法器，具体步骤如下：
[0021](1)对于C、M都是长整数，按多项式展开法，将长整数分解为多个32bit长度的短整数之和，从而：
[0022]M＝M
1023
B
M1023
+M
1022
B
M1022
+M
1022
B
M1022
+...+M0，
[0023]C＝C
1023
B
C1023
+C
1022
B
C1022
+C
1022
B
C1022
+...+C0，
[0024]其中B
*
＝2
k
；
[0025](2)做计算最低一级乘法M的平方时，先将M的所有项去乘以M0，将所得的结果存在低位R0寄存器和高位C0寄存器中；
[0026](3)再把M的所有项去乘以M1B
M1
，将所得的结果再加上先前的进位字C0值，将结果存在低位R1寄存器和高位C1寄存器中；
[0027](4)再把M的所有项去乘以M2B
M2
，将所得的结果再加上先前的进位字C1值，将结果存在低位R2寄存器和高位C2寄存器中；
[0028](5)重复这个过程直到执行最后一次乘法，将M的所有项乘以M
1023
B
M1023
，将所得的结果再加上先前的进位字C
1022
值，将结果存在低位R
1023
寄存器和高位C
1023
寄存器中；
[0029](6)最后一步将R
1023
加上最后进位字C
1023
作为结果的一部分保存。
[0030]优选的，所述步骤S3中华莱士树3：2压缩加法器最后一级输出给进位传递加法器作为最终结果输出，对最小的32bit*32bit的乘法器，采用流水线乘法器，把不同级的处理进行并行计算。
[0031](三)有益效果
[0032]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，具备以下有益效果：
[0033]1、对CAN标准协议进行了优化使用，极大的减少硬件开支、产品成本以及大大降低了CAN总线数据传输泄漏的风险；
[0034]2、对CAN数据明文实行加密和解密的过程中，对硬件几乎不能实现的大数据幂模计算过程，进行大数分段、幂模计算简化，拆解为用硬件可实现的方法，并实施了算法压缩，
极大的节省了硬件开支，用具有快速、准确响应的硬件资源实现CAN数据的加密和解密，提高了CAN总线传输的速度、准确性。
附图说明
[0035]图1为CAN的一种连接拓扑结构示意图；
[0036]图2为本专利技术的CAN数据加解密数据流示意图；
[0037]图3为本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对CAN扩展帧将18位扩展ID用于填充目的节点地址，接收方收到扩展ID后与自己对比，如果相同则启动接收，否则不接收；S2、数据传输过程中采用RSA非对称加密法，非对称加密和解密需要的公钥和私钥通过应用层计算出；S3、在步骤S2对数据加密的过程中，采用华莱士树算法进行压缩，减少对于给定数目加数加法所使用的加法器的数量。2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，其特征在于，SOC系统上电后，将所述步骤S2计算出的公钥和私钥存入各ECU节点的存储空间中，公钥和私钥是2048位数据，分别以64个32位的数据存储在RAM中。3.根据权利要求2所述的一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，其特征在于，加密和解密的流程都是采用硬件实现方式，任意所述CAN节点的ECU之间加密和解密的流程如下：(1)CAN节点B获得公钥，使用公钥和RSA加密算法对明文数据进行加密；(2)CAN节点A获得公钥并得到密文，使用私钥和RSA解密算法对密文进行解密，最后得到明文；其中：公钥为1024位e，模数1024位n；在CAN节点B发出的C＝M
e
modn；私钥为1024位d，模数1024位n；在CAN节点A收到密文解密后的M＝C
d
modn；C为密文，M为明文，M
e
即明文的e次幂，C
d
即密文的d次幂，在实现中，算法是公开的，公钥是公开的，私钥是对其它CAN节点保密的。4.根据权利要求3所述的一种基于CAN总线传输的硬件加解密实现方法，其特征在于，在加密和解密的过程中，把1024位乘数拆分为32bit长度的多段，也将基本乘法进行分段，对于两个乘数的位宽一样的乘数的乘法，采用的是阵列乘法器，具体步骤如下：(1)对于C、M都是长整数，按多项式展开法，将长整数分解为多个32bit长度的短整数之和，从而：M＝M
1023...
【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，
申请(专利权)人：无锡摩芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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