【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及车载can总线通信，具体涉及一种低成本高可靠的车载can总线安全通信方法及安全通信系统。
技术介绍
1、车载can总线是一种广泛应用于车辆内部通信的串行通信协议，应用于汽车不同电子控制单元（ecu）之间的通信。车载can总线的应用场景包括动力控制、制动系统、空调系统、娱乐系统、仪表盘、安全系统等。这些ecu之间需要频繁交换信息，以确保车辆正常运行。can总线硬件和协议相对简单，成本较低，具有实时性、可靠性、可扩展性等优点，但can总线也存在一些信息安全隐患。can总线上的数据通常以明文形式传输，容易被窃听，导致信息泄漏。ecu之间缺乏有效的身份认证机制，可能导致非法ecu的注入攻击，破坏车辆的正常操作。由于缺乏数据验证和加密，攻击者可以重放先前的can消息，引发意外操作。
2、为解决这些问题，autosar引入了secoc（secure onboard communication），它是一种用于车辆内部通信的安全机制。secoc使用加密和认证技术保护can消息的完整性，防止信息篡改。secoc可以确保ecu之间的身份验证，防止非法ecu的注入攻击。通过在消息中加入新鲜值管理，secoc可以检测和抵御重放攻击，确保只有合法的消息被接受和执行。
3、然而，secoc也存在一些不足之处。譬如，secoc只支持can-fd协议而不支持can协议，需要成本更高的硬件和更复杂的软件支持，增加了成本和开发难度；消息数据依然是明文发送，无法保护消息的机密性。
4、还有一些技术虽然对消息数据进行了
5、基于此，本专利技术设计了一种低成本高可靠的车载can总线安全通信方法及安全通信系统以解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种低成本高可靠的车载can总线安全通信方法及安全通信系统。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种低成本高可靠的车载can总线安全通信系统，包括：
4、网关，用于转发密钥预置指令，完成can总线上各ecu的初始密钥预置；
5、ecu_a作为can消息发送端，用于把明文数据认证加密后的密文消息发送至ecu_b；
6、具体的，ecu_a利用通信密钥、真实同步id和can消息id，通过轻量级aead算法把明文数据加密同步生成密文数据和原生认证码，然后把密文数据、由原生认证码生成的消息认证码和显式同步id组合成密文消息，并将密文消息发送至ecu_b；
7、ecu_b作为can消息接收端，用于把密文消息解密验签后得到明文消息数据；
8、具体的，ecu_b计算接收到的密文消息的显式同步id与自身维护的隐式同步id是否一致，如果一致，则解密验签通过后，隐式同步id在255或65535的模内加1，真实同步id加1；如果不一致，继续判断显式同步id和隐式同步id的差值是否在允许范围内；若差值iddiff在允许范围内，则隐式同步id在255或65535的模内加上（1+iddiff）的和，真实同步id加上（1+iddiff）的和，否则上报异常；ecu_b把明文数据返回给业务处理。
9、一种低成本高可靠的车载can总线安全通信系统的安全通信方法，包括：
10、a、网关转发上位机或者tsp平台的密钥预置指令，完成包括网关在内的can总线上各ecu的初始密钥预置；
11、b、ecu_a把明文数据认证加密后的密文消息发送至ecu_b；
12、具体的，ecu_a利用通信密钥、真实同步id和can消息id，通过轻量级aead算法把明文数据加密同步生成密文数据和原生认证码，然后把密文数据、由原生认证码生成的消息认证码和显式同步id组合成密文消息，并将密文消息发送至ecu_b；
13、c、ecu_b把密文消息解密验签后得到明文消息数据；
14、具体的，ecu_b计算接收到的密文消息的显式同步id与自身维护的隐式同步id是否一致，如果一致，则解密验签通过后，隐式同步id在255或65535的模内加1，真实同步id加1；如果不一致，继续判断显式同步id和隐式同步id的差值是否在允许范围内；若差值iddiff在允许范围内，则隐式同步id在255或65535的模内加上（1+iddiff）的和，真实同步id加上（1+iddiff）的和，否则上报异常；ecu_b把明文数据返回给业务处理。
15、进一步的，通信密钥的生成流程为：
16、步骤1-1，判断是否满足以下条件：ecu_a发现当前can消息id的通信密钥为空，或者ecu_b分发了新的任何can消息id的通信密钥；满足条件时进行步骤1-2；
17、步骤1-2，ecu_a从硬件随机数生成器或伪随机数生成器获取到一串随机数；
18、步骤1-3，对该随机数做哈希运算，取哈希值的最高3字节和最低3字节依序组合成6字节的数据序列作为此can消息id的通信密钥。
19、进一步的，通信密钥的分发流程为：
20、步骤2-1，ecu_a从启动、故障等异常恢复后，把此can消息id的真实同步id、隐式同步id、显式同步id恢复至初始值零；
21、步骤2-2，ecu_a利用此can消息id的通讯密钥、真实同步id和can消息id，通过轻量级aead算法把通信密钥加密同步生成密文数据和原生认证码；密文数据的长度同样为6个字节；
22、步骤2-3，判断是否在can协议场景下；
23、若在can协议场景下，显式同步id占用1个字节，取值为255，表明此条消息为通信密钥的分发消息；则取原生认证码的最高4个比特和最低4个比特依序拼接而成消息认证码；
24、若不在can协议场景下，而是在包括can-fd协议在内的其它场景下，显式同步id占用2个字节，取值为65535，同样表明此条消息为通信密钥的分发消息；则取原生认证码的最高1个字节和最低1个字节依序拼接而成消息认证码；
25、步骤2-4，ecu_a把密文数据、消息认证码和显式同步id依序拼接组合成通信密钥分发消息，并将通信密钥分发消息发送到can总线上；
26、ecu_b作为can消息接收端，用于把密文消息解密验签后得到明文消息数据；
27、步骤2-5，ecu_b判断接收到的can消息的显式同步id是否为255或65535，如果是，则进入通信密钥分发消息处理流程。
28、进一步的，通信密钥分发消息处理流程为：
29、步骤s1，ecu_b使用此can消息id的通讯密钥、真实同步id和can消息id对接收到的密文消息解密验签；
30、步骤s2，判断是否验签成功；
31、如果验签成功，说明此消息的确是通信密钥分发消息；
32、如果验签失败，则认为接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低成本高可靠的车载CAN总线安全通信系统，其特征在于，包括：
2.一种根据权利要求1所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信系统的安全通信方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥的生成流程为：
4.根据权利要求3所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥的分发流程为：
5.根据权利要求4所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥分发消息处理流程为：
6.根据权利要求5所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信方法，其特征在于，ECU_A加密流程与ECU_B解密流程共同构成业务数据加密解密传输流程；
7.根据权利要求6所述的低成本高可靠的车载CAN总线安全通信方法，其特征在于，在CAN协议场景下，明文数据长度不超过6个字节，由轻量级AEAD算法生成的密文长度与明文长度相等；在CAN-FD协议场景下，明文数据长度不超过60个字节，由轻量级AEAD算法生成的密文长度与明文长度相等。<...
【技术特征摘要】
1.一种低成本高可靠的车载can总线安全通信系统，其特征在于，包括：
2.一种根据权利要求1所述的低成本高可靠的车载can总线安全通信系统的安全通信方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的低成本高可靠的车载can总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥的生成流程为：
4.根据权利要求3所述的低成本高可靠的车载can总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥的分发流程为：
5.根据权利要求4所述的低成本高可靠的车载can总线安全通信方法，其特征在于，通信密钥分发消息处理流程为：
6.根据权利要求5所述的低成本高可靠的车载can总线安全通信方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：李桂良，杨晶，张东，冯世杰，谭乐安，江浩良，谢艺枝，
申请(专利权)人：智极广州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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