DE102006056693A1

DE102006056693A1 - Verwendung eines globalen Takts zum sichern und synchronisieren von Nachrichten in XM und SMS-Nachrichten für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006056693A1
Application number: DE102006056693A
Authority: DE
Inventors: Ansaf I. Livonia Alrabady
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: US7805612B2; US20070130469A1; CN1976503B; CN1976503A; DE102006056693B4

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von sicheren Einwegübertragungen in einem Fahrzeugdrahtloskommunikationssystem bereitgestellt. Das System und das Verfahren beruhen auf einem Taktsignal, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug und der Server korrekte Nachrichten empfangen. Das Fahrzeug und der Server synchronisieren ihre internen Takte periodisch mit einem globalen Taktsignal. Der Server fügt seine lokale Zeit dem Körper einer Nachricht hinzu, die eine Fahrgestellnummer und einen Funktionscode umfasst. Der Server verschlüsselt dann die Nachricht und überträgt sie zu dem Fahrzeug. Das Fahrzeug entschlüsselt die Nachricht und vergleicht die übertragene Fahrgestellnummer mit seiner Fahrgestellnummer. Wenn die Fahrgestellnummern übereinstimmen, überprüft das Fahrzeug, ob die Zeit in der Nachricht innerhalb eines vordefinierten Fensters der Fahrzeugzeit liegt. Wenn die übertragene Zeit innerhalb des vordefinierten Fensters der Fahrzeugzeit liegt, nimmt das Fahrzeug die Nachricht an und führt die Funktion aus.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Sicherheit für Einweg-Nachrichtenübertragungen und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Sicherheit für Kurznachrichtssystem-Nachrichten, wobei das System und das Verfahren ein synchronisiertes Taktsignal verwenden, das der Nachricht hinzugefügt wird.

2. Diskussion des Stands der Technik

In der Technik sind Kommunikationssysteme bekannt, die einer zentralen Dienstzentrale ermöglichen, drahtlos mit einem Fahrzeug zu kommunizieren, um verschiedene Dienste bereitzustellen, wie beispielsweise Aufschließen des Fahrzeugs, Aktualisieren der Software in den verschiedenen ECUs in dem Fahrzeug etc. Die zentrale Dienstzentrale umfasst einen Server, der ihr ermöglicht, drahtlos über die spezifizierten Frequenzen über zellularbasierte Kommunikationen, Festnetzverbindungen, Satellitenkommunikationen und/oder das Internet mit dem Fahrzeug zu kommunizieren.

Diese Typen von drahtlosen Kommunikationssystemen setzen manchmal Kurznachrichtssystem-Kommunikationslinks (SMS-Kommunikationslinks) ein, bei denen die Nachrichten über einen Einwegkanal ohne Rückübertragungen übertragen werden. Mit anderen Worten gibt es keine Verifikation, dass die Nachricht empfangen wird. Diese Typen von SMS-Kommunikationslinks sind erwünscht, da sie den Umfang an Bandbreite und Leistung reduzieren, der zum Bereitstellen des Kommunikationslinks erforderlich ist. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugbediener bei dem oben erläuterten Fahrzeugkommunikationssystem die Dienstzentrale anrufen, um nach einem Aufschließen der Fahrzeugtüren zu fragen. Die Dienstzentrale kann den Befehl zum Aufschließen der Tür unter Verwendung einer SMS-Nachricht bei einer niedrigen Bandbreite und niedrigen Kosten drahtlos übertragen.

Bei diesem Typ von SMS-Kommunikationslink besteht eine potentielle Sicherheitsgefährdung. Insbesondere ist es für einen Hacker möglich, die von der Dienstzentrale zu dem Fahrzeug übertragene Nachricht zu empfangen und aufzuzeichnen und/oder zu verhindern, dass die Nachricht von der Dienstzentrale das Fahrzeug erreicht. Der Hacker kann die Nachricht dann zu einem späteren Zeitpunkt wiedergeben, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Wenn z.B. eine SMS-Nachricht gesendet wird, um die Fahrzeugtüren aufzuschließen, kann der Hacker die Nachricht auf der Router-Ebene oder in der Luft durch Stören des Signals blockieren. Da die erfasste Nachricht eine gültige Nachricht ist, kann der Hacker die Nachricht zu einem späteren Zeitpunkt, wenn sich der Fahrzeugbesitzer nicht in der Nähe des Fahrzeugs befindet, wiedergeben, und einen unautorisierten Zugang zu dem Fahrzeug erlangen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von sicheren Einwegübertragungen in einem Fahrzeugdrahtloskommunikationssystem offenbart. Das System und das Verfahren beruhen auf einem Taktsignal, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug und der Server korrekte Nachrichten empfangen. Das Fahrzeug und der Server synchronisieren ihre internen Takte periodisch mit einem globalen Takt auf der Grundlage eines bestimmten Algorithmus. Wenn der Server eine Nachricht drahtlos zu dem Fahrzeug übertragen möchte, umfasst sie sein lokales Taktsignal in dem Körper der Nachricht mit einer Fahrgestellnummer und einem speziellen Funktionscode. Der Server verschlüsselt dann die Nachricht und überträgt sie zu dem Fahrzeug. Das Fahrzeug entschlüsselt die Nachricht und vergleicht die übertragene Fahrgestellnummer mit seiner Fahrgestellnummer. Wenn die Fahrgestellnummern übereinstimmen, überprüft das Fahrzeug dann, ob die Zeit in der Nachricht innerhalb eines vordefinierten Fensters der lokalen Taktzeit des Fahrzeugs liegt. Wenn die übertragene Zeit innerhalb des vordefinierten Fensters der Fahrzeugzeit liegt, nimmt das Fahrzeug die Nachricht an und führt die Funktion aus. Andernfalls lehnt das Fahrzeug die Nachricht als eine ungültige oder möglicherweise wiedergegebene Nachricht ab. Die Zeit kann auch verwendet werden, um eine auf die gleiche Weise von dem Fahrzeug zu dem Server übertragene Nachricht zu validieren.

Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines Fahrzeugs und einer Dienstzentrale, die einen Einwegkanal-Kommunikationslink verwenden; und
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb zum Bereitstellen von Sicherheit für Einwegkanalnachrichten zwischen einem Fahrzeug und einer Dienstzentrale zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen von Sicherheit für ein Kurznachrichtensystem in einem drahtlosen Fahrzeugkommunikationssystem gerichtet sind, ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt auf keine Weise, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken.
1 ist ein Diagramm eines Systems 10, das drahtlose Kommunikationen zwischen einem Fahrzeug 12 und einer Dienstzentrale 14 bereitstellt, die einen Server 16 umfasst. Das System 10 zeigt eine durch den Server 16 zu dem Fahrzeug 12 übertragene Einweg-SMS-Nachricht 18. Die Nachricht 18 soll auf eine beliebige geeignete Weise drahtlos übertragen werden, die zellulare Kommunikationslinks, Satellitenkommunikationslinks, Internetlinks etc. umfasst, welche dem Fachmann bekannt sind. Das Fahrzeug 12 kann auch eine SMS-Nachricht zu dem Server 16 übertragen. Die hierin enthaltene Erläuterung des Empfangens von von dem Server 16 übertragenen Nachrichten durch das Fahrzeug 12 soll jedes bekannte Kommunikationssystem dieses Typs darstellen, wie beispielsweise XM^TM-Radio, Sirius^TM-Radio, On-Star^TM, etc. Die spezifische Architektur und der spezifische Entwurf des Kommunikationssystems sind für ein korrektes Verständnis der Erfindung nicht wichtig.
Wie hierin nachstehend genau erläutert wird, empfangen das Fahrzeug 12 bzw. der Server 16 Signale 24 bzw. 26 von einem Satelliten 22, die ein Taktsignal der momentanen Zeit enthalten. Das Fahrzeug 12 und der Server 16 erfassen die Signale 24 und 26 periodisch, um ihre internen Takte zu aktualisieren, um miteinander synchronisiert zu sein. Jeder geeignete Algorithmus kann verwendet werden, um den Zeitpunkt festzulegen, wann das Fahrzeug 12 und der Server 16 ihren internen Takt mit dem globalen Takt synchronisieren, sodass es einem potentiellen Hacker nicht möglich ist, diese Zeit zu ermitteln. Bei einer Ausführungsform sind die Signale 24 und 26 GPS-Signale, sie können jedoch ein beliebiges anderes Signal sein, das die Zeit umfasst, die von sowohl dem Fahrzeug 12 als auch dem Server 16 empfangen werden kann, wie beispielsweise ein Atomuhrsignal.
2 ist ein Flussdiagramm 30, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, um eine Sicherheit für die SMS-Nachricht 18 bereitzustellen, um zu verhindern, dass ein Hacker die zu dem Fahrzeug 12 übertragene Nachricht 18 aufzeichnet und die Nachricht 18 später wiedergibt, um zu bewirken, dass die wiedergegebene Nachricht die bestimmte Fahrzeugfunktion ausführt, wie beispielsweise ein Aufschließen der Fahrzeugtüren. Das Fahrzeug 12 und der Server 16 erfassen die Signale 24 und 26 periodisch, um ihre internen Takte zu aktualisieren und bei Kasten 32 gemäß einem beliebigen geeigneten Algorithmus miteinander synchronisiert zu werden. Da der potentielle Hacker die Synchronisationszeit nicht kennt, ist er nicht dazu in der Lage, in betrügerischer Absicht zu bewirken, dass das Fahrzeug 12 seinen internen Takt aktualisiert.
Wenn der Server 16 die Nachricht 18 zu dem Fahrzeug 12 senden möchte, bildet er bei Kasten 34 eine Nachricht, die seine zuvor mit dem Signal 26 synchronisierte lokale Zeit enthält. Der Server 16 bildet die Nachricht durch Hinzufügen der lokalen Zeit zu einem Nachrichtenblock, der die gewünschte Fahrgestellnummer und den Code für die bestimmte Funktion, die ausgeführt werden soll, umfasst, wie beispielsweise ein Aufschließen der Fahrzeugtüren. Der Server 16 verschlüsselt die kombinierte Nachricht dann bei Kasten 36 durch einen beliebigen geeigneten Verschlüsselungsprozess, der dem Fachmann weithin bekannt ist. Der Server 16 überträgt die Nachricht 18 dann bei Kasten 38 zu dem Fahrzeug 12.
Das Fahrzeug 12 empfängt und entschlüsselt die Nachricht 18 bei Kasten 40. Das Fahrzeug 12 vergleicht dann bei Kasten 42 seine Fahrgestellnummer mit der in der Nachricht 18 übertragenen Fahrgestellnummer. Wenn die beiden Fahrgestellnummern nicht übereinstimmen, dann führt das Fahrzeug 12 bei Kasten 44 die angefragte Funktion nicht aus. Wenn die beiden Fahrgestellnummern übereinstimmen, vergleicht das Fahrzeug 12 bei Kasten 46 die momentane Zeit des lokalen Takts des Fahrzeugs, der zuvor mit dem Signal 24 synchronisiert wurde, mit der in der empfangenen Nachricht codierten Zeit. Wenn die beiden Zeiten innerhalb eines vordefinierten Zeitfensters liegen, nimmt das Fahrzeug 12 die Nachricht 18 an und führt bei Kasten 48 die Funktionen der Nachricht 18 aus. Wenn die beiden Zeiten nicht innerhalb des vordefinierten Fensters liegen, lehnt das Fahrzeug 12 die Nachricht 18 bei Kasten 44 ab.
Das vordefinierte Fenster wäre für das bestimmte System anwendungsspezifisch. Es kann sein, dass das Fahrzeug 12 nur periodisch mit Energie versorgt wird, um Nachrichten zu empfangen, so dass, wenn es die Nachricht 18 während einer abgeschalteten Periode empfängt, das vordefinierte Fenster diese Zeitdiskrepanz kompensieren muss. Ferner dauert es einige Zeit, bis der Server 16 den Prozess des Verschlüsselns und Übertragens der Nachricht durchlaufen hat, und daher besteht eine Zeitverzögerung zwischen dem Übertragen der Nachricht und dem Empfangen und Entschlüsseln dieser durch das Fahrzeug 12.
Die vorangehende Beschreibung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden aus solch einer Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen dieser vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren (30) zum Bereitstellen von Sicherheit für ein von einem Server (16) zu einem Fahrzeug (12) übertragenes Kommunikationssignal (18), wobei das Verfahren (30) umfasst, dass ein globales Zeitsignal (24, 26) durch das Fahrzeug (12) und den Server (16) periodisch empfangen wird (32); ein lokales Zeitsignal in dem Fahrzeug (12) und dem Server (16) mit dem globalen Zeitsignal (24, 26) synchronisiert wird (32); einer Nachricht (18), die eine Fahrgestellnummer und einen Funktionscode umfasst, in dem Server (16) ein lokales Zeitsignal hinzugefügt wird (34); die Nachricht (18) in dem Server (16) verschlüsselt wird (36); die Nachricht (18) von dem Server (16) zu dem Fahrzeug (12) übertragen wird (38); die Nachricht (18) in dem Fahrzeug (12) empfangen wird (40); die Nachricht (18) in dem Fahrzeug (12) entschlüsselt wird (42); eine Fahrgestellnummer des Fahrzeugs (12) mit der Fahrgestellnummer in der Nachricht (18) verglichen wird (42); das lokale Zeitsignal des Servers in der Nachricht (18) mit einem lokalen Zeitsignal des Fahrzeugs in dem Fahrzeug (12) verglichen wird (46); und eine dem Funktionscode zugehörige Funktion ausgeführt wird (48), wenn die Fahrgestellnummern übereinstimmen und das lokale Zeitsignal des Servers in der Nachricht (18) innerhalb eines vordefinierten Fensters des lokalen Zeitsignals des Fahrzeugs liegt.
Verfahren (30) nach Anspruch 1, wobei das globale Zeitsignal (24, 26) durch ein GPS-Signal bereitgestellt wird.
Verfahren (30) nach Anspruch 2, wobei das GPS-Signal durch einen Satelliten (22) bereitgestellt wird.
Verfahren (30) nach Anspruch 1, wobei die übertragene Nachricht (18) eine Kurznachrichtensystem-Nachricht ist.
Verfahren (30) nach Anspruch 1, wobei die Funktion ein Aufschließen der Fahrzeugtüren ist.
Verfahren (30) nach Anspruch 1, wobei das periodische Empfangen (32) eines globalen Zeitsignals (24, 26) durch das Fahrzeug (12) und den Server (16) umfasst, dass das globale Zeitsignal (24, 26) zu einer durch einen Algorithmus definierten vorbestimmten Zeit empfangen wird.
Verfahren (30) zum Bereitstellen von Sicherheit für ein zwischen einem Server (16) und einem Fahrzeug (12) übertragenes Kurznachrichtenkommunikationssignal (18), wobei das Verfahren (30) umfasst, dass ein globales Zeitsignal (24, 26) durch das Fahrzeug (18) und den Server (16) periodisch empfangen wird (32); ein lokales Zeitsignal in dem Fahrzeug (12) und dem Server (16) mit dem globalen Zeitsignal (24, 26) synchronisiert wird (32); das lokale Zeitsignal einer Nachricht (18) hinzugefügt wird (34); die Nachricht (18) zwischen dem Server (16) und dem Fahrzeug (12) übertragen wird (38); die Nachricht (18) durch das Fahrzeug (12) oder den Server (16) empfangen wird (40); das lokale Zeitsignal in der Nachricht (18) mit dem lokalen Zeitsignal in dem Fahrzeug (12) oder dem Server (16), das bzw. der die Nachricht (18) empfing, verglichen wird (46); und eine Funktion ausgeführt wird (48), wenn das lokale Zeitsignal in der Nachricht (18) innerhalb eines vordefinierten Fensters des lokalen Zeitsignals in dem Fahrzeug (12) oder dem Server (16) liegt.
Verfahren (30) nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass die Nachricht (18) in dem Fahrzeug (12) oder dem Server (16) verschlüsselt wird (36) und die entsprechende Nachricht in dem Server (16) oder dem Fahrzeug (12) entschlüsselt wird (40).
Verfahren (30) nach Anspruch 7, wobei das globale Zeitsignal (24, 26) durch ein GPS-Signal bereitgestellt wird.
Verfahren (30) nach Anspruch 7, wobei das periodische Empfangen (32) eines globalen Zeitsignals (24, 26) durch das Fahrzeug (12) und den Server (16) umfasst, dass das globale Zeitsignal (24, 26) zu einer durch einen Algorithmus definierten vorbestimmten Zeit empfangen wird.
System zum Bereitstellen von Sicherheit für ein von einem Server (16) zu einem Fahrzeug (12) übertragenes Kommunikationssignal (18), wobei das System umfasst: ein Mittel zum periodischen Empfangen eines globalen Zeitsignals (24, 26) durch das Fahrzeug (12) und den Server (16); ein Mittel zum Synchronisieren (32) eines lokalen Zeitsignals in dem Fahrzeug (12) und dem Server (16) mit dem globalen Zeitsignal (24, 26); ein Mittel zum Hinzufügen eines lokalen Zeitsignals des Servers zu einer Nachricht (18), die eine Fahrgestellnummer und einen Funktionscode umfasst, in dem Server (16); ein Mittel zum Verschlüsseln der Nachricht (18) in dem Server (16); ein Mittel zum Übertragen der Nachricht von dem Server (16) zu dem Fahrzeug (12); ein Mittel zum Empfangen der Nachricht (18) in dem Fahrzeug (12); ein Mittel zum Entschlüssen der Nachricht (18) in dem Fahrzeug (12); ein Mittel zum Vergleichen der Fahrgestellnummer des Fahrzeugs (12) mit der Fahrgestellnummer in der Nachricht (18); ein Mittel zum Vergleichen des lokalen Zeitsignals des Servers in der Nachricht (18) mit einem lokalen Zeitsignal des Fahrzeugs in dem Fahrzeug (12); und ein Mittel zum Ausführen einer dem Funktionscode zugehörigen Funktion, wenn die Fahrgestellnummern übereinstimmen und das lokale Zeitsignal des Servers in der Nachricht (18) innerhalb eines vordefinierten Fensters des lokalen Zeitsignals des Fahrzeugs liegt.
System nach Anspruch 11, wobei das globale Zeitsignal (24, 26) durch ein GPS-Signal bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 12, wobei das GPS-Signal durch einen Satelliten (22) bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 11, wobei die übertragene Nachricht (18) eine Kurznachrichtensystem-Nachricht ist.
System nach Anspruch 12, wobei das Fahrzeug (12) und der Server (16) das globale Zeitsignal (24, 26) periodisch auf der Grundlage eines Algorithmus empfangen.
Drahtloses Fahrzeugkommunikationssystem, umfassend: ein Fahrzeug (12), das ein globales Zeitsignal (26) empfängt, wobei das Fahrzeug (12) ein lokales Zeitsignal des Fahrzeugs mit dem globalen Zeitsignal (26) synchronisiert; und einen Server (16), der das globale Zeitsignal (24) empfängt, wobei der Server (16) ein lokales Zeitsignal des Servers mit dem globalen Zeitsignal (24) synchronisiert, wobei der Server (16) oder das Fahrzeug (12) einer Nachricht (18), die einen Funktionscode umfasst, das lokale Zeitsignal des Servers oder des Fahrzeugs hinzufügt, wobei der Server (16) oder das Fahrzeug (12) die Nachricht (18) überträgt, wobei das Fahrzeug (12) oder der Server (16) das lokale Zeitsignal in der Nachricht (18) mit dem lokalen Zeitsignal in dem Server (16) oder dem Fahrzeug (12) vergleicht, der bzw. das die Nachricht (18) empfängt, und wobei das Fahrzeug (12) oder der Server (16) eine dem Funktionscode zugehörige Funktion ausführt, wenn das lokale Zeitsignal in der Nachricht (18) innerhalb eines vordefinierten Fensters des lokalen Zeitsignals in dem Server (16) oder dem Fahrzeug (12) liegt.
System nach Anspruch 16, wobei der Server (16) oder das Fahrzeug (12) die Nachricht verschlüsselt und der Server (16) oder das Fahrzeug (12) die entsprechende Nachricht entschlüsselt.
System nach Anspruch 16, wobei das globale Zeitsignal (24, 26) durch ein GPS-Signal bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 18, wobei das GPS-Signal durch einen Satelliten (22) bereitgestellt ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Fahrzeug (12) und der Server (16) das globale Zeitsignal (24, 26) periodisch, wie durch einen Algorithmus bestimmt, empfangen.