1.一种车内ECU组通信方法,其特征在于,包括以下内容:
根据车辆V上各普通ECU间的通信频率和信任度所构成的综合评分,将车辆V上的普通ECU划分成不同的通信小组,并将分组信息存储至车辆V上的网关ECU内;车辆V启动上电后,网关ECU生成各通信小组的组密钥并进行存储,同时,网关ECU将各通信小组的组密钥加密传输至各通信小组所包含的普通ECU内,每个通信小组内的各普通ECU之间均通过通信小组的组密钥进行对称加密通信。
2.根据权利要求1所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,将车辆V上的普通ECU划分成不同的通信小组,并将分组信息存储至车辆V上的网关ECU内还包括以下子步骤:S21,将车辆V上任意两个普通ECU记为一个通信单元,车载系统统计车辆V上各通信单元在上一个分组周期内的通信频率G(f),G(f)≥0且G(f)为整数;
S22,车载系统统计车辆V上各通信单元在上一个分组周期内的信任度G(u),G(u)≤0且G(u)为整数;
通信单元里的两个普通ECU各自的信任度之和构成当前通信单元的信任度G(u),各普通ECU在每个分组周期内的初始信任度均为0,普通ECU每发生一次不信任事件,则对应的普通ECU的信任度减1;
S23,车载系统统计车辆V上各通信单元在上一个分组周期内的综合评分G(c)=G(f)+G(u)后,将存在通信关系且综合评分G(c)超过第一批次评分阈值G1的通信单元分入同一个通信小组内;同一个普通ECU只能出现在一个通信小组中,已被分组的普通ECU所对应的通信单元不再参与下一批分组,即不再属于待分组的通信单元;
S24,待分组的通信单元参与下一批次分组,降低下一批次分组的评分阈值,将存在通信关系且综合评分G(c)超过下一批次分组评分阈值的通信单元分入同一个通信小组内,重复S24,直至最后一批次分组;
S25,最后一批次分组时,将存在通信关系且综合评分G(c)超过最后一批次分组评分阈值的通信单元分入同一个通信小组内,其余未分组的普通ECU被划分至同一个通信小组内,至此当前车辆V上所有普通ECU在当前分组周期内均被分组,车载系统将当前分组信息存储至车辆V上的网关ECU内。
3.根据权利要求2所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,网关ECU将各通信小组的组密钥加密传输至各通信小组所包含的普通ECU内还包括以下子步骤:S31,车辆V启动上电后,网关ECU生成各通信小组的组密钥后,网关ECU将各组密钥与车辆V上所有普通ECU的注册信息、分组信息对应绑定后进行存储;
S32,网关ECU分别使用各普通ECU的公钥Pb非对称加密对应的组密钥以及各普通ECU所在通信小组的成员信息后,形成密钥更新信息M2,网关ECU将密钥更新信息M2传输至车辆V上的各对应的普通ECU内;
通信小组的成员信息指当前通信小组所包含的所有普通ECU的id编号;
S33,各普通ECU使用自身存储的私钥Pr非对称解密密钥更新信息M2后得到对应的组密钥以及自身所在通信小组的成员信息,各普通ECU更新自身所存储的组密钥以及所在通信小组的成员信息。
4.根据权利要求1所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,在将车辆V上的普通ECU划分成不同的通信小组前,还包括以下子步骤:S11,车辆V/网关ECU/普通ECU通过在线下安全渠道向云平台发送注册申请来进行注册;
当车辆V发送注册申请时,注册申请中包含当前车辆V自身的id编号;
当网关ECU/普通ECU发送注册申请时,注册申请中包含当前网关ECU/普通ECU自身的id编号、当前网关ECU/普通ECU被安装车辆的id编号;
S12,云平台收到注册申请后,从当前注册申请中提取出id编号与云平台数据库内的注册信息进行比对,若云平台数据库内的注册信息中已存在当前id编号,则云平台向当前车辆V/网关ECU/普通ECU返回重复注册的报文信息;
若云平台数据库内的注册信息中不存在当前车辆V的id编号,则云平台将当前车辆V的id编号作为注册信息进行存储;
若云平台数据库内的注册信息中不存在当前普通ECU/网关ECU的id编号,且存在当前普通ECU/网关ECU被安装车辆的id编号,则云平台通过量子随机数发生器芯片生成一对非对称根密钥并充注进当前普通ECU/网关ECU的安全介质中,同时,云平台将当前普通ECU/网关ECU的id编号、非对称根密钥、当前普通ECU/网关ECU被安装车辆的id编号绑定后形成注册信息并存储于云平台数据库内;
若云平台数据库内的注册信息中不存在当前网关ECU的id编号,且也不存在当前普通ECU/网关ECU被安装车辆的id编号,则云平台向当前网关ECU/普通ECU返回注册异常的报文信息;
云平台数据库内新增注册信息用对应网关ECU的公钥非对称加密后通过无线通信实时发送至对应的网关ECU内,网关ECU使用自身的私钥进行非对称解密后得到新增注册信息并存储,各网关ECU内存储当前网关ECU被安装车辆上所有普通ECU的注册信息。
5.根据权利要求3所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于:车辆V启动上电后,网关ECU生成各通信小组的组密钥并进行存储,同时,网关ECU将各通信小组的组密钥加密传输至各通信小组所包含的普通ECU内,同一通信小组内的各普通ECU之间进行组内通信;不同通信小组内的普通ECU基于网关ECU进行跨组通信;各普通ECU使用自身的一对非对称根密钥与网关ECU之间进行通信;
车辆V断电后,直至车辆V再次启动上电,当前车辆V上的网关ECU重新生成各通信小组的组密钥,并加密传输至各通信小组所包含的普通ECU内。
6.根据权利要求5所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,组内通信具体包括以下内容:将同一通信小组内的普通ECU分为同组消息发送者和同组消息接收者,同组消息发送者使用组密钥将采集到的车辆数据D1对称加密成组内密文信息M3并发送给同组消息接收者,同组消息接收者使用组密钥将组内密文信息M3对称解密后得到车辆数据D1。
7.根据权利要求5所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,跨组通信具体包括以下子步骤:S41,车辆V上第i个通信小组内的第j个普通ECU向网关ECU发送希望向第a个通信小组内的第e个普通ECU发送消息的跨组通信请求A1:A1={Pb(i,j)⊕S(i)||id(i,j)||id(a,e)},其中,i、j、a、e均为正整数,id(i,j)表示第i个通信小组内的第j个普通ECU的id编号,id(a,e)表示第a个通信小组内的第e个普通ECU的id编号,S(i)表示第i个通信小组当前的组密钥,Pb(i,j)表示第i个通信小组内的第j个普通ECU的公钥,⊕为异或运算符,||为连接运算符;
S42,网关ECU验证跨组通信发起者身份的合法性:
网关ECU从跨组通信请求A1中提取出跨组通信发起者的id编号id(i,j),再在网关ECU内找到与id(i,j)对应的组密钥S(i)*、与id(i,j)对应的公钥Pb(i,j)*后,计算Pb(i,j)*⊕S(i)*是否与从跨组通信请求A1中提取出的Pb(i,j)⊕S(i)相同,若Pb(i,j)*⊕S(i)*与Pb(i,j)⊕S(i)不相同,则跨组通信发起者身份非法,网关ECU丢弃当前跨组通信请求A1;
若Pb(i,j)*⊕S(i)*与Pb(i,j)⊕S(i)相同,则跨组通信发起者身份合法,网关ECU将跨组通信接收者的公钥Pb(a,e)加密成跨组通信密钥信息M4后,发送给跨组通信发起者:M4=Pb(i,j)[Pb(a,e)],其中,Pb(i,j)[Pb(a,e)]表示使用跨组通信发起者的公钥Pb(i,j)非对称加密跨组通信接收者的公钥Pb(a,e);
S43,跨组通信发起者,即第i个通信小组内的第j个普通ECU接收到跨组通信密钥信息M4,使用自身的私钥Pr(i,j)非对称解密跨组通信密钥信息M4后得到跨组通信接收者的公钥Pb(a,e);
S44,第i个通信小组内的第j个普通ECU使用跨组通信接收者的公钥Pb(a,e)将采集到的车辆数据D2进行非对称加密后生成跨组信息M5后发送给跨组通信接收者,即第a个通信小组内的第e个普通ECU;
S45,跨组通信接收者使用自身的私钥Pr(a,e)非对称解密跨组信息M5后得到车辆数据D2。
8.根据权利要求7所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于,在步骤44中:跨组通信发起者在向跨组通信接收者发送跨组信息M5后,丢弃跨组通信接收者的公钥Pb(a,e)。
9.根据权利要求5‑8中任一项所述的一种车内ECU组通信方法,其特征在于:若车辆V在当前分组周期内所记录的不信任事件总数超过第二安全阈值ST2时,则车载系统向驾驶人员发出警报,提醒驾驶人员人工检验网关ECU是否为恶意ECU。
10.一种车内ECU通信系统,其特征在于,包括:
车辆V上安装的普通ECU、网关ECU、CAN总线;
网关ECU还包括量子随机数芯片、网关ECU安全介质、网关ECU通信模块、网关ECU处理模块;各普通ECU内还包括普通ECU安全介质、普通ECU通信模块、普通ECU处理模块;
量子随机数芯片用来产生组密钥;
网关ECU通信模块用来接收通过CAN总线传输至网关ECU的信息,或是通过CAN总线向普通ECU发送信息;
网关ECU安全介质用来存储当前车辆V上所有普通ECU的注册信息、分组信息、各通信小组的组密钥信息以及网关ECU自身的注册信息;
网关ECU处理模块用来计算处理网关ECU内的数据,或调用网关ECU安全介质内存储的密钥来对网关ECU通信模块接收或发送的信息进行解密或加密;
普通ECU安全介质用来存储当前普通ECU的注册信息、所在通信小组的成员信息、所在通信小组的组密钥信息;
普通ECU通信模块用来接收通过CAN总线传输至普通ECU的信息,或是通过CAN总线向网关ECU或其他普通ECU发送信息;
普通ECU处理模块用来计算处理普通ECU内的车辆数据,或调用普通ECU安全介质内存储的组密钥或自身的根密钥来进行组内通信、跨组通信、与网关ECU进行通信;
各模块被编程或配置以执行如权利要求9所述的一种车内ECU组通信方法。