电动汽车信息安全网关研制与wolfSSL协议研究

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发展电动汽车和车联网技术是汽车行业的趋势,将车联网技术应用于电动汽车,在提升用户乘车体验、改善交通管理现状同时也带来汽车联网的风险性。同时车联网技术的应用对汽车内部通信总线的带宽和拓展性提出更高的要求,发展更符合要求的总线技术迫在眉睫,针对这一现状,国内外正在开展关于车载以太网技术的研究。目前国内外关于车联网信息安全事件层出不穷,还未形成成熟的车联网信息安全解决办法。本文分析目前国内车企车联网的架构的安全隐患,根据车联网信息安全功能需求,参考互联网信息安全设计思路,研制电动汽车信息安全网关。本文设计并实现了电动汽车信息安全网关的硬件系统。采用高通公司MK60DN512VLQ10微处理器作为核心控制芯片设计最小系统,根据实际需求和使用环境设计电源电路、CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)通信模块、以太网通信模块、LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)模块等电路,并完成PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)布局布线等工作。本文设计并实现了电动汽车信息安全网关的软件系统。研究并移植μC/OS-Ⅱ实时操作系统,基于操作系统开发以太网驱动,完成物理层和数据链路层代码分层,在此基础上移植μC/TCP-IP通信协议栈,参考μC/TCP-IP通信协议栈源码设计原理,设计基于μC/OS-Ⅱ操作系统的CAN通信协议栈,实现电动汽车信息安全网关的基本通信功能。为实现信息安全功能需求,移植IPSec协议栈,重点使用IPSec的ESP协议实现数据加密、完整性认证。为提高信息安全网关的加密性能,研究wolfSSL源码,包括该协议栈的通信过程、握手过程原理和移植注意事项,并完成wolfSSL协议记录层移植。最后,搭建实验室测试环境,完成信息安全网关功能测试。测试结果表明,网关CAN通信功能、以太网通信功能正确实现,网关可正确实现协议转换。IPSec安全协议实现对数据包的加密和完整性认证。wolfSSL协议在PC机上完成仿真实验,并在信息安全网关上成功实现移植wolfSSL协议栈记录层协议移植。
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