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对于汽车罢休器的软件建设和功能安全方面的需求,我肯定全球或多或少都传奇过E2E(End2End,端到端)保护或AutoSAR E2E profile保护机制。那它们到底什么?若是你不竭了解会发现存ID、长度、Checksum和Counter等校验关键。在E2E主意尚未细致提议之前,其实主要的一些校验关键就芜俚哄骗到CAN通讯中,也即是全球在CAN通讯矩阵或DBC文献就时时不错看到Checksum信号和Rolling Counter信号,如下所示:
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Source: https://www.tosunai.com/crc-e2e-checksum-methods/
为什么需要使用这两个信号? 因为CAN报文信号在汽车CAN总线采聚首传输会出现衰减,也会受外界环境身分影响,比如电磁骚动,CAN总线鸠集遭到黑客入侵或报复等表象,这些都可能导致接受端接受到的信号与发送端发出的信号不一致,因此就需要哄骗一些校验机制来确保CAN报文数据的完满性、真确性和可靠性。
那为什么最常继承Checksum和Rolling counter校验而不是其他校验机制?这就有必要详确探究这两者,因此下文将对Checksum和Rolling counter校验张开详确的先容。
#01
ChecksumChecksum即校验和,Checksum是一种高效的造作检测机制,其旨趣是:发送端先通过礼貌的贪图关键获得一个Checksum值,再行为一个信号添加到CAN报文的数据段,发送出去;接受端接受到该报文后,先使用交流的贪图关键再行贪图出一个Checksum值,然后与接受到的Checksum值进行相比。若是服从一致就讲解接受数据正确,不然就以为数据有造作。下图暗意一个Checksum贪图与校验的例子:
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Source:Checksum (myreadingroom.co.in)
发送方:
先运行化Checksum值为 0,并将所稀有据项相加,服从为36;
再通过一套特定的算法贪图获得最终Checksum值为 9;
终末发送方将数据和Checksum值一谈打包发送给接受方。
接受方:
先解包所接受的数据,再继承与发送方交流的关键相加所稀有据;
然后通过一套礼貌的算法贪图获得最终Checksum值,最终接受方贪图出的Checksum值为 0,这意味着数据未损坏。
这即是Checksum的基本主意,那么哄骗到汽车罢休器的CAN报文的具体情况是若何的?
1)率先,针对CAN报文(数据帧),要介怀Checksum和CRC的分辩,这两者不是归并个主意,但许多东谈主以为两者是归并个东西!我最动手也这样以为的,因为都波及CRC。
介怀这两者在CAN报文中的界说,如下所示:
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这两者有几点分辩:
两者的位置。Checksum在CAN报文的数据段,一般在数据场的第一个字节或者终末一个字节,而CRC在CAN报文的CRC段;
两者的贪图对象。Checksum是针对CAN报文数据段的信号继承相应的CRC校验算法(常使用CRC8, 16, 32)贪图出Checksum值,而CRC是针对CAN报文的帧肇始、仲裁段、罢休段和数据段继承相应的CRC校验算法(常使用CRC1, 15, 17和21)贪图出CRC值;
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Source: http://www.zlgcan.com/canfd/399/
两者的作用。Checksum是用来校验数据被正确的打包妥协包、确保数据的加密和数据的果然度,而CRC用来保证数据传输的正确性和完满性。
2)其次,在汽车罢休器的CAN报文中有2种Checksum的哄骗样式。一种是一条报文有一个Checksum值;另一种是一个信号组对应一个Checksum值,即一条报文多个Checksum,这样有助于提高破解数据的难度。总的来说Checksum的哄骗样式是很生动的,不错字据自身需要制定。
3)然后,对于Checksum贪图关键,通过具体代码的例子来看,比如继承CRC8(G(x) = x8 x5 x3 x2 x 1)贪图Checksum,如下所示:
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Source: CRC校验码贪图,以常用CRC-8为例_算法_up up day
即输入数据超越长度,即可贪图到相应的Checksum值。诚然在工程上,要详尽考虑费贪图的资源和时辰,平直调用CRC贪图函数去向理数据较多的情况会耗资源耗时辰,因此在工程达成上多数继承查表法,即先穷举出悉数的服从,在软件中以常量数组面容存在,此时贪图CRC只需要给定输入查表,就不错输出相应的Checksum值,如下所示:
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Source: CRC校验码贪图,以常用CRC-8为例_算法_up up day
终末,字据比对Checksum值进行判断,一般礼貌研究三帧以上信号的Checksum不合,则以为该报文数据有问题,并丢弃该报文数据,以此退缩发送的报文出错。
操心上述经由,发送方字据报文数据段数据贪图出Checksum值并将其置于CAN报文数据段,发送报文到CAN总线;接受方也会字据收到的CAN报文后用礼貌的算法贪图出Checksum值,与接受到的对比来判断所接受的数据是否准确。
#02
Rolling CounterRolling counter 即转机计数器,也叫Alive counter。它用于追踪报文的序列,确保报文按预期规章接受。它是一个浅易的递加计数器,位于CAN报文的数据段,占用4bit长度,因此Rolling counter的数值范围为0~15。每发送一帧报文Rolling counter就加1,到15就轮回回到运行值,即在0~15之间轮回增多,如下所示:
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Source: https://baijiahao.baidu.com/s?id=1656396925096307630
通过上图不难判辨,若是通讯出现间歇或中断、或者ECU不职责,从Rolling counter的波形很容易不错看出。Rolling counter 的作用是用来判断报文传输经由是否出现漏帧,若是出现计数不研究或首尾值不合,接受方会以为丢帧,同期会报报文丢失或超时故障码。时时礼貌研究五次出现交流的rolling counter值,或研究3次研究两帧之间的rolling counter差值大于2,则以为rolling counter发生造作。
阳光在线#03
小 结总的来说,团结使用Checksum和Rolling Counter,不错达成对CAN总线鸠集数据的精准校验温存序监测。Checksum确保CAN报文数据实践未被摧毁,而Rolling Counter则确保数据帧的研究性和有序性,两者相反相成,这样既保证了数据的正确性,也检测了数据的完满性与规章性,这对于汽车这样对通讯鸠集及时性和安全性条目极高的系统至关进军。
#04
CRC和Checksum终末再把稳提下CRC与Checksum的分辩:
1)数据检查。CRC是针对CAN物理通讯机制自己的信号校验,CRC段的数据校验料理的是数据从一个CAN节点到另一个CAN节点的信号无损传输问题;而Checksum用来信号校验,数据场的Checksum校验算法的哄骗是为了校验数据被正确打包和拆包,与CRC场固定的校验算法不同,Checksum校验算法由ECU罢休器建设供应商自行制定,在CRC的贪图样式的基础上,Checksum贪图王法高度生动。
如何判辨这点,这就好比你网上买了一辆自行车,快递到了要签收,你需要证明两点:第一包装是否完满,是否有唐突;第二绝交包装,检查零部件是否皆全,是否有毁伤。类比的话,CRC即是第极少的包装检查,全球的检查关键基本一样,肉眼可见;Checksum即是第二点的零部件检查,可能每个东谈主的检查关键还不同,两者皆好,那就以为没问题。
2)数据加密。CAN节点接入CAN总线是不需要使用加密技艺,只消有DBC文献,那么就有不错破解CAN报文信息,若是汽车的一些关键信息被篡改,那么可能会严重汽车的行驶安全和财产安全。比如已经热门事件:鸠集安全嘉会-2015好意思国黑帽大会上,安全计议人人Charlie Miller和Chris Valasek一样就他们是如何黑客入侵Jeep大切吉诺。
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Source:2015好意思国黑帽大会:对于黑客入侵Jeep车的详确先容若是对一些车速,油门和制动等关键信号,添加增多一个Checksum贪图,那么将意味着这时要侵入CAN通讯鸠集,不仅需要有DBC文献,还需要这些关键信号的Checksum贪图关键,因此不难判辨,通过这样的样式对CAN通讯进行数据加密,细目是能擢升汽车鸠集的安全性的,而CRC的贪图对象和贪图关键很固定,破解难度相对小了许多,这亦然更需要Checksum的点。
3)信号的可靠性。CRC轮回校验唯有15位,信号的果然度并非100%,在多个字节中即使某些bit传输造作,CRC的贪图值可能不变。而对于Checksum贪图继承的CRC贪图关键,据统计:CRC8校验的造作率省略为1/256,CRC16校验的造作率为1/65536。也即是说通过Checksum校验能提高数据的可靠性。
参考:
[1] 新动力汽车CAN和CANFD通讯中的校验算法
[2] CRC校验码贪图,以常用CRC-8为例_算法
[3] 干货共享 | 详解TSMaster CAN 与 CANFD 的 CRC&E2E 校验关键
[4] CAPL编程的进阶哄骗 ——Checksum算法的达成
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