發(fā)布時間：2022-05-06所屬分類：計算機(jī)職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著 5G 時代的到來，汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電動化的程度不斷提高，車載終端 TBOX 作為車輛與云端的信息交互點，扮演著重要的角色。文章介紹了車聯(lián)網(wǎng)的概念，終端 T-BOX 的工作原理，還有 T-BOX 的技術(shù)現(xiàn)狀，并針對現(xiàn)在存在的信息安全問題做出分析，對 T-BOX 的
摘 要：隨著 5G 時代的到來，汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化和電動化的程度不斷提高，車載終端 TBOX 作為車輛與云端的信息交互點，扮演著重要的角色。文章介紹了車聯(lián)網(wǎng)的概念，終端 T-BOX 的工作原理，還有 T-BOX 的技術(shù)現(xiàn)狀，并針對現(xiàn)在存在的信息安全問題做出分析，對 T-BOX 的發(fā)展做出展望。
關(guān)鍵詞：汽車智能化;TBOX;技術(shù)現(xiàn)狀;信息安全
1 車聯(lián)網(wǎng)定義
車聯(lián)網(wǎng)概念起源于物聯(lián)網(wǎng)，與物聯(lián)網(wǎng)類似，車聯(lián)網(wǎng)同樣基于“端—管—云”的架構(gòu)模式。起初的狹義車聯(lián)網(wǎng)是通過無線射頻技術(shù)，對車輛的動靜態(tài)信息進(jìn)行有效的提取。現(xiàn)在隨著時代的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)已發(fā)展為以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車-X(X：車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等)之間，進(jìn)行無線通訊和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) [1]。
2 T-Box 定義與原理
T-BOX 作為系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)云端和車輛信息交互節(jié)點，既扮演者車載 ECU 的角色，也承擔(dān)著無線通信模塊的的重任 [2]。 T-BOX 是基于車規(guī)級對可靠性、工作溫度、抗電磁干擾等方面的嚴(yán)格要求，通過 GPRS 遠(yuǎn)程無線通訊、GPS 衛(wèi)星定位、加速度傳感和 CAN 通訊功能，實現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、安全監(jiān)測和報警、遠(yuǎn)程診斷等多種在線應(yīng)用的智能標(biāo)終端。如圖 1，近年來，我國 T-BOX 規(guī)模穩(wěn)步增長。
T-BOX 工作時，通過 GPS 模塊采集車輛的經(jīng)度緯度信息，實現(xiàn)車輛的定位信息的獲取;通過與車相連的 CAN 線可以讀取車輛的總線數(shù)據(jù)，包括車輛的靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)數(shù)據(jù);采集數(shù)據(jù)后，通過 GPRS 模塊使用 SIM 卡將采集到的信息按既定的傳輸協(xié)議打包發(fā)送給云端服務(wù)器。云端服務(wù)器認(rèn)證解析后獲取車輛運(yùn)行狀況，告警信息，SOC，位置軌跡等等信息，云端對這些信息進(jìn)行分析并存儲。根據(jù)不同需求，云端服務(wù)器可以下發(fā)指令進(jìn)行相應(yīng)鎖車，遠(yuǎn)程 OTA 升級等操作，實現(xiàn)車輛的管理與控制。另外還可以使用手機(jī) APP 端進(jìn)行交互，下發(fā)指令，相應(yīng)的 ECU 做出回應(yīng)，實現(xiàn)對車輛的反向控制，比如開啟車窗，關(guān)閉空調(diào)，鎖車等等操作。
3 T-BOX 的功能分析
T-BOX 品牌多種多樣，國內(nèi)主流 T-Box 企業(yè)有華為、慧翰微電子、速銳得等。常見的 T-BOX 的硬件架構(gòu)方面包括 4G 網(wǎng)絡(luò)模塊、CAN 數(shù)據(jù)處理、GPS、CPU 處理器、WiFi(Bluetooth)、 MCU 等等，其功能大同小異，其主要功能是對車輛狀態(tài)信息的采集上報，上層控制命令到 CAN 網(wǎng)絡(luò)層的轉(zhuǎn)發(fā)，對終端系統(tǒng)的實時性和可靠性有很高的要求 [3]。
3.1 車輛數(shù)據(jù)采集并打包上傳
T-BOX 硬件有 can 芯片，具有 CAN 解析功能，它通過接插件直接與車上的 can 總線連接，深度獲取車輛的狀態(tài)信息，例如車輛的運(yùn)行狀態(tài)，行駛里程，SOC，電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩，定位信息、報警信息等等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集完成后，新能源汽車按照國標(biāo) 32960-3 的規(guī)定的格式上傳，數(shù)據(jù)內(nèi)容可以加密，云端服務(wù)器按命令單元進(jìn)行解析，獲取車輛的行駛數(shù)據(jù)，發(fā)動機(jī)電機(jī)數(shù)據(jù)，報警信息等，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和共享，對車輛實行監(jiān)控功能。
3.2 車輛狀態(tài)查詢與控制
用戶可以通過手機(jī) app 端遠(yuǎn)程查看車輛的靜動態(tài)信息，包括車輛基本信息、發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)、電池數(shù)據(jù)、報警信息等。由此用戶可以很清晰明了的知道汽車的運(yùn)行狀況，如果發(fā)生報警信息情形，app 端會提醒用戶停車維修還是限速行駛，以免發(fā)生不必要的事故。用戶可以通過 app 端控制開關(guān)車門、車窗和空調(diào)等，還可以在不影響車輛安全行駛的前提下車輛運(yùn)行模式等;另外車輛終端有藍(lán)牙模塊，可以與手機(jī)藍(lán)牙互聯(lián)，輸入正確連接密鑰方可連接，首次連接后會發(fā)當(dāng)前車輛控制信息給 app 端，app 端依據(jù)前置條件判斷可以控制并通過藍(lán)牙傳輸下發(fā)指令，實現(xiàn)操作，并虛化該控制按鈕。
3.3 遠(yuǎn)程救援功能(bcall，ecall 功能)
當(dāng)前車輛在行駛路途中，發(fā)生拋錨等故障時，車輛發(fā)送道路救援請求，在呼叫中心的幫助下獲得拖車救援服務(wù);車輛如果發(fā)生緊急情況，車輛會以最高優(yōu)先等級呼叫中心，中心通過 T-BOX 定位模塊獲取車輛的位置及當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)重要信息，繼而車輛在中心的幫助下脫離險情。
此外，T-BOX 還具有休眠喚醒策略，F(xiàn)OTA 以及 OBD 診斷等功能。
4 T-BOX 的信息安全
車輛的智能化網(wǎng)絡(luò)化程度正在迅速提高，隨之而來的網(wǎng)絡(luò)信息安全問題也進(jìn)一步彰顯出來。車聯(lián)網(wǎng)信息安全方面涉及終端節(jié)點、云服務(wù)器、app 客戶端等一些方面，T-Box 作為車內(nèi)網(wǎng)與外界信息交換的源頭節(jié)點，其網(wǎng)絡(luò)傳輸安全性的保障對智能網(wǎng)聯(lián)汽車無疑起著至關(guān)重要的作用。
4.1 數(shù)據(jù)安全性
TBOX 直接與車上的 can 線相連，可以深度讀取電機(jī)與車身的 can 信息，同時也能發(fā)送 can 信息給 VCU，VCU 再發(fā)給相應(yīng)的 ECU 實現(xiàn)對車輛的操作控制。這其中涉及雙向傳輸過程中數(shù)據(jù)的安全性，一旦數(shù)據(jù)被惡意劫持，攻擊者篡改甚至偽造指令信息來通過 TBOX 發(fā)送，將會產(chǎn)生不可估量的后果，所以信息安全技術(shù)至關(guān)重要，必須通過相應(yīng)的策略來規(guī)避風(fēng)險。
相關(guān)文獻(xiàn)還可以查看：車聯(lián)網(wǎng)信息安全方面的論文文獻(xiàn)
為防止傳輸過程的風(fēng)險，必須對終端用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證，可以通過數(shù)字簽名等方法，認(rèn)證通過方可進(jìn)行下一步傳輸，同時必要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行一定程度的加密，同時采用加密芯片，以確保安全性。
4.2 固件安全性
作為 T-BOX 的關(guān)鍵組成部分微處理器和微控制器 MPU、 MCU 的之間的通信至關(guān)重要，存儲在里面的固件程序帶來極大便利性的同時，隱患隨之而來。如果采用逆向提取反編譯技術(shù)，改變參數(shù)，將會對車輛造成嚴(yán)重影響。所以為了應(yīng)對這一問題，必須在設(shè)計過程中將固件存儲在 MCU 或 MPU 的自帶存儲單元中，避免采用通用指令集，在程序邏輯正常的前提下，設(shè)下一些陷阱，提高逆提取反匯編的難度，提高固件安全性。
4.3 OTA 升級安全性
智能終端軟件存在難免潛在的風(fēng)險和漏洞，必須通過遠(yuǎn)程升級來進(jìn)行維護(hù)，提高抗風(fēng)險能力不然會提高返廠運(yùn)維成本，特斯拉、Jeep 等車企就此類信息安全問題而不得不召回有關(guān)車輛。當(dāng)前環(huán)境下，終端在進(jìn)行遠(yuǎn)程升級時，易發(fā)生軟件包被劫持等情況，所以必須確保程序的完整性和準(zhǔn)確性，通過加數(shù)字簽名確定其合法性，在升級過程中，隨時監(jiān)督，若由于網(wǎng)絡(luò)或其他情況致升級終端，添加保護(hù)措施使其恢復(fù)到升級之前的狀態(tài)，保障車輛的正常運(yùn)行。
5 結(jié)語
就目前來說，車聯(lián)網(wǎng)終端 T-BOX 的發(fā)展是時代進(jìn)步的潮流所趨，無論其怎么變化，都脫胎不了“終端—傳輸管道— 云端”的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模式，它給人們的出行帶來了極大的便利，同時帶來了極大的信息安全挑戰(zhàn)，所以在應(yīng)對信息安全方面，終端節(jié)點作為其中的重要一環(huán)，必須嚴(yán)格保證其數(shù)據(jù)傳輸安全性，加密性以及準(zhǔn)確性，延長其生命周期，促進(jìn)車載終端的進(jìn)一步發(fā)展。——論文作者：劉彤彤
參考文獻(xiàn)
[1] 葉平,郝鐵亮,趙德華,張曉帆,黃旭玲.從車企的角度對車聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究[J].汽車實用技術(shù),2019(05):59-63.
[2] 黃少堂. TBox 的一種實現(xiàn)方案[A].中國汽車工程學(xué)會(Society of Automotive Engineers of China).2014 中國汽車工程學(xué)會年會論文集[C].中國汽車工程學(xué)會(Society of Automotive Engineers of China):中國汽車工程學(xué)會,2014:6.
[3] 張東偉,王文揚(yáng),杜明星,魏克新.基于車聯(lián)網(wǎng)的車輛遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化,2017,39(09):67-71.
