2024年2月18日发(作者：富雪萍)
第29卷第3期 2021年6月文章编号：1005-1228（2021）03-0050-03电脑与信息技术Vol.29 No.3Jun. 2021Computer and Information Technology基于LTE通信实现TBox与车辆ECU绑定访问的方法缪 岱（中科上声（苏州）电子有限公司，江苏苏州，215000）摘 要：LTE通信的诞生与其更高的上下行速度，使其衍生出了各种人性化、智能化的终端设备。其中就会提到近来较为流行以及未来必将大放异彩的车辆智能驾驶以及车辆云端控制。要实现车辆智能驾驶以及车辆云端控制，必须必备一种技术。我们称之为V2X(vehicle to everything)。文章将围绕ECU与TBox进行展开。关键词：车对外界的信息交换(V2X)；车载智能终端(TBox)；行车电脑(ECU)；算法认证中图分类号：TP393 文献标识码：AA Method of Binding Access Between TBox and Vehicle ECU
Based on LTE CommunicationMIAO Dai( colsonic (Suzhou) Electronics Co., LTD., Suzhou, 215000, China )Abstract：The birth of LTE communication and its higher upstream and downstream speed give rise to a variety of humanized
and intelligent terminal them will be mentioned the recent popularity and the future will shine bright vehicle
intelligent driving and vehicle cloud order to realize intelligent driving and cloud control of vehicles, a necessary
technology is call it V2X(Vehicle to Everything).The thesis will focus on ECU and words: vehicle-to-environment information exchange (V2X);on-board intelligent terminal (TBox);driving computer
(ECU);algorithm authentication;车载智能终端TBox，功能为通过4G/5G与云端通信。也是连接车辆ECU的主要设备，将车与云做到互联互通。行车电脑ECU控制整车主要重要组件与传感器，安全等级较高。故通过有效验证方式来确定接入的安全。防止不法份子替换TBox。感器。2 TBox与ECU绑定的必要性TBox与ECU为什么需要绑定，其主要是以下两个主要原因：（1）保证车辆的安全性。（2）保证TBox与ECU的单一性。2.1 车辆的安全性ECU在汽车中，其安全等级较高。也承担着汽车整体中极为重要的功能。TBox的接入就等同于使其连入了以太网。那么如何保证ECU的安全呢？车辆驾驶安全呢？2.2 车辆的单一性汽车装有行车电脑ECU，同时也装有TBox终端。TBox产品安装拆卸较为简单，往往是绑定在车1 车载智能终端TBox与行车电脑ECU的介绍1.1 什么是TBox
车载智能终端TBox本质为具有4G/5G通信的车辆行车记录系统。通过CAN接入车辆CAN总线中。内部整合LTE模块、GPS定位模块、主处理器、存储模块、CAN模块、加密芯片。1.2 什么是ECU行车电脑ECU被称为汽车专用微控制器，主要控制车辆动力、刹车、车身稳定等系列重要组件与传收稿日期：2020-10-09
作者简介：缪岱（1989-），男，江苏苏州人，嵌入式软件工程师、中级工程师，主要研究方向为：嵌入式软件开发以及软件框架设计。
第29卷第3期缪 岱：基于LTE通信实现TBox与车辆ECU绑定访问的方法·51·架或者是在驾驶室内部。市面上也有很多五花八门的TBox产品存在。故存在TBox被人为更换的隐患。3 ECU与TBox的交互验证ECU与TBox采用CAN总线通信，新能源车型中也有采用以太网进行交互。普通燃油车主要以CAN总线交互为主。CAN总线为基本载体，在其上则会采用较多的通信协议。例如：J1939、ISO15765等通信协议。3.1 设备认证流程ECU与TBox设备认证，主要认证阶段如下：（1）TBox请求阶段。（2）ECU请求阶段。（3）TBox认证阶段。（4）ECU认证阶段。3.1.1 TBox请求阶段TBox请求阶段，其原理主要为TBox端主动发送ECU寻址功能。当ECU反馈请求后认证其反馈的型号编码是否与TBox内部固有的型号编号一致。该阶段确定TBox所接入车型ECU的固有编码，确定秘钥（Key1）3.1.2 ECU请求阶段ECU请求阶段，在完成TBox请求阶段后。TBox会主动把其内部的伪秘钥（Key2）发送给ECU。伪秘钥（Key2）是基于TBox内部算法对秘钥（Key1）与随机数进行的加密产生，加密数据组成为Key2+T数据（Key2为128bit、剩余为T）。不直接用于验证计算。伪秘钥的使用，是为了防止人为的去破解，或监听总线来获取秘钥。该伪秘钥具有随机性，干扰人为破解。3.1.3 TBox认证阶段TBox完成伪秘钥发送，进入TBox认证阶段。ECU根据伪秘钥(Key2)以及固有秘钥(Key1)通过算法生成唯一验证码并发送至TBox。TBox根据伪秘钥(Key2)与秘钥(Key1)进行解密，解密相同则通过TBox认证。3.1.4 ECU认证阶段TBox端完成验证后，将T与随机数作为Key3与秘钥(Key1)通过算法进行生成唯一验证码并发送至ECU端。ECU端也进行相同操作获得Key3后进行解密。解密获得随机数相同则通过ECU认证，开放所需的功能，如图1所示。3.2 认证算法详解认证算法涉及参数主要为：图1 认证流程（1）ECU型号数据VIN码（2）固有秘钥Key1（3）伪秘钥Key2假设Key1为：12 34 56 78 90 12 34 56 12 34 56
78 90 12 34 56 (HEX)假设随机数为：22 11 66 55 44 77 99 88 22 11 66
55 44 77 99 88 (HEX)3.2.1 VIN认证VIN认证功能，主要确定TBOX与ECU内部所包含信息是否一致。3.2.2 Key1Key1固有秘钥，固有秘钥长度为128bit。3.2.3 Key2Key2 伪秘钥，伪秘钥根据Key1与随机数生成。长度128bit。Key2生成方式：以Key1为密码，随机数为加密数据。进行AES128加密计算。生成加密数据为：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1de取前128bit作为Key2伪秘钥并下发至ECU：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425(HEX)3.2.4 ECU验证码1ECU收到伪秘钥Key2后，通过Key1固有秘钥进行加密。加密算法采用3DES ECB。得到验证码1：74491b91ddbdf39340c38279af1974557b4d2df5a44563f123b7d6a258f4916e191d0c32d48779fb(HEX)
·52·电脑与信息技术 2021年6月3.2.5 TBox认证解密与验证码2TBox获取验证码1进行解密(3DES ECB)，获得对应Key2秘钥。相同则TBox认证完成。完成后将T数据与随机数作为Key3:2298822988da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1deKey3与Key1进行3DES计算，获得验证码2：eb26e0ce63dcee49693be822dbc29e16eb26e0ce63dcee49693be822dbc29e1674491b91ddbdf39340c38279af1974557b4d2df5a44563f123b7d6a258f4916e80a92164fc61aa425e6214fe2b5c85e76dde291ecefda620dd4ec191d0c32d48779fb3.2.6 ECU认证解密ECU获得验证码2，进行解密(3DES ECB)获得Key3:2298822988da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1de提取Key3前128bit作为随机数1，并把将Key2+Key3的组合作为待解密数据：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1deKey1为秘钥，通过AES128解密后获得随机数2。随机数2与随机数1相同则认证成功。4 结束语相比传统方式其采用多种算法结合、伪秘钥、随机数。较大的提升了破解的难度。提升了TBox、ECU的安全性。随着智能化程度的提升，越来越多的智能化功能加入到汽车、电车当中，再此也提供一种多算法结合、随机秘钥的认证方法来解决TBox与ECU之间的安全认证方法。参考文献：[1] Gurpreet Singh，Supriya Supriya .A Study of
Encryption Algorithms (RSA, DES, 3DES and AES) for
Information Security[J]. international journal of computer
applications(0975-8887),volume ,2013.[2] 阎磊, 侯春萍, 曹达仲, 等. 基于3DES算法的电话加密研究及其FPGA实现[J] ，计算机应用，2006，26（08）)：1824-2826+1830.[3] 广州汽车集团股份有限公司. 车辆与车载终端绑定的方法以及系统[P]. 申请号：2.6 ,2015-09-14.（上接第32页）6 结束语实践证明，OpenCV可移植性好，具有强大的图像处理能力和矩阵运算能力。它提供了许多内置的用于图像处理和计算机视觉相关操作的基础元素。采用C++和OpenCV结合进行程序开发，极大推动了智能时代的发展。图像识别技术可以满足互联网电商平台服务新需求。目前，许多家电商平台已经开始实现“搜图购物”新服务模式。目前识别算法还存在一些不足，因此，研究一种识别准确率高和效率高的识别方法仍然是一个研究热点和难点，也将是我们需要进一步研究的内容。参考文献：[1] OpenCV 3计算机视觉：Python语言实现[M].北京:机械工业出版社2016.[2] 阴法明.基于OpenCV的图像处理[J].科技信息.2009(32)：220.[3] OpenCV 2计算机视觉编程手册[M].北京:科学出版社2013.[4] 庄哲耕.人工智能之图像识别[J].厦门科技,2016,(6):18-26.[5] 刘东.一个图片检索平台的设计与实现[D].华中科技大学,2016.
2024年2月18日发(作者：富雪萍)
第29卷第3期 2021年6月文章编号：1005-1228（2021）03-0050-03电脑与信息技术Vol.29 No.3Jun. 2021Computer and Information Technology基于LTE通信实现TBox与车辆ECU绑定访问的方法缪 岱（中科上声（苏州）电子有限公司，江苏苏州，215000）摘 要：LTE通信的诞生与其更高的上下行速度，使其衍生出了各种人性化、智能化的终端设备。其中就会提到近来较为流行以及未来必将大放异彩的车辆智能驾驶以及车辆云端控制。要实现车辆智能驾驶以及车辆云端控制，必须必备一种技术。我们称之为V2X(vehicle to everything)。文章将围绕ECU与TBox进行展开。关键词：车对外界的信息交换(V2X)；车载智能终端(TBox)；行车电脑(ECU)；算法认证中图分类号：TP393 文献标识码：AA Method of Binding Access Between TBox and Vehicle ECU
Based on LTE CommunicationMIAO Dai( colsonic (Suzhou) Electronics Co., LTD., Suzhou, 215000, China )Abstract：The birth of LTE communication and its higher upstream and downstream speed give rise to a variety of humanized
and intelligent terminal them will be mentioned the recent popularity and the future will shine bright vehicle
intelligent driving and vehicle cloud order to realize intelligent driving and cloud control of vehicles, a necessary
technology is call it V2X(Vehicle to Everything).The thesis will focus on ECU and words: vehicle-to-environment information exchange (V2X);on-board intelligent terminal (TBox);driving computer
(ECU);algorithm authentication;车载智能终端TBox，功能为通过4G/5G与云端通信。也是连接车辆ECU的主要设备，将车与云做到互联互通。行车电脑ECU控制整车主要重要组件与传感器，安全等级较高。故通过有效验证方式来确定接入的安全。防止不法份子替换TBox。感器。2 TBox与ECU绑定的必要性TBox与ECU为什么需要绑定，其主要是以下两个主要原因：（1）保证车辆的安全性。（2）保证TBox与ECU的单一性。2.1 车辆的安全性ECU在汽车中，其安全等级较高。也承担着汽车整体中极为重要的功能。TBox的接入就等同于使其连入了以太网。那么如何保证ECU的安全呢？车辆驾驶安全呢？2.2 车辆的单一性汽车装有行车电脑ECU，同时也装有TBox终端。TBox产品安装拆卸较为简单，往往是绑定在车1 车载智能终端TBox与行车电脑ECU的介绍1.1 什么是TBox
车载智能终端TBox本质为具有4G/5G通信的车辆行车记录系统。通过CAN接入车辆CAN总线中。内部整合LTE模块、GPS定位模块、主处理器、存储模块、CAN模块、加密芯片。1.2 什么是ECU行车电脑ECU被称为汽车专用微控制器，主要控制车辆动力、刹车、车身稳定等系列重要组件与传收稿日期：2020-10-09
作者简介：缪岱（1989-），男，江苏苏州人，嵌入式软件工程师、中级工程师，主要研究方向为：嵌入式软件开发以及软件框架设计。
第29卷第3期缪 岱：基于LTE通信实现TBox与车辆ECU绑定访问的方法·51·架或者是在驾驶室内部。市面上也有很多五花八门的TBox产品存在。故存在TBox被人为更换的隐患。3 ECU与TBox的交互验证ECU与TBox采用CAN总线通信，新能源车型中也有采用以太网进行交互。普通燃油车主要以CAN总线交互为主。CAN总线为基本载体，在其上则会采用较多的通信协议。例如：J1939、ISO15765等通信协议。3.1 设备认证流程ECU与TBox设备认证，主要认证阶段如下：（1）TBox请求阶段。（2）ECU请求阶段。（3）TBox认证阶段。（4）ECU认证阶段。3.1.1 TBox请求阶段TBox请求阶段，其原理主要为TBox端主动发送ECU寻址功能。当ECU反馈请求后认证其反馈的型号编码是否与TBox内部固有的型号编号一致。该阶段确定TBox所接入车型ECU的固有编码，确定秘钥（Key1）3.1.2 ECU请求阶段ECU请求阶段，在完成TBox请求阶段后。TBox会主动把其内部的伪秘钥（Key2）发送给ECU。伪秘钥（Key2）是基于TBox内部算法对秘钥（Key1）与随机数进行的加密产生，加密数据组成为Key2+T数据（Key2为128bit、剩余为T）。不直接用于验证计算。伪秘钥的使用，是为了防止人为的去破解，或监听总线来获取秘钥。该伪秘钥具有随机性，干扰人为破解。3.1.3 TBox认证阶段TBox完成伪秘钥发送，进入TBox认证阶段。ECU根据伪秘钥(Key2)以及固有秘钥(Key1)通过算法生成唯一验证码并发送至TBox。TBox根据伪秘钥(Key2)与秘钥(Key1)进行解密，解密相同则通过TBox认证。3.1.4 ECU认证阶段TBox端完成验证后，将T与随机数作为Key3与秘钥(Key1)通过算法进行生成唯一验证码并发送至ECU端。ECU端也进行相同操作获得Key3后进行解密。解密获得随机数相同则通过ECU认证，开放所需的功能，如图1所示。3.2 认证算法详解认证算法涉及参数主要为：图1 认证流程（1）ECU型号数据VIN码（2）固有秘钥Key1（3）伪秘钥Key2假设Key1为：12 34 56 78 90 12 34 56 12 34 56
78 90 12 34 56 (HEX)假设随机数为：22 11 66 55 44 77 99 88 22 11 66
55 44 77 99 88 (HEX)3.2.1 VIN认证VIN认证功能，主要确定TBOX与ECU内部所包含信息是否一致。3.2.2 Key1Key1固有秘钥，固有秘钥长度为128bit。3.2.3 Key2Key2 伪秘钥，伪秘钥根据Key1与随机数生成。长度128bit。Key2生成方式：以Key1为密码，随机数为加密数据。进行AES128加密计算。生成加密数据为：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1de取前128bit作为Key2伪秘钥并下发至ECU：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425(HEX)3.2.4 ECU验证码1ECU收到伪秘钥Key2后，通过Key1固有秘钥进行加密。加密算法采用3DES ECB。得到验证码1：74491b91ddbdf39340c38279af1974557b4d2df5a44563f123b7d6a258f4916e191d0c32d48779fb(HEX)
·52·电脑与信息技术 2021年6月3.2.5 TBox认证解密与验证码2TBox获取验证码1进行解密(3DES ECB)，获得对应Key2秘钥。相同则TBox认证完成。完成后将T数据与随机数作为Key3:2298822988da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1deKey3与Key1进行3DES计算，获得验证码2：eb26e0ce63dcee49693be822dbc29e16eb26e0ce63dcee49693be822dbc29e1674491b91ddbdf39340c38279af1974557b4d2df5a44563f123b7d6a258f4916e80a92164fc61aa425e6214fe2b5c85e76dde291ecefda620dd4ec191d0c32d48779fb3.2.6 ECU认证解密ECU获得验证码2，进行解密(3DES ECB)获得Key3:2298822988da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1de提取Key3前128bit作为随机数1，并把将Key2+Key3的组合作为待解密数据：da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d425da05892ed95fc06fa5ea75d7fc85d4257d8e9570d3020b63178fa765ccf6e1deKey1为秘钥，通过AES128解密后获得随机数2。随机数2与随机数1相同则认证成功。4 结束语相比传统方式其采用多种算法结合、伪秘钥、随机数。较大的提升了破解的难度。提升了TBox、ECU的安全性。随着智能化程度的提升，越来越多的智能化功能加入到汽车、电车当中，再此也提供一种多算法结合、随机秘钥的认证方法来解决TBox与ECU之间的安全认证方法。参考文献：[1] Gurpreet Singh，Supriya Supriya .A Study of
Encryption Algorithms (RSA, DES, 3DES and AES) for
Information Security[J]. international journal of computer
applications(0975-8887),volume ,2013.[2] 阎磊, 侯春萍, 曹达仲, 等. 基于3DES算法的电话加密研究及其FPGA实现[J] ，计算机应用，2006，26（08）)：1824-2826+1830.[3] 广州汽车集团股份有限公司. 车辆与车载终端绑定的方法以及系统[P]. 申请号：2.6 ,2015-09-14.（上接第32页）6 结束语实践证明，OpenCV可移植性好，具有强大的图像处理能力和矩阵运算能力。它提供了许多内置的用于图像处理和计算机视觉相关操作的基础元素。采用C++和OpenCV结合进行程序开发，极大推动了智能时代的发展。图像识别技术可以满足互联网电商平台服务新需求。目前，许多家电商平台已经开始实现“搜图购物”新服务模式。目前识别算法还存在一些不足，因此，研究一种识别准确率高和效率高的识别方法仍然是一个研究热点和难点，也将是我们需要进一步研究的内容。参考文献：[1] OpenCV 3计算机视觉：Python语言实现[M].北京:机械工业出版社2016.[2] 阴法明.基于OpenCV的图像处理[J].科技信息.2009(32)：220.[3] OpenCV 2计算机视觉编程手册[M].北京:科学出版社2013.[4] 庄哲耕.人工智能之图像识别[J].厦门科技,2016,(6):18-26.[5] 刘东.一个图片检索平台的设计与实现[D].华中科技大学,2016.