【導讀】隨著(zhù)汽車(chē)的日益復雜，電子控制單元(ECU)與車(chē)內遠程外圍設備之間的通信方式不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在這些遠程外圍設備負責關(guān)鍵任務(wù)決策的情況下，例如構成高級駕駛輔助系統(ADAS)的傳感器或攝像頭，確保這些外圍設備是經(jīng)過(guò)授權的高質(zhì)量組件非常重要。千兆多媒體串行鏈路(GMSL)串行-反序列化器(SerDes)對與DS28C40的結合是一種解決方案，用于連接嵌入在外圍設備(如ADAS攝像機或傳感器)中的安全認證器與需要驗證外圍設備真實(shí)性的ECU之間的通信。
隨著(zhù)汽車(chē)的日益復雜，電子控制單元(ECU)與車(chē)內遠程外圍設備之間的通信方式不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在這些遠程外圍設備負責關(guān)鍵任務(wù)決策的情況下，例如構成高級駕駛輔助系統(ADAS)的傳感器或攝像頭，確保這些外圍設備是經(jīng)過(guò)授權的高質(zhì)量組件非常重要。千兆多媒體串行鏈路(GMSL)串行-反序列化器(SerDes)對與DS28C40的結合是一種解決方案，用于連接嵌入在外圍設備(如ADAS攝像機或傳感器)中的安全認證器與需要驗證外圍設備真實(shí)性的ECU之間的通信。
GMSL是進(jìn)入汽車(chē)通信市場(chǎng)的獨特的汽車(chē)服務(wù)實(shí)現。GMSL技術(shù)是一種低功耗、高帶寬的序列化器和反序列化器對，具有較高的數據完整性和可靠性。
GMSL使用同軸電纜供電(PoC)在一條同軸電纜上發(fā)送電力和數據。這意味著(zhù)ecu側的電源可以通過(guò)同軸電纜傳輸，也可以為遠程攝像機或傳感器供電，此外，還可以為身份驗證器供電。圖1說(shuō)明了PoC如何適應GMSL設計。
圖1所示 使用GMSL通道的標準I2C總線(xiàn)與安全驗證器通信。
DS28C40是一個(gè)明智而直接的解決方案，可以為ECU和遠程設備(如相機或傳感器)之間使用GMSL通信的任何應用程序添加安全和身份驗證功能。在這些應用中，可能需要身份驗證，因為低級偽造品可能會(huì )被添加到車(chē)輛中，而司機甚至在常規維修店訪(fǎng)問(wèn)期間都不知道。例如，假冒的ADAS攝像機可能沒(méi)有正確的視場(chǎng)范圍、分辨率或校準信息，無(wú)法為ECU提供準確的數據，因此可能構成重大的安全風(fēng)險，甚至導致事故。上電后，ECU可以并行驗證多個(gè)攝像頭和/或傳感器，以確保所有關(guān)鍵任務(wù)外設都是經(jīng)過(guò)授權的組件。DS28C40可以很容易地添加，不需要太多的努力，因為GMSL設備一旦正確連接和配置，就會(huì )自動(dòng)搜索I2C總線(xiàn)上的任何主動(dòng)偵聽(tīng)設備。在使用評估工具包時(shí)，這些I2C設備會(huì )自動(dòng)出現在GMSL GUI中。
GMSL設備有一個(gè)主控制通道和兩個(gè)直通通道，通過(guò)GMSL鏈路傳輸I2C或通用異步收發(fā)器(UART)信號。主控制通道可以訪(fǎng)問(wèn)序列化器或反序列化器的寄存器，但直通通道是純隧道，不能控制serdes I2C寄存器。在這種情況下，DS28C40不使用UART，但可以使用主控通道或直通通道。要配置直通通道并使I2C信號使用隧道特性，串行化器和反序列化器必須根據正在使用的兩個(gè)通道中的哪一個(gè)將IIC_1_EN或IIC_2_EN位設置為1。即使對于直通模式，上拉電阻也需要實(shí)現I2C通信。用于隧道的引腳是通道1的SDA1_RX1和SCL1_TX1，通道2的SDA2_RX2和SCL2_TX2。如果多個(gè)傳感器與一個(gè)反序列化器一起使用，GMSL SerDes芯片組提供I2C地址重分配和轉換功能，以避免I2C地址沖突。
向外設(如ADAS攝像機或傳感器)添加身份驗證的最簡(jiǎn)單方法是將DS28C40嵌入外設中，并使用I2C隧道通過(guò)GMSL通道與ECU通信。這降低了復雜性，因為不需要對寄存器進(jìn)行編程，而是使用戶(hù)能夠輕松地利用GMSL系統的硬件，通過(guò)I2C快速啟動(dòng)和運行通信。圖2展示了該實(shí)現，其中顯示了ECU對相機模塊的身份驗證。請注意，DS28C40身份驗證器僅在外設端是必需的，因為它是使用非對稱(chēng)算法的公鑰設備，本文檔將對此進(jìn)行更深入的解釋。因此，由于主機ECU可以?xún)H使用公鑰對攝像機進(jìn)行身份驗證，因此只需一個(gè)設備就可以增加安全性。同時(shí)，通過(guò)GMSL直通通道進(jìn)行的數據通信對I2C主機和DS28C40完全透明。
圖2 ECU和攝像機之間的通信使用GMSL I2C隧道能力。
DS28C40采用非對稱(chēng)算法橢圓曲線(xiàn)數字簽名算法(ECDSA)加密對每個(gè)外圍組件進(jìn)行身份驗證。ECDSA是一個(gè)公鑰算法，這意味著(zhù)每個(gè)身份驗證者都有一個(gè)唯一的公私密鑰對。私鑰嵌入在身份驗證器中，永遠不會(huì )離開(kāi)設備。其對應的公鑰存儲在設備的一次性可編程(OTP)存儲器中，ECU可以自由讀取。該公鑰用于完成ECDSA計算，以確保身份驗證者提供正確的數據來(lái)證明它以及嵌入它的設備是系統的有效部分。對設備的有效性進(jìn)行額外的檢查，因為每個(gè)身份驗證器都包含一個(gè)唯一的證書(shū)，這確保了它是系統的一個(gè)可識別的部分，并且已經(jīng)由正確的證書(shū)頒發(fā)機構編程。此外，每次DS28C40生成簽名時(shí)，它都包含一個(gè)由ECU發(fā)送的獨特挑戰，以對抗重放攻擊，否則可能會(huì )發(fā)現和重用靜態(tài)值。
如前所述，身份驗證有兩個(gè)主要步驟。首先，主機驗證DS28C40證書(shū)是系統的有效部分。其次，要求DS28C40簽署隨機挑戰。證書(shū)頒發(fā)機構通過(guò)使用DS28C40上不存在的系統范圍私鑰對DS28C40的唯一公鑰進(jìn)行簽名，在每個(gè)設備中創(chuàng )建并安裝唯一證書(shū)。因此，偽造者可以直接復制證書(shū)，但不能使用正確的私鑰對來(lái)自主機的隨機挑戰簽名。另一方面，偽造者可以使用唯一密鑰對實(shí)現ECDSA算法，并響應來(lái)自主機的隨機挑戰。但是這種類(lèi)型的偽造不能產(chǎn)生由系統范圍私鑰簽名的有效證書(shū)。這將產(chǎn)生一個(gè)非常健壯的身份驗證過(guò)程，其中ECU使用系統范圍的公鑰和DS28C40的唯一公鑰，而不需要安全主機。
除了為僅使用一個(gè)IC的汽車(chē)外設增加安全性之外，ECU主機命令序列對于實(shí)現兩個(gè)身份驗證步驟也相對簡(jiǎn)單。DS28C40 EV套件和免費軟件可讓客戶(hù)更快地熟悉設備操作。由于GMSL直通模式對I2C主機和DS28C40是透明的，因此開(kāi)發(fā)認證命令序列不需要相應的GMSL EV套件。
隨著(zhù)越來(lái)越多的原始設備制造商(OEM)在選擇將通信和安全方法嵌入其ADAS外圍設備中，了解各種設備彼此兼容非常重要。幸運的是，DS28C40安全驗證器和GMSL SerDes對是強大的安全性和可靠的數據通信的可靠組合。
總結
本應用說(shuō)明提供了關(guān)于在使用GMSL的汽車(chē)設置中添加身份驗證的信息。它解釋了保護外圍設備免受偽造的重要性，以及如何實(shí)現這種安全性的細節。
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