第五章 车载以太网【车载网络及信息技术】
汽车技术：车载网络技术
汽车技术：车载网络技术#懂车玩家超级创作日（第四期）#智能网联汽车主要包括3种网络：以车内总线通信为基础的车内网络，也称为车载网络；以短距离无线通信为基础的车载自组织网络；以远距离通信为基础的车载移动互联网络。
因此，智能网联汽车是融合车载网、车载自组织网和车载移动互联网的一体化网络系统。
智能网联汽车网络体系构成车载网络是基于CAN、LIN、FlexRay、MOST、以太网等总线技术建立的标准化整车网络，实现车内各电器、电子单元间的状态信息和控制信号在车内网上的传输，使车辆具有状态感知、故障诊断和智能控制等功能。
车载自组织网络是基于短距离无线通信技术自主构建的V2V、V2I、V2P之间的无线通信网络，实现V2V、V2I、V2P之间的信息传输，使车辆具有行驶环境感知、危险辨识、智能控制等功能，并能够实现V2V、V2I之间的协同控制。
车载移动互联网络是基于远距离通信技术构建的车辆与互联网之间连接的网络，实现车辆信息与各种服务信息在车载移动互联网上的传输，使智能网联汽车用户能够开展商务办公、信息娱乐服务等。
车载网络车载网络划分为5种类型，分别为A类低速网络、B类中速网络、C类高速网络、D类多媒体网络和E类安全应用网络。
A类低速网络传输速率一般小于10kbit/s，有多种通信协议，该类网络的主流协议是LIN（局域互联网络），主要用于电动门窗、电动座椅、车内照明系统和车外照明系统等。
B类中速网络传输速率在10～125kbit/s之间，对实时性要求不太高，主要面向独立模块之间数据共享的中速网络。
该类网络的主流协议是低速CAN（控制器局域网络），主要用于故障诊断、空调、仪表显示等。
C类高速网络传输速率在125～1000kbit/s之间，对实时性要求高，主要面向高速、实时闭环控制的多路传输网。
该类网络的主流协议是高速CAN、FlexRay等协议，主要用于牵引力控制、发动机控制、ABS、ASR、ESP、悬架控制等。
车载以太网技术基础解析
车载以太网技术基础解析1 以太网常见缩略词汇总1）1TPCE = One (1) Twisted Pair 100 Megabit (C = century = 100) Ethernet1对双绞线 100M以太网2）RTPGE= Reduced Twisted Pair Gigabit Ethernet简化版双绞线千兆以太网3）GEPOF = Gigabit Ethernet Over Plastic Optical Fiber基于塑料光纤的千兆以太网4）100BASE-T1 = 100 Megabit Baseband One Pair100M以太网（1对双绞线）5）1000BASE-T1 = 1 Gigabit Baseband One Pair1000M以太网（1对双绞线）6）1000BASE-RH = Gigabit Ethernet Over Plastic Optical Fiber基于塑料光纤的千兆以太网7）OPEN / OPEN Alliance = One Pair Ethernet Network Alliance单对以太网网络联盟8）OABR = (OPEN Alliance) BroadR-Reach100BASE-T1的早期名称，当时IEEE没有参与，开放联盟将Broadcom的BroadR-Reach技术引入汽车领域；9）TSN = Time Sensitive Network时间敏感网络10）AVB = Audio/Video Bridging音视频桥接技术2 初步了解 100BASE - T1100BASE-T1 是在现有的以太网技术基础上进行的整合。
1）IEEE 100BASE-TX——双单工通讯—— MLT-3（多级传输）- ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）——两对双绞线——无纠错编码——DSP中没有回音和串扰消除技术——决策反馈均衡（DFE）图1. 双单工通信（两对双绞线）2）IEEE 1000BASE-T——全双工通讯——4D-PAM5 - ＞125Msps（百万抽样/秒）65~80MHz带宽）——四对双绞线——部分响应传输滤波器——纠错编码的附加级别——DSP中有回音和串扰消除技术——决策反馈均衡（DFE）图2. 全双工通信（四对双绞线）3）IEEE 100BASE-T1——全双工通讯——PAM3 - 66.7Msps（百万抽样/秒）27MHz带宽——单对双绞线——回音消除技术——决策反馈均衡（DFE）图3. 全双工通信（单对双绞线）3 以太网VS传统总线3.1 交换机式网络通信图4：CAN总线与以太网通信方式对比1）传统总线上所有节点都连接到同一个传输媒介中；例如一条CAN总线上就可以挂多个终端节点（ECU），同时该CAN总线上的电信号还会影响到挂在此总线上的所有终端节点，我们一般会把CAN 称为CAN Bus 或 CAN Network。
车载网络技术简介
第5章 车载网络技术简介
图5-9 环型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介
3) 总线型网络拓扑结构
总线型网络即所有入网计算机通过分接头接入到
一条载波传输线上，如图5-10所示。 总线型网络拓扑结构的特点：信道利用率较高，
但同一时刻只能有两处网络节点在相互通信，网络延
伸距离有限，网络容纳节点数有限(受信道访问机制的 影响)。它适用于传输距离较短、地域有限的组网环境。 目前，局域网多采用此种方式。
第5章 车载网络技术简介
图5-8 星型网络拓扑结构
第5章 车载网络技术简介 2) 环型网络拓扑结构 环型网络是通过转发器将每台入网计算机接入网 络的，每个网络接口与相邻两个网络接口用物理链路 相连，所有转发器组成一个拓扑为环状的网络系统， 如图5-9所示。 环型网络拓扑结构的特点：实时性较高，传输控 制机制较为简单，但一个节点出故障可能会终止全网 运行，可靠性较差，网络扩充调整较为复杂。
第5章 车载网络技术简介 3．国内外多路总线传输系统的发展简史 早在1968年，艾塞库斯就提出了利用单线多路传输 信号的构想。 从1980年起，汽车内开始装用车载网络。 1983年，丰田公司在世纪牌汽车上采用了应用光缆 的车门控制系统。 从1986年起，在车身系统上装用了铜线传输媒介的 网络，并在日产和通用公司汽车的控制系统中得到应用。 20世纪80年代末，BOSCH公司和英特尔公司研制了 专门用于汽车电气系统的总线——控制器局域网 (Controller Area Network)规范，简称CAN。 接着，美国汽车工程师学会(SAE)提出了J1850通信 协议规范。
线方式，即电线一端与开关相接、另一端与用电设备相
通的方式，导致汽车上导线数目急剧增加，如图5-1所示。
车载网络及信息技术(课件) 第五章 车载以太网
Winter Camp 2005 演示稿
第一节 以太网简介
环形结构网络信息传输时间确定，适合于面向实时控制 的局域网系统。 在车载网络中，FlexRay是典型的环形网络。
3. 树型拓扑结构
树形拓扑网络形状像一棵倒置的树，如图5-2（c）。最 顶端只有一个节点树根，树根以下带分支，每个分支还可再 带分支。 可以认为它是总线结构的扩展，是在总线网上加上 分支形成的。树形结构网是一种分层网，信息交换主要在上 下层节点之间进行，相邻节点或 同层节点之间一般不进行数 据交换。
1） 接受节点的通信申请，并为通信的节点建立连接；
2） 在通信过程中，维持通信节点的信息通路； 3） 通信完成后解除信息通路。 一些车载以太网络使用星型结构组网。
5. 网状拓扑
网状拓扑结构，任意节点之间都可以连接，如图5-2（e）。 一般只有将多个子网或多个局域网互联时才会使用这种拓扑 结构。在一个子网中，集线器、中继器连接各个节点，再通 过网桥、路由器及网关将子网连接起来构成互联网。
8
事件触发 低
LIN 20kbit/s
8
事件触发 低
TTP/C 10 Mbit/s
128 时间触发 高
FlexRay 10 Mbit/s
254 时间触发 中
LVDS 1.923Gbit/s
事件触发 低
MOST 150 Mbit/s 3072 时间触发 中
Ethernet 1 Gbit/s
1500 事件触发 低
8
Winter Ca合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网 最早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Intel和 Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最 为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速 以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都 符合IEEE802.3。
车载以太网讲解及降噪方法
车载以太网讲解及降噪方法一、车载以太网定义车载以太网是一种连接车内电子单元的新型局域网技术，在单对非屏蔽双绞线上可实现100 Mbit/s 甚至1 Gbit/s 的数据传输速率，同时满足汽车行业高可靠性、低电磁辐射、低功耗、带宽分配、低延迟以及同步实时性等方面的要求。
常用的以太网和车载以太网主要是在物理层不同，基本架构依然是MAC+PHY芯片+传输链路。
主要有100M和1G两种标准。
对于100M车载以太网在PHY层主要有两个规范：BroadR-Reach和100Base-T1，两者都是明确为汽车应用设计的，并且它们之间有很多重叠。
而1000Base-T1这是千兆车载以太网的物理层技术标准。
100Base-T1最显著的特点就是使用单对差分线实现数据传输，从成本上来说降低了线束的成本和重量。
办公用以太网采用了100Base-TX或1000Base-T标准，而用于汽车的以太网则规定使用100Base-T1或1000Base-T1标准。
二、车载以太网标准车载以太网标准化主要由IEEE802.3 和IEEE802.1 工作组、AUTOSAR 联盟、OPEN 联盟及AVnu 联盟起到主要的推动作用，标准化汇总如下表：三、车载以太网应用车载以太网被定义为下一代车载局域网络技术，短期内无法全部取代现有车载网络。
依据车载以太网在汽车网络上的应用过程，大致可分为3个阶段：局部网络阶段、子网络阶段、多子网络阶段。
局部网络阶段：可单独在某个子系统上应用车载以太网技术，实现子系统功能，如基于DoIP 协议的OBD 诊断、使用IP 协议的摄像头等；子网络阶段：可将某几个子系统进行整合，构建车载以太网子系统，实现各子系统的功能，如基于AVB 协议的多媒体娱乐及显示系统、ADAS 系统等；多子网络阶段：将多个子网络进行整合，车载以太网作为车载骨干网，集成动力、底盘、车身、娱乐等整车各个域的功能，形成整车级车载以太网络架构，实现车载以太网在车载局域网络上的全面应用车载作为支持ADAS的设备，各种传感器和摄像头已被逐渐配置于汽车中。
知荐一文熟悉车载以太网
Payload：在类型字段之后，以太帧包含有效载荷数据区域。 有效负载的最小长度为不带VLAN标记的46字节或带VLAN标记的42字节, 在汽车工业中，它最多可以包含1500个字节。
CRC校验：CRC校验在以太帧的末尾发送。 校验中包含的值是使用标准化算法计算的，该算法在发送方和接收方中以相同的方式实现。该计算是在以太帧的所有字段中进行的，因此可以确保整个消息的完整性。
标准
在车载网络方面，玩家是很多的，也推出了各自的标准，如下：
其中OPEN Alliance和电气与电子工程师协会（IEEE）制定的标准是车载以太网领域比重最大和应用最广泛的，例如我们熟知的100BASE-T1和1000BASE-T1。
自1980年以来，IEEE一直负责以太网的维护、开发和标准化。尽管各个公司都可提供专有的以太网解决方案，但大多数时候公司都会交给IEEE进行标准化以确保更广泛的应用。802工作组则专门负责以太网，因此，所有与以太网相关的标准都以802开头（例如，IEEE 802.1，IEEE 802.2，IEEE 802.3等）。
《汽车车载网络技术详解 第2版》课件 第3章 常用车载网络系统的结构与原理
为了减少LIN主控制单元 部件的种类，主控制单元 将全部装备控制单元的信 息标题发送到LIN总线上， 如果没有安装相应设备控 制单元，那么在示波器屏 幕上会出现没有回应的信 息标题，但这并不影响系 统的功能
4．LIN总线防盗功能
三、LIN总线的自诊断
1．利用故障检测仪VAS5051进行故障诊断
2．故障分析
4．数据安全性
蓝牙技术非常重视对传送数据的保护，如数据的处理和防 窃听。数据是用128位长的电码来编制代码的，接收器的 真实性也由一个128位电码来校验，这时各装置用一个密 码来彼此识别。蓝牙技术的有效作用距离比较短，对数据 的处理操作也只能在这个范围内进行，这样也提高了数据 的安全性。
5．蓝牙装置间的适配
VAN总线DATA与DATAB的电压示意图
4．节点结构
（1）协议控制器 （2）线路接口
5．帧结构
VAN数据总线系统的帧结构
6.传输模式
7．进入传输介质
① 在进入VAN数据总线系统时必须先检测它是否空闲。 如果总线能够连续读取12位的隐性数据即被视为空闲。 在这种情况下，不论是VAN数据总线系统的哪种电控单元 都能够传送和接收信息。
后视镜折起电机 10—左侧外后视镜水平调整电机 11—外后视镜垂直调整电机 12—左侧外后视镜加热装置 13—左侧外后视镜电子装置 14—驾驶员侧开关组 K-
Bus—车身总线 LIN—局域互联网 Kl.30—接线端子30 Kl.58g—接线端子58g
LIN总线在AUDI A6L汽车上的应用
LIN总线系统的构成
星形网络拓扑结构
（2）总线型网络拓扑结构
总线型网络是从计算机的总线访问控制发展而来 的，它将所有的入网计算机通过分接头接到一条 载波传输线上，网络拓扑结构就是一条传输线
模块5-flexray与车载以太网技术分析
图5-6 正常波形
FlexRay总线系统的电压范围如下：
图5-7非正常波形
（1）系统接通。系统接通时，如果无总线通信，则其电压为2.5V。
（2）高电平信号。高电平信号的电压为3.1V（电压信号上升600mV）。
（3）低电平信号。低电平信号的电压为1.9V（电压信号下降600mV）。
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FlexRay与车载以太网技术分析
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FlexRay与车载以太网技术分析
汽车车载网络技术
3.FlexRay的优点 FlexRay采用基于时间触发的运行机制，且具有高带宽、容错性能好等特点，在实时性、可靠性以及灵活性等 方面越来越凸显其优势。 作为车载网络系统的标准，FlexRay具有以下优点： （1）数据传输速率较高（可达10Mbit/s，而CAN仅为0.5Mbit/s）。 （2）可以保证确定性（对实时性要求高）数据的可靠传输。 （3）分布式时钟同步。FlexRay总线采用基于同步时基的访问方法，同步时基是通过协议自动建立的，精度可 达1μs。 （4）数据通信的可靠性。FlexRay总线通过专用的确定性故障容错协议支持多个级别的容错，其中包括单信道 和双信道两种模式，提供数据传输所需要的冗余和可扩展的系统容错机制，从而确保了数据传输的可靠性。 （5）支持系统集成，灵活性好。FlexRay总线支持线形、星形、混合总线拓扑结构，支持报文的冗余和非冗余 传输，且可提供大量配置参数供用户灵活进行系统调整和扩展。 FlexRay虽然是时间触发的总线系统，事实上，它仍可通过事件触发方式来进行部分数据的传输，尤其对于实 时性要求不高的非重要信息，就可以在事件控制区域内传输。因此，FlexRay总线具有“以时间触发为主，以事件 触发为辅，兼具两者优点”的灵活的系统特性。
图5-5 冗余数据传输 10
汽车车载网络技术分析PPT课件
LIN总线广泛应用于汽车中的舒适系统、车门控制系统、座椅调节系统等。
发展趋势
随着汽车电子技术的不断发展，LIN总线将逐渐向高速、高可靠性和低延迟方向发展，以满足汽车智 能化和网联化的需求。同时，LIN总线也将与其他车载网络技术如CAN总线、以太网等进行融合，共 同推动汽车网络技术的发展。
06
车载MOST总线技术分析
。
05
车载LIN总线技术分析
LIN总线的特点与优势
可靠性高
LIN总线采用主从式架构，主节点可以控 制数据传输，减少了数据冲突的可能性，
提了通讯的可靠性。
A 成本低
LIN总线是基于串行通讯协议的，硬 件结构简单，成本较低。
B
C
D
低功耗
LIN总线采用低电压供电，降低了车载网 络的功耗，延长了汽车电池的使用寿命。
兼容性问题
车载网络技术需要与各种车载 设备兼容，如导航、娱乐系统 等，以确保良好的用户体验。
解决方案与未来发展方向
持续技术更新
统一技术标准
推动行业合作，制定统一的车载 网络技术标准，促进不同品牌和 型号汽车之间的互联互通。
建立完善的技术更新机制，确保 车载网络技术的及时升级和维护。
提高兼容性
加强与各类车载设备的兼容性测 试和优化，提高用户体验。
集成化与智能化
车载以太网将与车载其他网络技术进行更深入的集成，同时通过智能 化技术的应用，实现网络自组织和自管理。
安全与可靠性增强
针对车载以太网的安全和可靠性问题，未来将有更多研究和措施出台， 提高车载以太网技术的安全性和可靠性。
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车载CAN总线技术分析
CAN总线的特点与优势
实时性高 可靠性高 灵活性高 成本低
车载以太网技术
车载以太网技术随着汽车电子的日益复杂化、联网化和宽带化，车载以太网顺应此发展趋势在车内具有广阔的发展空间。
本文对车载以太网技术，包括其起源、定义、发展趋势、主要技术以及其标准化的概况进行了全面的分析和介绍。
1.引言以太网作为一种局域网（LAN）技术自1973年发明以来，已经历40多年的发展历程，成为当前应用最为普遍的局域网技术。
以太网主要由IEEE 802.3工作组负责标准化，以太网从最初支持10Mbit/s的吞吐量开始，经过不断的发展，支持快速以太网（100Mbit/s）、千兆以太网（1Gbit/s）、万兆以太网（10Gbit/s）及100Gbit/s。
同时，为了适应应用的多样化，以太网速率打破了以10倍为一级来提升的惯例，开始支持2.5、5、25及400Gbit/s的速率。
以太网技术不仅支持双绞线的铜线传输介质，也支持光纤传输。
随着城域以太网论坛（MEF）不断将以太网技术作为交换技术和传输技术广泛应用于城域网建设，以太网已经不仅仅局限于局域网应用，可以更广泛地应用到城域网（MAN）和广域网（WAN）的领域。
在进入汽车领域之前，以太网已经获得了广泛的应用，同时还具有技术成熟、高度标准化、带宽高以及低成本等优势。
随着近年来汽车电子化的快速发展，车内电子产品数量逐年增加，复杂性日益提高。
以太网所具有的技术优势可以很好地满足汽车制造商对车内互联网络的需求。
但由于车内电磁兼容的严格要求，以太网直到近些年才取得了技术突破从而得以应用到汽车内。
目前，主流的车载以太网的技术标准是基于博通公司的BroadR-Reach（BRR）技术，IEEE已经完成对100Mbit/s车载以太网技术的标准化，正在对1Gbit/s传输速度的车载以太网进行标准化。
车载以太网在车内将主要应用在对带宽需求较高的系统上（见图1），如高级驾驶辅助系统（ADAS）、车载诊断系统（OBD）以及车载信息娱乐系统等。
与传统的车载网络不同，车载以太网可以提供带宽密集型应用所需的更高数据传输能力，未来其将在车内具有广泛的应用前景。
车载网络技术概述 ppt
车载网络技术概述
这一阶段，装备汽车的其
他电子装置还有转向系统电子
式闪光器、电子控制式喇叭、
电子式间歇刮水控制器、数字
时钟及高能点火（HEI）线圈
和- 集成电路点火系统等。
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车载网络技术概述
1.1.1 汽车网络技术的发展历程
汽车电子技术在经历了零部件层次的汽车电器时代、子 系统层次的单片机（汽车电脑）控制时代之后，已经开始进 入汽车网络化时代，并向汽车信息化时代迈进。
按照电子产品和电子控制系统的技术特点，可将汽车电 子技术的发展粗略划分为四个阶段。
1.第一阶段——零部件层次的汽车电器时代 1965~1980年属于零部件层次的汽车电器时代。汽车发
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图1-12 Telematics的主要功能
车载网络技术概述
通过GPS全球卫星定位系统（图1-13） ，结合行车路 线，作电子地图与语音导航相结合的路况报导、路线指引 （图1-14） ，并能提前预报前方路口的车速限制及交通违法 摄像头的安装情况，以确保安全行车。
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图1-13 GPS全球卫2星1 定位系统
车载网络技术概述
车载网络技术概述
学习内容
1
汽车网络技术的发展
2
汽车网络技术的应用
3
汽车网络标准与协议
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2
车载网络技术概述
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3
车载网络技术概述
一、数据传输方式
根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的传输方式 不同，数据传输方式分为并行传输和串行传输两种形式。 1.并行传输
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图2-13 并4行传输
第一章 概论【车载网络及信息技术】
表1-1 车载网络分类
网络分类 位传输速率
应用范围
主流协议
A级 B级 C级 D级
E级
< 20 kb/s 20 ~ 150 kb/s 0.125~ 25Mb/s 25 ~150 Mb/s 10Mb/s
只需传输少量数据的场 合如刮水器的开闭控制
LIN
信号多实时性低的单元 如车灯、车窗控制
低速CAN
5
第一节 汽车通信及信息技术
图1-2是线控系统的基本结构原理，操纵意图通过人机接口转换为 电信号传到执行机构，由执行机构控制功能装置；传感器感知功 能装置状态，通过电信号传给人机接口，反馈给驾驶人员。
图1-2 线控过程示意图
6
第一节 汽车通信及信息技术
2. 车载信息技术发展 车载信息系统（In-vehicle Infotainment）是基于计算机、卫
27
第二节 计算机网络与通讯技术介绍
三、局域网络(LAN) 1. 局域网络概念 局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络，一般这个区域具 有特定的职能，通过这个网络实现这个系统内的资源共享和信息 通讯。汽车上的网络应当是局域网与现场总线（Field Bus）之间的 一种结构。数据传输速度一般在10~103 K bps范围，传输距离在几 十米范围。
28
第二节 计算机网络与通讯技术介绍
2. 局域网络结构 物理层的信号传输介质、网络的拓扑结构和介质访问控制协议决 定了一个局域网的性质和功能。信号传输介质和网络拓扑结构在 很大程度上决定了局域网的数据传输速度、传输距离以及节点数 等指标。局域网络一般采用总线结构、环型结构和星型结构。
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第二节 计算机网络与通讯技术介绍
34
第二节 计算机网络与通讯技术介绍
车载以太网技术的应用
2020年代：车载以太网技术不断发展，开始应用于自动驾驶、车联网等领 域
车载以太网技术的应用场景
车载信息娱乐系统：提供高速网络连接，支持 高清视频、音频等媒体传输
车载传感器网络：实时采集车辆状态信息，提 高车辆控制和诊断能力
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车载以太网技术的应用
CONTENTS
01.
车载以太网 技术的概述
02.
车载以太网 技术的优势
03.
车载以太网技 术的实现方式
04.
车载以太网技 术的应用案例
05.
车载以太网技 术的未来发展 前景
车载以太网技术的概述
车载以太网技术 将支持更高传输 速率，以满足自 动驾驶、车联网 等应用的需求。
随着汽车智能化 的发展，车载以 太网技术将需要 支持更高的数据 传输速率，以满 足车载传感器、 摄像头等设备的 数据传输需求。
车载以太网技术 将支持更高传输 速率，以满足车 载娱乐系统、导 航系统等应用的
需求。
车载以太网技术 将支持更高传输 速率，以满足车 辆远程控制、远 程诊断等应用的
需求。
更低延迟的需求
自动驾驶技术的 发展对延迟的要 求越来越高
车载以太网技术 需要满足更低延 迟的需求
车载以太网技术 需要不断优化和 升级以满足更低 延迟的需求
车载以太网技术 需要与其他技术 相结合以实现更 低延迟的需求
更高可靠性的需求
车载以太网技术在自动驾驶中的应用越来越广泛，对可靠性的要求也越来越高。 车载以太网技术需要满足汽车行业的安全标准，如ISO 26262等。 车载以太网技术需要具备实时性和低延迟的特性，以满足自动驾驶的需求。 车载以太网技术需要具备高带宽和低功耗的特性，以满足车载设备的需求。
车载网络及信息技术(课件) 第八章 车载信息安全技术
行增删、修改或破坏而受到损失； (3) 拒绝服务：对信息或其他资源的合法访
问被无条件地阻止； (4) 非法使用(非授权访问)：某一资源被某
个非授权的人，或以非授权的方式使用；
8
（二）存在的威胁及目标
(5) 窃听：用各种可能的合法或非法的手段 窃取系统中的信息资源和敏感信息；
法抵赖自己所发出过的信息
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第一节 信息安全技术简介
（一）产生信息安全问题的因素 （二）存在的威胁及目标 （三）信息安全实现的主要目标
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（一）产生信息安全问题的因素
产生信息安全问题的主要因素有： （1）使用广泛的微机安全结构不够完善。 （2）面对现在的各种相互交流广泛的公用
应用环境，微机的安全防御能力就显得弱 了。 （3）计算机网络把计算机变成网络中的一 个组成部分。在连接上突破了地理隔离和 直接接触的限制，产生了各种信息安全问 题。
车载网络及信息技术
第一章 概论 第二章 控制器局域网 第三章 基于时间触发的车载网络 第四章 车上媒体网络 第五章 车载以太网 第六章 车载信息系统 第七章 车联网技术 第八章 车载信息安全技术
第八章 车载信息安全技术
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第一节 信息安全技术简介
信息安全是指信息系统及网络的硬件、软件及 其系统中的数据受到保护，不受意外的或者恶 意的原因遭到破坏、更改、泄露、非法使用， 系统连续可靠地按照预定的性能指标提供信息 服务以及其他基于信息数据的功能。
(8) 旁路控制：攻击者利用系统的安全缺 陷或安全性上的脆弱之处获得非授权的权 利或特权。
(9) 授权侵犯：被授权以某一目的使用某 一系统或资源的某个人，却将此权限用于 其他非授权的目的，也称作“内部攻击”；
车载网络及信息技术(课件) 第八章 车载信息安全技术
第一章 概论 第二章 控制器局域网 第三章 基于时间触发的车载网络 第四章 车上媒体网络 第五章 车载以太网 第六章 车载信息系统 第七章 车联网技术 第八章 车载信息安全技术
第八章 车载信息安全技术
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第一节 信息安全技术简介
信息安全是指信息系统及网络的硬件、软件及 其系统中的数据受到保护，不受意外的或者恶 意的原因遭到破坏、更改、泄露、非法使用， 系统连续可靠地按照预定的性能指标提供信息 服务以及其他基于信息数据的功能。
图8-1 加密解密变换
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（二）数据加密
实现数据加密的主要技术可以分为对称加 密技术，公开密钥加密技术以及对称加密 与公开加密相结合的技术。
（1）对称加密技术，是指加密和解密均采 用同一把秘密钥匙，通信双方必须都要获 得这把钥匙，并保持钥匙的秘密。当给对 方发信息时，用加密密钥进行加密，在接 收方收到数据后，用对方所给的密钥进行 解密。也称为秘密钥匙加密法。
(18)窃取：重要的安全物品，如令牌或身份 卡被盗；
(19)业务欺骗：某一伪系统或系统部件欺骗 合法的用户或系统自愿地放弃敏感信息；
(20)影响、干预系统性能指标：使系统无法 保障按照设计的性能指标完成功能。
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（三）信息安全实现的主要目标
信息的产生、存储、传输以及应用的方式 多且复杂。在这些过程中，存在泄密或被 截收、窃听、窜改和伪造的可能性。
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第一节 信息安全技术简介
（一）产生信息安全问题的因素 （二）存在的威胁及目标 （三）信息安全实现的主要目标
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（一）产生信息安全问题的因素
产生信息安全问题的主要因素有： （1）使用广泛的微机安全结构不够完善。 （2）面对现在的各种相互交流广泛的公用
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表5-1：车载网络性能对比
表 5-1 车载网络性能对比
帧数据
网络标准 带宽
触发方式 成本
（字节）
CAN 1Mbit/s
8
事件触发 低
LIN 20kbit/s
8
事件触发 低
TTP/C 10 Mbit/s
128 时间触发 高
FlexRay 10 Mbit/s
254 时间触发 中
LVDS 1.923Gbit/s
2
建立车载以太网规范总体上可归纳为两种基本做法
• 一种做法是保持以太网协议不变，只根据汽车环境的要 求提出特定的物理层规范，这种网络规范一般只用于传 输非实时性数据；
• 一种做法是根据汽车上网络通信对实时性和不同数据类 型传输的需求，保持基本特征不变，调整以太网协议以 更好满足车载系统通信功能的需求；这种车载以太网能 支持车上各种类型的数据传输。
• 7） 媒介访问方式为CSMA / CD（载波侦听多路访问冲突检 测），原理简单，技术易实现，网络中各工作站地位平等， 不需集中或优先级控制；
• 8） 传输速度为10 Mbps，100 Mbps或以上，目前千兆以太 网和Байду номын сангаас兆以太网已经投入使用；
• 9） EMC性能——可以根据不同的实际应用情况进行设计， 以满足OEM的EMC要求。
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第一节 以太网简介
2. 快速以太网 • 00Mbps快速以太网标准分为：100BASE－TX 、100BASE－FX、
100BASE－T4三个子类。 3. 千兆以太网 • 千兆以太网作为最新的高速以太网技术，采用了与10M以
太网相同的帧格式、帧结构、网络协议、全/半双工工作方 式、数据流模式以及网络布线系统。
Ethernet Ethernet
Ethernet
6
图5-1：以车载以太网为骨干网的车上通信网络架构
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第一节 以太网简介
➢一、定义 • 符合IEEE802.3规范的计算机网络就称为以太网。以太网最
早由Xerox（施乐）公司推出，于1980年DEC、Intel和Xerox 三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛 的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网 （100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网。它们都符合 IEEE802.3。
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表5-3 千兆以太网支持的网络类型
传输介质 1000Base－CX Copper STP 1000Base－T Copper Cat 5 UTP 1000Base－SX Multi-mode Fiber 1000Base－LX Single-mode Fiber
距离 25m 100m 500m 3000m
5
表5-2：车载以太网络使用情况
动力传动系统 车身系统 车本身 功 能 需 信息娱乐系统 求 运行控制及安全系统
2010 CAN、FlexRay CAN、LIN CAN、MOST25/50
CAN、FlexRay
车载其 他应用 需求
图像装置
故障诊断 车载骨干数据网络
LVDS CAN、Ethernet
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第一节 以太网简介
➢二、以太网的分类与发展 • 1. 标准以太网 • 早期以太网只有10Mbps的吞吐量，使用的是带有冲突检测
的载波侦听多路访问（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的访问控制方法。这种早期的 10Mbps以太网称之为标准以太网，以太网可以使用粗同轴 电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线和光纤等 多种传输介质进行连接。
第五章 车载以太网
• 车载通信技术的发展是从串行通信，到工业总线，再到 总线网络。随着车载电子控制和信息装置的增加以及信 息服务需求的不断增加，更高级的计算机网络的应用是 必然的。
• 多媒体、电子地图、INTERNET网络信息等在车上的应用 • 在车上使用以太网，并对其适当修改，既要保持以太网
的优势特点，又要满足车辆环境的要求，这就是所谓车 载以太网
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第一节 以太网简介
• IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层 协议的内容，只定义了OSI网络模型的第一层和第二层。
• 常见的IEEE802.3应用模式有： • 1） 10M: 10base-T （铜线UTP模式）； • 2） 100M: 100base-TX （铜线UTP模式）； • 3） 100base-FX（光纤线）； • 4） 1000M: 1000base-T（铜线UTP模式）。
事件触发 低
MOST 150 Mbit/s 3072 时间触发 中
Ethernet 1 Gbit/s
1500 事件触发 低
AVB 100 Mbit/s 1500 事件触发 高
TT Ethernet 1Gb/s 1518 时间触发 高
说明
控制系统 控制系统 控制系统 控制系统
图像 多媒体系统 多媒体系统 多媒体系统 控制、多媒体
3
车载以太网
• 由于车载以太网的特点，在车辆上主要作为信息主干网络和车载 信息系统的通信网络，图5-1是一个以车载以太网为骨干网的车 上通信网络示例。
• 其中，车辆电子控制系统、动力传动系统以及车身控制等这些要 求实时性可靠性高、传输的数据短、数据量少的系统会仍继续使 用CAN、FlexRay等网络
2015
2020
CAN、FlexRay
CAN、FlexRay
CAN、LIN
CAN
CAN 、 Ethernet 、 MOST150
CAN、 FlexRay
CAN、 Ethernet
CAN 、 FlexRay 、 Ethernet
LVDS 、 Ethernet 、 MOST150 CAN 、Ethernet
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第一节 以太网简介
千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和 IEEE802.3ab。IEEE802.3z制定了使用光纤和短程铜线 为介质的标准。IEEE802.3ab制定了使用五类双绞线 介质长距离连接的标准。
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第一节 以太网简介
以太网基本特性： 1） 适用IEEE802.3 规范； 2） 数据以包的形式发送； 3） 主要是基带信号传输（数字）； 4） 每个端口4对的结构化布线（5类，5E） 5） 电缆类型为同轴电缆、双绞线以及光纤等 6） 网络拓扑结构比较成熟，并且相对更加多
样；
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第一节 以太网简介