發布時間：2022-05-06所屬分類：計算機職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著 5G 時代的到來，汽車智能化、網聯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。文章介紹了車聯網的概念，終端 T-BOX 的工作原理，還有 T-BOX 的技術現狀，并針對現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、網聯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。文章介紹了車聯網的概念，終端 T-BOX 的工作原理，還有 T-BOX 的技術現狀，并針對現在存在的信息安全問題做出分析，對 T-BOX 的發展做出展望。
關鍵詞：汽車智能化;TBOX;技術現狀;信息安全
1 車聯網定義
車聯網概念起源于物聯網，與物聯網類似，車聯網同樣基于“端—管—云”的架構模式。起初的狹義車聯網是通過無線射頻技術，對車輛的動靜態信息進行有效的提取。現在隨著時代的發展，車聯網已發展為以車內網、車際網和車載移動互聯網為基礎，按照約定的通信協議和數據交互標準，在車-X(X：車、路、行人及互聯網等)之間，進行無線通訊和信息交換的大系統網絡 [1]。
2 T-Box 定義與原理
T-BOX 作為系統中網絡云端和車輛信息交互節點，既扮演者車載 ECU 的角色，也承擔著無線通信模塊的的重任 [2]。 T-BOX 是基于車規級對可靠性、工作溫度、抗電磁干擾等方面的嚴格要求，通過 GPRS 遠程無線通訊、GPS 衛星定位、加速度傳感和 CAN 通訊功能，實現車輛遠程監控、遠程控制、安全監測和報警、遠程診斷等多種在線應用的智能標終端。如圖 1，近年來，我國 T-BOX 規模穩步增長。
T-BOX 工作時，通過 GPS 模塊采集車輛的經度緯度信息，實現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據，包括車輛的靜態數據，動態數據;采集數據后，通過 GPRS 模塊使用 SIM 卡將采集到的信息按既定的傳輸協議打包發送給云端服務器。云端服務器認證解析后獲取車輛運行狀況，告警信息，SOC，位置軌跡等等信息，云端對這些信息進行分析并存儲。根據不同需求，云端服務器可以下發指令進行相應鎖車，遠程 OTA 升級等操作，實現車輛的管理與控制。另外還可以使用手機 APP 端進行交互，下發指令，相應的 ECU 做出回應，實現對車輛的反向控制，比如開啟車窗，關閉空調，鎖車等等操作。
3 T-BOX 的功能分析
T-BOX 品牌多種多樣，國內主流 T-Box 企業有華為、慧翰微電子、速銳得等。常見的 T-BOX 的硬件架構方面包括 4G 網絡模塊、CAN 數據處理、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信息的采集上報，上層控制命令到 CAN 網絡層的轉發，對終端系統的實時性和可靠性有很高的要求 [3]。
3.1 車輛數據采集并打包上傳
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信息，例如車輛的運行狀態，行駛里程，SOC，電機轉速轉矩，定位信息、報警信息等等數據，數據采集完成后，新能源汽車按照國標 32960-3 的規定的格式上傳，數據內容可以加密，云端服務器按命令單元進行解析，獲取車輛的行駛數據，發動機電機數據，報警信息等，以便進行數據分析和共享，對車輛實行監控功能。
3.2 車輛狀態查詢與控制
用戶可以通過手機 app 端遠程查看車輛的靜動態信息，包括車輛基本信息、發動機數據、電池數據、報警信息等。由此用戶可以很清晰明了的知道汽車的運行狀況，如果發生報警信息情形，app 端會提醒用戶停車維修還是限速行駛，以免發生不必要的事故。用戶可以通過 app 端控制開關車門、車窗和空調等，還可以在不影響車輛安全行駛的前提下車輛運行模式等;另外車輛終端有藍牙模塊，可以與手機藍牙互聯，輸入正確連接密鑰方可連接，首次連接后會發當前車輛控制信息給 app 端，app 端依據前置條件判斷可以控制并通過藍牙傳輸下發指令，實現操作，并虛化該控制按鈕。
3.3 遠程救援功能(bcall，ecall 功能)
當前車輛在行駛路途中，發生拋錨等故障時，車輛發送道路救援請求，在呼叫中心的幫助下獲得拖車救援服務;車輛如果發生緊急情況，車輛會以最高優先等級呼叫中心，中心通過 T-BOX 定位模塊獲取車輛的位置及當前運行狀態重要信息，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，FOTA 以及 OBD 診斷等功能。
4 T-BOX 的信息安全
車輛的智能化網絡化程度正在迅速提高，隨之而來的網絡信息安全問題也進一步彰顯出來。車聯網信息安全方面涉及終端節點、云服務器、app 客戶端等一些方面，T-Box 作為車內網與外界信息交換的源頭節點，其網絡傳輸安全性的保障對智能網聯汽車無疑起著至關重要的作用。
4.1 數據安全性
TBOX 直接與車上的 can 線相連，可以深度讀取電機與車身的 can 信息，同時也能發送 can 信息給 VCU，VCU 再發給相應的 ECU 實現對車輛的操作控制。這其中涉及雙向傳輸過程中數據的安全性，一旦數據被惡意劫持，攻擊者篡改甚至偽造指令信息來通過 TBOX 發送，將會產生不可估量的后果，所以信息安全技術至關重要，必須通過相應的策略來規避風險。
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為防止傳輸過程的風險，必須對終端用戶的身份進行認證，可以通過數字簽名等方法，認證通過方可進行下一步傳輸，同時必要對傳輸的數據進行一定程度的加密，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 的關鍵組成部分微處理器和微控制器 MPU、 MCU 的之間的通信至關重要，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，改變參數，將會對車輛造成嚴重影響。所以為了應對這一問題，必須在設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險和漏洞，必須通過遠程升級來進行維護，提高抗風險能力不然會提高返廠運維成本，特斯拉、Jeep 等車企就此類信息安全問題而不得不召回有關車輛。當前環境下，終端在進行遠程升級時，易發生軟件包被劫持等情況，所以必須確保程序的完整性和準確性，通過加數字簽名確定其合法性，在升級過程中，隨時監督，若由于網絡或其他情況致升級終端，添加保護措施使其恢復到升級之前的狀態，保障車輛的正常運行。
5 結語
就目前來說，車聯網終端 T-BOX 的發展是時代進步的潮流所趨，無論其怎么變化，都脫胎不了“終端—傳輸管道— 云端”的物聯網架構模式，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，所以在應對信息安全方面，終端節點作為其中的重要一環，必須嚴格保證其數據傳輸安全性，加密性以及準確性，延長其生命周期，促進車載終端的進一步發展。——論文作者：劉彤彤
參考文獻
[1] 葉平,郝鐵亮,趙德華,張曉帆,黃旭玲.從車企的角度對車聯網信息安全技術研究[J].汽車實用技術,2019(05):59-63.
[2] 黃少堂. TBox 的一種實現方案[A].中國汽車工程學會(Society of Automotive Engineers of China).2014 中國汽車工程學會年會論文集[C].中國汽車工程學會(Society of Automotive Engineers of China):中國汽車工程學會,2014:6.
[3] 張東偉,王文揚,杜明星,魏克新.基于車聯網的車輛遠程控制系統設計[J].制造業自動化,2017,39(09):67-71.
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