Konzeption einer sicheren Fahrzeugarchitektur bei fortschreitender Vernetzung des Fahrzeugs mit Konsumelektronik

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
  • 1.1 Motivation
  • 1.2 Ziel und Forschungsfragen
  • 1.3 Methodische Vorgehensweise
• 2 Grundlagen der Fahrzeug- und Konsumelektronik-Industrie
  • 2.1 Wertschöpfungsketten der Fahrzeug- und Konsumelektronik-Industrie
  • 2.2 Wertschöpfungskette einer Fahrzeug-App anhand des 2-3-6-Konzepts
  • 2.3 Fortschreitende Vernetzung und Dienstarten im Fahrzeug
    • 2.3.1 Navigation
    • 2.3.2 Infotainment
    • 2.3.3 Integrierte Dienste
    • 2.3.4 Car2x
    • 2.3.5 Big Data
  • 2.4 Sicherheitsanforderungen an die Fahrzeugarchitektur
    • 2.4.1 Unterscheidung zwischen Safety und Security
    • 2.4.2 Physische Sicherheit von Mensch, Fahrzeug und Umgebung
    • 2.4.3 Keine Ablenkung des Fahrers
    • 2.4.4 HMI-Hoheit
    • 2.4.5 Datenschutz und Datensicherheit
  • 2.5 Übersicht bestehender Multimediasysteme
    • 2.5.1 Brought-In-Systeme
    • 2.5.2 Embedded-Systeme
    • 2.5.3 Hybrid-Systeme
    • 2.5.4 Beispiele
      • 2.5.4.1 MirrorLink
      • 2.5.4.2 Apple CarPlay und Android Auto
      • 2.5.4.3 BMW ConnectedDrive
• 3 Technische Grundlagen der Fahrzeug- und Smartphone-Architekturen
  • 3.1 Betrachtung auf vier Ebenen
  • 3.2 Siebenschichtenmodell
  • 3.3 Dreischichtenmodell
  • 3.4 Grundlagen Ebene 1 - Physische Ebene
  • 3.5 Grundlagen Ebene 2 - Physische Datenübertragungsebene
    • 3.5.1 Technische Eigenschaften von Bussystemen
      • 3.5.1.1 Topologie
      • 3.5.1.2 Interaktionsstruktur
      • 3.5.1.3 Adressierung
      • 3.5.1.4 Buszugriffsverfahren
      • 3.5.1.5 Datensicherung
      • 3.5.1.6 Synchronisation
      • 3.5.1.7 Physikalische Übertragung
    • 3.5.2 Eingesetzte serielle Bussysteme
    • 3.5.3 Ethernet
  • 3.6 Grundlagen Ebene 3 - Software-Datenübertragungsebene
    • 3.6.1 Kryptographie
      • 3.6.1.1 Sicherheitsanforderungen an Informationsübertragung
      • 3.6.1.2 Symmetrische kryptographische Verfahren
      • 3.6.1.3 Asymmetrische kryptographische Verfahren
      • 3.6.1.4 Hybride kryptographische Verfahren
  • 3.7 Grundlagen Ebene 4 - Software-Ebene
    • 3.7.1 Betriebssystem
    • 3.7.2 Virtualisierung
      • 3.7.2.1 Ohne Virtualisierung
      • 3.7.2.2 Vollvirtualisierung
      • 3.7.2.3 Paravirtualisierung
      • 3.7.2.4 Software-Virtualisierung
      • 3.7.2.5 OS-Virtualisierung
      • 3.7.2.6 Hardware-Virtualisierung
    • 3.7.3 Sandbox
    • 3.7.4 API
• 4 Analyse der technischen Gefahrenpotentiale
  • 4.1 Gefahrenpotentiale der verschiedenen Dienstarten
    • 4.1.1 Gefahrenpotentiale bei Embedded-Systemen
    • 4.1.2 Gefahrenpotentiale bei Brought-In-Systemen
  • 4.2 Gefahrenpotentiale beim Smartphone-Betriebssystem
  • 4.3 Perspektive eines Automobil-Hackers
  • 4.4 Gefahren Ebene 1 - Physische Ebene
  • 4.5 Gefahren Ebene 2 - Physische Datenübertragungsebene
  • 4.6 Gefahren Ebene 3 - Software-Datenübertragungsebene
  • 4.7 Gefahren Ebene 4 - Software-Ebene
• 5 Konzepte und Vorschläge für eine sichere Fahrzeugarchitektur
  • 5.1 Konzepte Ebene 1 - Physische Ebene
  • 5.2 Konzepte Ebene 2 - Physische Datenübertragungsebene
  • 5.3 Konzepte Ebene 3 - Software-Datenübertragungsebene
  • 5.4 Konzepte Ebene 4 - Software-Ebene
  • 5.5 Security-by-Ansatz
  • 5.6 Standardisierungs-Ansatz
  • 5.7 Flexibilitäts-Ansatz
• 6 Evaluation der Konzepte und der Vorgehensweise
  • 6.1 Evaluation nach Sicherheitsanforderungen
  • 6.2 Evaluation anhand des 2-3-6-Konzeptes
  • 6.3 Evaluation anhand der Zielkonflikte
  • 6.4 Evaluation der Vorgehensweise
• 7 Zusammenfassung und Ausblick auf weitere Forschung
  • 7.1 Beantwortung der Forschungsfragen
  • 7.2 Ausblick auf weitere Forschung
  • 7.3 Einschätzung zukünftiger Entwicklungen

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Konzeption einer sicheren Fahrzeugarchitektur im Kontext der fortschreitenden Vernetzung von Fahrzeugen mit Konsumelektronik. Das Ziel ist es, die Sicherheitsanforderungen und Herausforderungen im Bereich der Fahrzeugvernetzung zu analysieren und Konzepte für eine sichere und zuverlässige Architektur zu entwickeln.

• Analyse der Sicherheitsanforderungen und -risiken in vernetzten Fahrzeugen
• Bewertung der technischen Gefahrenpotentiale auf verschiedenen Ebenen der Fahrzeugarchitektur
• Entwicklung von Konzepten und Vorschlägen für eine sichere und flexible Fahrzeugarchitektur
• Evaluation der entwickelten Konzepte und der methodischen Vorgehensweise
• Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick auf zukünftige Forschung

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Motivation, das Ziel und die Forschungsfragen der Arbeit erläutert. Kapitel 2 beleuchtet die Grundlagen der Fahrzeug- und Konsumelektronik-Industrie, einschließlich der Wertschöpfungsketten, der Vernetzungstrends und der Sicherheitsanforderungen. Kapitel 3 behandelt die technischen Grundlagen der Fahrzeug- und Smartphone-Architekturen, wobei verschiedene Ebenen und Modelle betrachtet werden. In Kapitel 4 werden die technischen Gefahrenpotentiale der verschiedenen Dienstarten und Ebenen der Fahrzeugarchitektur analysiert. Kapitel 5 stellt Konzepte und Vorschläge für eine sichere Fahrzeugarchitektur vor, die auf verschiedenen Ebenen der Architektur anzuwenden sind. Kapitel 6 evaluiert die entwickelten Konzepte und die methodische Vorgehensweise anhand verschiedener Kriterien. Die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse, einem Ausblick auf weitere Forschung und einer Einschätzung zukünftiger Entwicklungen.

Schlüsselwörter

Fahrzeugvernetzung, Konsumelektronik, Sicherheit, Fahrzeugarchitektur, Sicherheitsanforderungen, Gefahrenpotentiale, Konzepte, Evaluation, Datenschutz, Datensicherheit, Kryptographie, Virtualisierung, Embedded-Systeme, Brought-In-Systeme, Bussysteme, Ethernet.