Automobil-Elektronik

Tests für TCP/IP-Protokollstacks im Fahrzeug

06.02.13 | Redakteur: Thomas Kuther

Unter anderem für Infotainment-Funktionen nutzen Fahrzeughersteller zunehmend das TCP/IP-Kommunikationsprotokoll - Forscher der Fraunhofer ESK haben nun spezifische Tests zur Absicherung entwickelt
Unter anderem für Infotainment-Funktionen nutzen Fahrzeughersteller zunehmend das TCP/IP-Kommunikationsprotokoll - Forscher der Fraunhofer ESK haben nun spezifische Tests zur Absicherung entwickelt (Bild: Fraunhofer ESK)

Vor allem für Infotainment-Funktionen nutzen immer mehr Fahrzeughersteller das TCP/IP-Kommunikationsprotokoll. Deshalb haben die Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik (ESK) spezifische Tests zur Absicherung entwickelt, die sie auf der embedded world 2013 in Nürnberg in Halle 5, Stand 5-228 vorstellen.

Die aus dem Internet-Umfeld bekannte TCP/IP-Protokollfamilie nimmt seit gut fünf Jahren vermehrt Einzug in Fahrzeuge. TCP/IP wird im Automobilbereich vor allem von drei Entwicklungen vorangetrieben: Erstens bei der Anbindung von Elektrofahrzeugen an Ladestationen. Dort schreibt die ISO 15118 Norm unter anderem IPv6 als Übertragungsprotokoll vor. Zweitens beim Fahrzeugzugang für die Diagnose, wo laut ISO 13400 (DoIP) TCP/IP und Ethernet eingesetzt wird. Und drittens bei AUTOSAR, wo ab Release 4.1 Ethernet und TCP/IP auch zur Kommunikation zwischen Steuergeräten eingesetzt werden.

Höchste Sicherheitsanforderungen erfordern sorgfältige Tests

Gerade in Fahrzeugen, an die höchste Sicherheitsanforderungen gestellt werden, muss die Kommunikation durch sorgfältige Tests abgesichert werden. Deswegen testen die Ingenieure der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik das funktionale Verhalten der TCP/IP-Protokollstacks in Fahrzeugen. Die Testberichte decken Fehlverhalten von Funktionen auf und geben OEMs und Zulieferern Anhaltspunkte, wie sie ihre Produkte optimieren können. Abgedeckt werden sowohl IPv6 als auch die AUTOSAR-spezifischen Schnittstellen. Die ESK-Forscher haben zusätzliche Tests entwickelt, die die spezifischen Anforderungen der Automobilindustrie erfüllen. Die Fraunhofer ESK zeigt die TCP/IP-Tests auf der embedded world 2013 in Nürnberg in Halle 5, Stand 5-228.

Die automatisierten Tests lassen sich jederzeit wiederholen

Die Ingenieure der Fraunhofer ESK testen das funktionale Verhalten der TCP/IP-Protokollstacks in Fahrzeugen. Diese automatisierten Tests können jederzeit wiederholt werden und bieten so eine zuverlässige Grundlage für die Absicherung des Kommunikationsverhaltens von eingebetteten Systemen. Das Verfahren der Fraunhofer ESK zeichnet sich gegenüber handelsüblichen Testsuiten vor allem durch den Test von IPv6, zusätzlichen Tests für die Automobilindustrie und den TCI/IP-Tests für AUTOSAR aus.

Test für IPv6 in Fahrzeugen

Neben den Protokollen IPv4 und TCP/UDP bietet die Fraunhofer ESK auch Tests für das neuere IPv6 an. Gerade für IPv6 ist die Testabdeckung für die Automotive Anwendungen noch eher gering.

300 zusätzliche Test

Zudem müssen gerade Automobilhersteller auf absolute Zuverlässigkeit auch bei der Kommunikation achten und fordern deswegen eine Überprüfung aller in den RFCs definierten Kommunikationsfunktionen. Die ESK-Forscher entwickeln dafür rund 300 zusätzliche Tests. Zusammen mit den rund 1000 bereits verfügbaren Tests für TCP/IP bietet die Fraunhofer ESK damit eine umfassende Absicherung, wie sie von den Automobilherstellern gefordert wird. Beispiele für neue Testsuiten sind die IPv6-Addressing Architecture (RFC4291), Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (RFC3927) und TCP Congestion Control (RFC5681).

AUTOSAR 4.1 definiert auch TCP/IP-Nutzung im Auto

Mit dem aktuellen Release 4.1 definiert AUTOSAR erstmals auch die Nutzung des TCP/IP-Protokolls zwischen Steuergeräten im Fahrzeug. Da das Protokoll auf den Automotive-Steuergeräten neu implementiert werden muss, besteht ein erhöhter Test-bedarf. Dazu mussten die ESK-Forscher vor allem die besonderen Anforderungen der AUTOSAR Architektur und Funktionsweise berücksichtigen. Eine speziell für AUTOSAR entwickelte Software ermöglicht hierbei den Umgang mit der nicht blockierenden Funktionsweise und der stark von Linux und Windows abweichenden Schnittstelle des TCP/IP Stacks. Vor allem die Herausforderung der stark limitierten Speicherressourcen und das Fehlen vieler hilfreicher Funktionen, z. B. eines Dateisystems auf den zu testenden AUTOSAR Geräten, haben die ESK-Wissenschaftler gelöst.

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