In dieser wissenschaftlichen Arbeit wird untersucht, wie eine Fahrzeugarchitektur mit Internet- und Applikationsschnittstellen konzipiert werden kann, die den Anforderungen nach Angriffsschutz und physischer Sicherheit gerecht wird. Der Fokus liegt primär auf den technischen Konzepten für fahrzeuginterne und -externe Kommunikationssysteme, während die wirtschaftlichen Auswirkungen bei der Evaluation berücksichtigt werden.
Hierbei widmet sich die Arbeit den folgenden Forschungsfragen:
1. Welche Sicherheitsanforderungen müssen Vernetzungs-Systeme im Fahrzeug erfüllen?
2. Wie kann die Fahrzeugarchitektur angepasst werden, um den Sicherheitsanforderungen zu genügen?
3. Wie wirkt sich ein Veränderungsansatz auf die Wertschöpfungskette aus?
Die folgende Herangehensweise zielt darauf ab, den Verlauf der Analyse klar zu strukturieren und die verschiedenen, im vorherigen Abschnitt aufgeworfenen Fragestellungen gezielt zu
beantworten.
Zunächst werden in Kapitel 2 die wirtschaftlichen Grundlagen der Fahrzeug- und Konsumelektronikindustrie und der Status Quo von Fahrzeug-Multimedia-Systemen dargestellt, um die Problemstellung in den richtigen Kontext zu setzen.
Im Anschluss werden in Kapitel 3 die technischen Grundlagen - eingeteilt auf vier Ebenen - detailliert erläutert. Diese Vierteilung wird auch für die Analyse und die Vorstellung der Konzepte zur Strukturierung und Übersichtlichkeit in den darauffolgenden Kapiteln verwendet.
Die Analyse in Kapitel 4 beschäftigt sich mit den Gefahrenpotentialen der derzeitigen Fahrzeugarchitektur,
der derzeitigen Smartphone-Technologien und der zukünftigen Kombination beider Systeme.
Um diesen Gefahrenpotentialen zu begegnen, werden in Kapitel 5 bestehende Sicherheitskonzepte aus Forschung und Entwicklung vorgestellt und drei eigene Konzeptionsansätze
entworfen, welche ausgewählte Konzepte vereinen.
Diese Konzeptionsansätze werden anschließend nach (1) Sicherheitsanforderungen, (2) wirtschaftlichen Auswirkungen auf die Marktposition des OEM sowie (3) anhand möglicher Zielkonflikte in Kapitel 6 evaluiert.
Zum Schluss werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und die zuvor aufgestellten Forschungsfragen beantwortet. Neben einem Ausblick auf weitere Forschung schließt Kapitel 7 mit einer subjektiven Einschätzung zukünftiger Entwicklungen.
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
- 3.5.1 Technische Eigenschaften von Bussystemen
- 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
- 3.6.1 Kryptographie
- 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
- 4.1 Gefahrenpotentiale der verschiedenen Dienstarten
- 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.
- Quote paper
- Viktoria Medvedenko (Author), 2014, Konzeption einer sicheren Fahrzeugarchitektur bei fortschreitender Vernetzung des Fahrzeugs mit Konsumelektronik, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/299980
