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Bussysteme

Herausforderungen von Ethernet-Debugging

19. Oktober 2012, 8:59 Uhr | Helge Zinner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 5

Integration von Analyse-Hardware

Die Expertise und die Entwicklungs- als auch Analysewerkzeuge für Ethernet sind in der IT-Welt weit verbreitet. Das Angriffspotential bei einer ethernet-basierten Vernetzung ist aus diesen Gründen deutlich höher. Die derzeit im Auto vorhandenen Bussysteme erfordern Spezialwissen. Die erforderliche Hardware und Software ist recht aufwendig und für den Verbraucher nicht verfügbar.

Im Falle der Analyse der Ethernet-Daten ist ein Tap als Mitleser jedoch eine gewünschte zusätzliche Komponente. Bei der Analyse von Switched Ethernet, das kein Bussystem darstellt, wird es aber notwendig, an unterschiedlichen Stellen Daten aufzunehmen, da Daten bei Ethernet typischerweise nicht an alle Netzwerkteilnehmer verteilt werden. Jedoch wird dadurch – wie beschrieben – die Laufzeit zwischen zwei Knoten verändert, was sich bei Protokollen mit Zeitsynchronisation negativ auswirkt. Ein einfaches Einfügen kann von einzelnen Fehlfunktionen des Netzwerks bis zum kompletten Ausfall der Kommunikation führen.

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Bild 3 zeigt den beispielhaften Einsatz einer Mess-Hardware und den veränderten Signalpfad. Diese Veränderung im Netzwerk kann mit der Hilfe von Zeitsynchronisations-Protokollen erkannt werden. Bei diesen tauschen die Knoten zyklisch Nachrichten aus, um die Leitungsverzögerung zu messen. Wenn eine Analyse-Hardware in Form eines Taps dazwischen gesetzt wird, so verursacht dies eine höhere Verzögerung. Diese ist physikalisch durch den Ethernet-PHY bedingt und kann nicht beschleunigt oder verborgen werden. Die Messung der Laufzeit kann dadurch positiv genutzt werden, um das Netzwerk und die Anwendungen daran anzupassen.

Sollte der aufgenommene Wert eine Obergrenze überschreiten oder nicht zu den zuletzt aufgenommenen Werten passen, so kann entsprechend reagiert werden. Analysegeräte können so Zugang zum Fahrzeugnetzwerk bekommen und als solche erkannt werden. Dementsprechend kann ein anderer Kommunikationsmodus gewählt werden, bei dem die Laufzeitänderung berücksichtigt wird.

Taps werden in der Informationstechnik in Anlagen eingesetzt, in welchen sie nicht auffallen dürfen. Ein Tap arbeitet transparent, da das Signal nur auf der physikalischen Schicht abgegriffen wird. Dies birgt aber potentielle Gefahren, wie das unerwünschte Mitlesen der Fahrzeugkommunikation. Eine Absicherung dagegen kann auf höheren Software-Schichten stattfinden, in welchen die Ethernet-Daten verschlüsselt werden.