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Mit MOST-Ethernet-Kanal IP-Verkehr einfach und effizient übertragen

IP-Architektur eines MOST150-basierenden Infotainment-Systems

21. September 2012, 9:10 Uhr | Dr. Alexander Leonhardi, Dr. Uwe Walter, Rico Hauke und Marco Maniscalco

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

IP-Mechanismen und -Aufgaben

Die oben beschriebene Funktionalität lässt sich durch entsprechende IP-Mechanismen realisieren, die von den einzelnen Geräten des Systems erbracht werden, wie Bild 1 verdeutlicht.

In der Regel ist die HU der zentrale Router für das System und erfüllt ähnliche Aufgaben wie ein DSL-Router daheim. Gegenwärtig enthält das System keine MOST-basierende Kommunikationseinheit mit einem eingebetteten UMTS- oder LTE-Modul, das alternativ die Rolle des Routers übernehmen könnte. Die IP-Architektur ist jedoch für eine solche Erweiterung vorbereitet. Andere Geräte im MOST-Netzwerk können auf die vom Router bereitgestellte IP-Verbindung zugreifen. Mobile Geräte ermöglichen entweder den Internet-Zugang, zum Beispiel über Bluetooth mit einem Einwähl-Netzwerk über die Profile Dial-Up Network (DUN) oder Personal Area Network (PAN), oder sie nutzen die vom Router über Wireless LAN (WLAN) bereitgestellte Internet-Verbindung. Bild 2 zeigt den IP-Stack eines Gerätes mit optionalen Elementen, die nur für einen Router benötigt werden. Im Wesentlichen ermöglicht der IP-Stack den Anwendungen, die auf einem Gerät des Infotainment-Systems ablaufen, den Zugriff auf die TCP- oder UDP-Protokolle zur Datenübertragung. In der Regel implementieren die Anwendungen oberhalb TCP weitere Protokolle auf Anwendungsebene, zum Beispiel das HTTP im Falle eines Web-Browsers.

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Ein Gerät überträgt IP-Daten über eine vorgegebene Netzwerk-Schnittstelle entsprechend dem Adressaten der Daten. Abhängig von der Anzahl der Netzwerk-Schnittstellen eines Gerätes enthält der IP-Stack eine komplexe Routing-Tabelle, die entscheidet, über welche Schnittstelle ein IP-Paket übertragen wird.

Zur Unterstützung der dynamischen Adressierung in einem IP-System, beispielsweise für die mobilen Geräte des Benutzers, implementiert der Router einen DHCP-Server, der IP-Adressen und andere IP-bezogene Einstellungen für die Geräte im System bereitstellt. MOST-Geräten allerdings werden statische IP-Adressen zugewiesen, um einen schnelleren Start des Systems zu ermöglichen. Die Netzwerk-Adress-Übersetzung (Network Address Translation, NAT) wandelt die vom Service-Provider empfangenen IP-Adressen in lokale Adressen um. Für die Auflösung von Internet-Adressen in Textform (Universal Resource Locator, URL) in IP-Adressen implementiert die HU auch einen Weiterleitungsmechanismus für das Domain-Name-System (DNS).

Als Sicherheitsmechanismus wird ein Client für Internet-Protokoll-Sicherheit (IPSec) zur Herstellung einer verschlüsselten Verbindung mit dem Daimler-Backend-System benutzt. Der gesamte Verkehr von und zu den Anwendungen des Infotainment-Systems wird durch dieses Backend geroutet, wodurch geeignete Sicherheitsmechanismen an einer Stelle implementiert und kontrolliert werden können. Firewall-Mechanismen verhindern jeden anderen Verkehr von oder zu diesen Applikationen. Den sicheren Tunnel zum Backend zu umgehen und wie für das Multimedia-Streaming direkt auf Dienste im Internet zuzugreifen wird nur in wohldefinierten Ausnahmen erlaubt.

Die Voreinstellungen der IP-Architektur definieren die (statischen) IP-Adressen und die IP-bezogenen Einstellungen der Geräte, ihre Routing-Tabellen sowie die Regeln für die Firewalls des Systems. Mit Hilfe der Routing-Tabellen lässt sich der IP-Verkehr in bestimmte Sub-Netze unterteilen. Zum Beispiel kann der IP-Verkehr eines mobilen Gerätes, das die Internet-Verbindung der HU nutzt, unter Umgehung der IPSec-Verbindung direkt zum Internet geroutet werden. Firewall-Regeln verhindern die Weiterleitung jeglichen IP-Verkehrs für das mobile Gerät an andere Applikationen und Geräte im Infotainment-Netzwerk.