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成果分享 || 基于數字證書的車樁協同通信安全認證技術要求研究

發布時間:2024-12-10 來源:中國汽車工程學會

 

 
 

為推動電動汽車關鍵共性技術發展,服務于成員單位技術研發需求,自成立以來,聯盟一直持續開展整車及關鍵零部件前沿、共性技術研究工作,形成了大批研究成果,推動了電動汽車產業技術創新和進步。2023聯盟共立項共性技術課題22項,為推動課題交流和成果共享,聯盟將持續發布在研課題研究進展和成果,最大化發揮課題研究價值。

 

 

基于數字證書的車樁協同通信安全認證技術要求研究

 

01
 
 
 
 
研究目的
 
 
 
 

由于國內在車樁協同領域的CA體系待完善,即插即充業務流程待完善,車樁有線通信不滿足數字證書傳遞,基礎設施條件和標準有待加強,測評方法缺失等問題?;谡n題研究目標,探索建立一種問題導向、跨領域合作交流、知識分享的開放型工作機制,提升新技術探索創新引領成效。為未來產業發展進行技術研究,形成技術路線,為相應的標準化工作奠定基礎。

本專題在國內外車樁協同發展現狀的基礎上,依托我國技術發展路線,分析行業問題,以基于數字證書的車樁協同通信安全認證的共性技術為研究對象,深入分析即插即充場景下的數字證書認證的場景模式分析,形成車樁協同認證的整體技術方案,為本課題內其他專題研究提供基礎支持和研究依據,并為我國產業發展路線提供研究基礎。

結合國內外現狀和技術路線分析,針對現存行業問題,研判車樁云網協同可信認證技術趨勢,提出適合我國國情的車樁云網證書體系和身份認證技術解決方案;面向車樁云服務平臺構成,分析提出適應未來提供保證數據傳輸真實性、機密性、行為抗抵賴和隱私保護等服務要求;研究互信互認機制,提出系統架構,基于數字證書的車樁身份認證要求,設計證書結構;基于即插即充無感支付等典型場景,開展應用技術分析,貫穿“人-車-樁-云-網”信息交互過程,深化證書適用性分析;研究支撐車樁充電的有線+無線網絡構成及質量要求,分析提出相應技術指標和評測方法;提出有助于引導產業技術融合發展的車樁協同通信安全認證技術要求形成技術指南。
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研究進展與階段性成果
 
 
 
 
本課題由上海智能新能源汽車科創功能平臺和國創移動能源創新中心(江蘇)有限公司共同牽頭,聯合國汽(北京)智能網聯汽車研究院有限公司、中國信息通訊研究院、上海蔚來汽車有限公司、中石油昆侖網聯電能科技有限公司、上海伊世智能科技有限公司和上海機動車檢測中心技術有限公司共同研究。課題結合各單位研究基礎和技術實力,圍繞基于數字證書的車樁協同通信安全認證技術,研究人車樁云網一體化證書體系架構,及身份認證安全機制,提出重點問題解決方案、應用架構和服務功能,并以即插即充作為典型應用案例,深入分析流程模式,并模擬進行驗證。
(一)形成人車樁云網一體化證書體系

在了解現有主流技術路線的前提下,結合典型車樁應用場景研究,引入用戶元素,C-V2X證書和業務互通機制的研究,形成人車樁云網一體化證書體系。

圖1 證書體系研究過程

圖2 人車樁云網一體化證書體系架構

在常規技術路線之上,將用戶以車輛用戶合同證書的方式,作為充電支付憑證納入車樁認證的體系中,從橫向、縱向和應用三個維度構建了人車樁云網一體化證書體系。

圖3 三維證書體系特征

橫向行業維度:人車樁云網一體化架構涉及充電設施所屬的能源行業、電動汽車設計的交通運輸行業、用戶賬戶涉及的工信或者金融行業,以及公共信息和跨行業許可涉及的政府機構部門,各行業、部門互相之間相對獨立,不存在隸屬關系,會建立各自行業的一個或多個根證書及管理機構,因此證書體系的構建需要兼顧跨越行業的業務需求,以及跨越根證書的多根互信機制。

縱向管理維度:在同一個根證書下,為強化證書的公信力、規范行業發展與監管,需要建立多級的管理機制。自上而下依次是:1) 管理根證書的根證書管理中心,負責行業根證書的管理,和次級根證書的簽發,通常由政府或行業公共事業機構建設和運營;2) 管理CA機構的管理機構,負責對CA平臺進行監管及其根證書分配,通常由政府或行業監管部門負責,或由根證書管理中心代理;3) CA證書簽發運營機構,負責終端證書的簽發和管理工作,需要構建CA證書平臺,支持多級證書平臺架構和多級企業根證書的構建;4) 終端證書層,具體的應用證書和身份證書,通常在具體的業務運營平臺、終端設備設施上進行證書的安裝、管理和認證。

應用功能維度:人車樁云網一體化證書體系涉及多個類型的主體間的認證,不同主體對證書類型、格式、功能、管理方式等的要求均不同,主要分為平臺類證書、充電設施身份證書、車輛身份證書和用戶身份證書、以及部分場景中用于保障通信安全的TLS證書。

 

(二)證書在即插即充典型應用中的流程模式
 
 
課題組將證書體系應用于即插即充業務中,通過數據證書完成車樁通信的身份認證,數據加解密和業務數字簽名等功能,并結合應用場景、協議以及問題,形成了至少4種場景模式。
 
圖4 場景模式研究過程
 

 
圖5 基于數字證書的四種即插即充場景模式

 

(三)基于可信身份認證的即插即充場景模擬驗證

課題組以打通關鍵技術環節為目的,在國創移動實驗室搭建了模擬試驗連接裝置,實現車樁即插即充業務的健全環節的模擬驗證。驗證采用WIFI車樁的近場通信方式,解決車樁CAN線連接由于傳輸速率低和單幀長度小導致難以穩定傳輸數字證書的問題。業務上驗證了將用戶合同證書作為充電憑證證書,打通從插槍到支付結算的環節,形成信任閉環,驗證了方案在技術、業務流程上的有效性。

圖6 模擬驗證現場圖
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下一步工作計劃

 
 
 
 

進一步驗證流程模式完整性和兼容性,并基于研究成果,形成基于數字證書的車樁協同通信安全認證技術指南。

 
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