Digitaler Batteriepass als Schnittstelle zwischen Safety und Security. Dr.-Ing. Florian Schreiner Plattform Sicherheit Infineon Technologies AG

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Kornelius Förstner
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2 Infineon Einführung Energieeffizienz Mobilität Sicherheit Automotive Industrial Power Control Power Management & Multimarket Chip Card & Security Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Seite 2

Management & Multimarket Chip Card & Security

3 Führende Positionen in allen wesentlichen Produktkategorien Automobilelektronik Marktvolumen 2013: $25,1 Mrd. Leistungshalbleiter Marktvolumen 2012: $15,0 Mrd. Chipkarten Marktvolumen 2102: $2,24 Mrd. Renesas 13,3% Infineon 11,8% Infineon 24,1% Infineon 9,6% Toshiba 7,0% NXP 23,8% STMicro 7,9% Mitsubishi 6,9% Samsung 21,5% Freescale 7,4% STMicro 5,6% STMicro 17,1% NXP 6,5% Fairchild 5,6% SHHIC 6,3% Halbleiter für Automobilelektronik inkl. Halbleitersensoren. Quelle: Strategy Analytics, April Diskrete Leistungshalbleiter und -module. Quelle: IHS, Dezember Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Mikrokontroller-basierte Chipkarten ICs. Quelle: IHS, September Seite 3

Renesas 13,3% Infineon 11,8% Infineon 24,1% Infineon 9,6% Toshiba 7,0% NXP 23,8% STMicro 7,9% Mitsubishi 6,9% Samsung 21,5% Freescale 7,4% STMicro 5,6% STMicro 17,1% NXP 6,5%

4 Langjährige Erfahrungen in den Bereichen Automobilelektronik und Sicherheit Automobile Sicherheit Umfangreiche Entwicklung und Lösungen Automotive #2 weltweit (Quelle: SA, 2014) 40 Jahre an Erfahrung im Bereich Automobileletronik Chipkarten & Sicherheit #1 in Smartcard ICs seit 15 Jahren (Quelle: IHS, 2013) Industrie-Marktführer für Sicherheit Anwendungen in Antriebsstrang Fahrgestell and Karosserieelektronik Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 4

Chipkarten & Sicherheit #1 in Smartcard ICs seit 15 Jahren (Quelle: IHS, 2013) Industrie-Marktführer für Sicherheit

5 Wissenschaftlich-technische Ziele Digitaler Batterie-Pass Ziele Erfassung aller für die Lebensdauer und Funktion einer Batterie kritischen Parameter Authentisierung des Digitalen Batterie-Pass über kryptographische Methoden Nicht-Manipulierbare Speicherung der Daten in einem Digitalen Batterie-Pass Verifizierbarer Zugriff auf gesicherten die Daten des Digitalen Batterie-Pass Erwartete Ergebnisse / Nutzen Verfolgbarkeit der Historie der einzelnen Batteriemodule Eindeutige Basis für individuelle Lebensdauerprognose der Batterie und ihrer Komponenten Nachweisbarkeit im Gewährleistungsfall Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 5

gesicherten die Daten des Digitalen Batterie-Pass Erwartete Ergebnisse / Nutzen Verfolgbarkeit der Historie der einzelnen Batteriemodule Eindeutige Basis für

6 Forschungsprojekt SafeBatt - Übersicht Phase 1 TA1 Nutzungsprofile Anforderungen & Spezifikationen Phase 2 TA2 Passive Maßnahmen Materialforschung, Optimierte Zelle, optimierte Zellkomponenten TA4 Modellierung Batteriesystem & Zell-Module, Zell-Alterung &-Sicherheit TA3 Aktive Maßnahmen Verbesserte Sensorik Basierend auf neuen Materialien TA5 Test Test Methodik Zell-/Modul-Sicherheitstests TA0 Management Phase 3 TA6 Systemintegration & Digitaler Batteriepass Phase 4 TA7 Demonstratoren & Validierung Projektlaufzeit 3 Jahre Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 6

Verbesserte Sensorik Basierend auf neuen Materialien TA5 Test Test Methodik Zell-/Modul-Sicherheitstests TA0 Management Phase 3 TA6

7 Architektur und Kommunikation Block 10 Battery-Management-System CAN Bus Master Kommunikations- Bus Block 8 Block 9 Block 8 Block 7 Block 6 Block 5 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Zell Monitoring Batteriepass Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 7

6 Block 5 Block 4 Block 3 Block 2 Block 1 Zell Monitoring

8 Sensoren und übertragene Daten p Zelle T Modul Datenprotokoll Datenprotokoll Gas BMS Intern Gasdruck-Sensor Temperatur-Sensor Gas-Sensor (CO2) Extern, auf Modul-Ebene Digitaler Batteriepass Druck-Sensor Datenschnittstelle CAN, I²C, FlexRay, Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 8

Modul-Ebene Digitaler Batteriepass Druck-Sensor Datenschnittstelle CAN, I²C,

9 System-Übersicht Zell-/Modul- Sensorik Fahrzeug-Sensorik Modul-Controller Batterie- Management- System Digitaler Batteriepass Fahrzeug OEM Daten Daten externer Nutzer Service: Werkstatt OEM-Datenbank/ Statistik OEM- Notrufsystem Weiterleitung zu 112 Rettungskräfte (Feuerwehr, THW, etc.) Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 9

Service: Werkstatt OEM-Datenbank/ Statistik OEM- Notrufsystem Weiterleitung zu 112

10 Bestandteile Digitaler Batterie-Pass Software: Gespeicherte Daten: Funktionen Kryptographie Digitaler Batteriepass Interface-Protokoll Zell-Daten (z.b. Temperatur, Zellinnendruck ) Hardware: AngriffSchutzmechanismen HardwareBeschleunigung Hohe QualitätsAnforderungen Modul-Daten (z.b. gelierfter Strom, Schock..) Statische Daten (OEM spezifische Daten zu Batterie, BatterieManagementSystem) Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 10

Temperatur, Zellinnendruck ) Hardware: AngriffSchutzmechanismen HardwareBeschleunigung Hohe QualitätsAnforderungen

11 Investition in Sicherheit Produkt & Prozess Effizienz Infineon optimiert stark die Produkt und Prozess Effizienz durch die Optimierung der Herstellung und der Verwaltungs-Prozesse. Produkt Sicherheit Universelle Authentifizierung, und Identifizierung, Geschützte Kommunikation, Abgesicherte Nutzung von Original-Teilen, Optimierte Lizenz- Kontrolle, Schutz gegen Reverse- Engineering und Manipulation Vorteile durch Sicherheit Prozess Sicherheit Stabile Herstellungs- Prozesse Reduzierte Komplexität und geringere Produktionsunterbrechungen Effiziente Kontrolle des Vertriebswegs Reduzierung von Garantie und Kunden Problemen verursacht durch bösartige Angriffe Produkt & Prozess Effizienz Erhöhte Lebensdauer / Werte von Produkten & Marken Reduzierung der Prozess-Ausgaben bei der Herstellung, Logistik und Kundendienst Copyright Infineon Technologies All rights reserved. Page 11

Engineering und Manipulation Vorteile durch Sicherheit Prozess Sicherheit Stabile Herstellungs- Prozesse Reduzierte Komplexität und geringere Produktionsunterbrechungen Effiziente Kontrolle des

12 Produktion und Anwendungen von Sicherheitsprozessoren Produktion und Anwendung IC IC Module Module OS OS AE AE IC Package Betriebssystem White White Plastic Plastic Anwendung Personalisierung... Lösung Zuerst werden die Hardware-Teile produziert, d.h. die Herstellung der ICs und des Package. Danach werden die Software-Teile in die Hardware integriert, also das Einspielen des Betriebssystems und der Anwendung. Anschließend werden bei der System-Integration die Personalisierung und die Aktivierung der Lösung für den Betrieb durchgeführt. Eine optimierte Integration der Hardware und Software in dem gesamtem Prozess ist in diesem Schritt notwendig. Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 12

Danach werden die Software-Teile in die Hardware integriert, also das Einspielen des Betriebssystems und der Anwendung.

13 Software Architektur Anwendung Digitaler Batteriepass Schnittstelle Protokoll Zentral-Funktionen Daten-Speicher OS API Schicht Plattform Abstraktionsschicht Speicher Verwaltung Diverse: Timer, Krypto Kommunikations Management Plattform Dienste Anwendnungs Management HW Plattform (secure controller & device driver) Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 13

Krypto Kommunikations Management Plattform Dienste Anwendnungs Management HW Plattform (secure

14 Anwendungs Architektur Schnittstelle Protokoll Funktionen Zentral-Funktionen Betriebssystem Krypto-Bibliothek Sicherer Daten-Speicher Schlüssel-Speicher Historische Daten Authentisierungs- Schlüssel Rollenauthentisierung Verschlüsselungs- Schlüssel Zugriffs- Kontrolle Nutzungs- Kontrolle Zugriffs- Kontrolle Ablage- Kontrolle Modul Daten Zell Daten Statische Daten Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 14

Rollenauthentisierung Verschlüsselungs- Schlüssel Zugriffs- Kontrolle Nutzungs- Kontrolle Zugriffs-

15 Ausblick - Weitere Arbeiten Anforderungen für security ICs im Autobatterie-Umfeld Bedrohungsanalyse Risikoanalyse und Schutzmaßnahmen Methoden für die Batterie-Authentizität und sicheren Speicherung der kritischen Daten Kommunikation zum Batterie-management-System Copyright Infineon Technologies AG All rights reserved. Page 15

Batterie-Authentizität und sicheren Speicherung der kritischen Daten Kommunikation

16 Copyright Infineon 2013 Technologi -07- es AG All Page 16

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