上课时间到啦，掏出你们的小本本~今天我们要跟大家分享的是：如何用PREEvision设计E2E通信保护。
说到E2E通信保护，相信很多童鞋已经开始抓耳挠腮了。
当前汽车EE架构朝着智能化、网联化发展，车载网络变得更加复杂，通信安全性越来越重要，对此，AUTOSAR提出了E2E通信安全机制，能够动态、灵活地实现对通信过程的保护。如何设计E2E通信保护成为了许多开发人员脱发的难题，而PREEvision作为功能强大的架构开发工具，可以帮助我们轻松实现E2E通信保护设计（终于不用秃头了
）。
在学习如何设计E2E通信保护设计之前，我们对E2E通信保护做个简单的了解。
E2E通信保护概述
E2E即End to End，实现从终端到终端的保护。在这里终端可以理解为应用层软件模块SWC，E2E通信保护关注的是从发送端SWC到接收端SWC整个通信链路过程中的数据保护。我们先来看看在整个AUTOSAR通信链路中会有哪些故障发生。
整个通信链路包括应用层、RTE、BSW、硬件层，故障来源主要是软件相关故障和硬件相关故障。如下图所示是通信链路中的容易产生故障的环节，S1~S4是软件相关故障，H1~H3是硬件相关故障。
软件相关故障
S1：RTE生成代码出错
S2：COM服务层代码出错
S3：协议栈接口层和驱动层之间出错
S4：跨核通信中IOC/OS出错
硬件相关故障
H1: 通信物理网络故障
H2: 通信网络的接口或线缆EMC干扰
H3: 跨核通信中微控制器故障
E2E通信保护是通过E2E模块调用E2E Library来实现的。E2E Library是独立于BSW的AUTOSAR模块，能够提供若干种E2E Profiles供用户选择，E2E Profiles包含一系列错误保护机制，这些保护机制包括以下内容：
1）CRC，由CRC Library提供，CRC Library也是独立于BSW的AUTOSAR模块；
2）Sequence Counter和Alive Counter，其值随着每次数据发送逐渐增加；
3）Data ID，标记每个需要被保护的数据，CRC计算需覆盖该字段。
当前AUTOSAR标准中的E2E Library能够提供8种Profiles：Profile 1、2、4、5、6、7、11和22，每一种Profile都有特定的控制参数。关于Profile的介绍，可以参考AUTOSAR文档《AUTOSAR_SWS_E2ELibrary》，每种Profile包含的参数都有具体描述。
E2E通信保护原理
在发送端，E2E模块通过调用E2E Profile，根据被保护的数据、Data ID以及Counter计算出CRC值，DataID、Counter和CRC组成E2E Header，随着被保护数据一起发送；在接收端，调用E2E Profile，根据接收到的数据、Data ID和Counter计算出CRC值，并与接收到的CRC值进行对比验证。当对比结果不一致时，则提示错误发生，将错误值返回给E2E模块，然后由E2E模块传递给应用层SWC进行处理。
E2E Library的调用主要由E2E Transformer、E2E Protection Wrapper和COM Callout这三种E2E模块来实现。
1）E2E Protection Wrapper
E2E Protection Wrapper位于RTE层以上，属于应用层SWC的子层模块，实现的是基于Data Element的数据保护。如上图所示，当发送端SWC发送数据时，先将数据发送给Protection Wrapper，Protection Wrapper调用E2E Library，添加控制参数，实现数据的保护；接收端的Protection Wrapper调用E2E Library，对数据进行校验，提取出安全数据返回给接收端SWC。除了对经过RTE和BSW的数据进行保护，E2E Protection Wrapper还可以保护SWC之间通过VFB(Virtual Functional Bus)通信的数据。
2）E2E COM Callout
E2E COM Callout位于RTE层以下，实现的是基于IPDU(Signal Group)的数据保护。如上图所示，发送端SWC将I-Signals发送至COM模块，由COM E2E Callouts调用E2E Library，将控制参数添加到I-PDU中，再将I-PDU传输至PDU Router。对于接收端来说，I-PDU从PDU Router传输至COM模块，此时COM Callout调用E2E Library对数据进行校验，校验完成后COM将I-PDU中的信号解析，再经过RTE发送至应用层SWC。
3）E2E Transformer
E2E Transformer位于RTE层以下，由RTE调用，实现的也是基于Data Element的数据保护。以上图为例，Ethernet数据从发送端SWC经过RTE进行传输，RTE首先调用SOME/IP Transformer，对数据进行SOME/IP序列化，序列化后的数据返回给RTE，再调用E2E Transformer进行E2E序列化，E2E Transformer调用E2E Library添加E2E控制字段，之后将数据再次返回给RTE，最后由RTE发送给COM模块。在接收端，COM模块接收到的数据分别进行E2E反序列化和SOME/IP反序列化，最后经过RTE传输至应用层SWC。
在PREEvision中设计E2E通信保护
PREEvision集成了E2E保护的功能，下面小编就和大家一起分享下在PREEvision中基于Transformer and E2E Explorer设计E2E保护的流程。
Transformer and E2E Explorer是PREEvision自带的Explorer模块，操作界面类似于以前介绍过的SOA Explorer，以分步骤的形式建模，主要是创建SOME/IP Transformer和E2E Transformer。SOME/IP Transformer的设计方法在文章《如何在PREEvision中进行SOA建模》中已作过介绍，这里就不再展开。
通过Transformer and E2E Explorer在已有通信模型的基础上创建E2E Transformer，并将E2E Transformer分配给信号，来实现E2E保护。
E2E Explorer的建模过程分为以下4步：
1）Transformer Configuration
2）Transformer Chains
3）Transformation Properties
4）Signal Assignment
1、Transformer Configuration
在此步骤创建E2E Transformer，并在Explorer表格或Property View中设置相关参数，主要参数如下：
ID：Transformer的ID值；
Protocol：Transformer的协议名称，设置为E2E；
Transformer Class：Transformer的类别，设置为SAFETY；
Version：协议版本，设置为1.0.0；
Header Length：E2E Header长度，单位为bit；
In Place：选择是in-place模式还是out-of-place模式；
Profile Name：用到的E2E Profile名称，例如可以设为PROFILE_01；
Data ID Mode：Data ID模式，以Profile 1为例：
› All 16 Bit，对应E2E_P01_DATAID_BOTH
› Alternating 16 Bit，对应E2E_P01_DATAID_ALT
› Lower 8 bit，对应E2E_P01_DATAID_LOW
› Lower 12 Bit，对应E2E_P01_DATAID_NIBBLE；
Profile Behavior：用的AUTOSAR版本，设置为R-4--2，表示用的是4.2之后的版本
Window Size：E2E状态机监控窗口的大小。
此外，还可以设置E2E Transformer的一些扩展属性：
Counter Offset：Counter在数据场中的Offset，也就是在数据Layout中的位置；
CRC Offset：CRC在数据场中的位置；
Data ID Nibble Offset：Data ID Nibble在数据Layout中的位置；
Max DeltaCounter：接收到的两个连续数据的Counter值的最大允许差值。
以上列举E2E Transformer的一些主要属性，除此之外还有很多其它属性，这里就不全部列举了，大家可以参考下AUTOSAR E2E Library文档了解这些属性的含义。
2、Transformer Chains
Transformer Chain能够将不同的Transformer串联应用，共同实现数据的序列化。以下图为例，Ethernet发送端发送的数据，先后经过SOME/IP序列化和E2E序列化，在SOME/IP信号的基础上实现E2E保护。
在下图所示的表格Transformer Chain Configuration中可以创建Data Transformation，每个Data Transformation表示一个Transformer Chain，通过创建Transformer Assignment，可以将SOME/IP Transformer和E2E Transformer关联到Data Transformation。在表格中的Transformer Kind列可以设置Data Transformation类别：
AsymmetricFromByteArray-表示Data Transformation仅用在接收端；
AsymmetricToByteArray-表示Data Transformation仅用在发送端；
Symmetric-表示Data Transformation在发送端和接收端都被使用。
3、Transformation Properties
此步骤创建E2E Transformation Properties，并分配给需要被保护的信号。E2E Transformation Properties表示AUTOSAR中的End To End TransformationI Signal Props，可以在表格E2E Properties中设置以下属性：
Cs ErrorReaction：设置Client-Server通信模式的故障处理方式，有autonomous和application only两种方式。Autonomous表示Transformer和RTE协同处理故障；application only表示在应用层实现故障处理；
Data ID：被保护数据的标识符；
Data Length：被保护数据的长度；
Min Data Length：被保护数据的最小长度；
Max Data Length：被保护数据的最大长度。
4、Signal Assignment
最后一步是把Data Transformation分配给Signal，在表格Signal/Transformation Assignment 中可以看到Signals和对应的Data Transmission、Transformer。LdCom Analysis列显示Com，表明该信号经过Com模块传输；若显示LdCom，则表明信号经过LdCom模块传输。
通过以上步骤就完成了E2E保护的建模，之后在模型中的软件层或硬件层可以导出ARXML文件，导出的ARXML文件包含E2E Transformer的属性和配置信息。将ARXML导入到Davinci Configurator进行E2E的配置，生成代码。
以上就是基于E2E Transformer Explorer设计E2E的基本流程，除了这种方法，还可以基于PREEvision模型中的I-PDU和Data Element进行建模。使用PREEvision设计E2E具有很好的可视化效果，步骤清晰明了，参数配置灵活。在实际项目中，E2E的应用场景会更加复杂，但设计思想是不变的，通过对PREEvision模型的深入研究并不断实践，能够更好地理解汽车通信安全机制，提高汽车软件开发的安全性和可靠性。
OK，关于E2E通信保护的内容今天就介绍到这里啦，想要了解更多内容（想要少脱发
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