车载网络测试实操源码_使用CAPL脚本实现安全访问解锁，并模拟各种测试场景

news2024/9/25 20:42:42

系列文章目录

使用CAPL脚本解析hex、S19、vbf文件
使用CAPL脚本对CAN报文的Counter、CRC、周期、错误帧进行实时监控
使用CAPL脚本模拟发送符合协议要求(Counter和CRC)的CAN报文
使用CAPL脚本控制继电器实现CAN线、电源线的通断
使用CAPL脚本实现安全访问解锁
使用CAPL脚本实现BUS OFF干扰测试
使用CAPL脚本进行DTC自动化测试
使用CAPL脚本进行UDS刷写及其自动化测试
使用CAPL脚本进行UDS协议测试
使用CAPL脚本进行网络管理测试
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文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
  • 一、利用安全算法.dll文件解锁
    • 1、函数介绍
    • 2、示例代码
  • 二、利用自定义安全算法解锁
    • 1、示例代码
  • 三、测试场景示例
    • 1、正常的安全访问解锁
    • 2、安全访问秘钥错误
    • 3、连续多次申请解锁，验证种子随机性
  • 总结

前言

在车载诊断中，我们经常会使用到安全访问解锁，常见的场景包括软件刷写前、通过2E服务写入某个DID前、通过31服务执行某个例程前等，都必须先通过27服务进行安全访问，解锁相应安全等级后才能执行上述操作。
在开发调试或测试时，有时候需要模拟正常的安全解锁、安全访问秘钥错误、连续多次请求安全访问等，手动操作极为不便。本文将介绍如何使用CAPL脚本实现安全访问解锁，并模拟各种测试场景。

一、利用安全算法.dll文件解锁

1、函数介绍

diagGenerateKeyFromSeed函数适用于利用CANoe工程中配置的安全算法动态链接库文件(.dll)生成秘钥的场景。详细说明如下：
在这里插入图片描述

2、示例代码

利用CANoe工程中配置的安全算法动态链接库文件(.dll)进行安全访问解锁。CAPL脚本示例如下：

variables
{
	byte glob_SeedArray[10];
}
//发送报文，并获取响应状态
long diagSendReqAndgetResp(diagRequest * req)
{
  long NRC;
  diagSendRequest(req);
  testWaitForDiagRequestSent(req, 200);
  
  if(1 == TestWaitForDiagResponse(req,5000))
  {
    NRC = diagGetLastResponseCode(req);
    if(NRC == -1)//积极响应
    {
      return 1;
    }
    else//消极响应 
    {
      TestReportWriteDiagResponse(req); 
      return NRC;
    }
  }

  testStep("step","响应超时");
  return -1;//响应超时
}
//安全访问解锁函数：level——解锁的安全等级；errorMode——是否要模拟密钥错误；SeedArray_only——是否只申请种子，不进行解锁
long diagUnlockECU(byte level,byte errorMode,byte SeedArray_only)
{
  long Resp;
  byte  gSeedArray[20];
  int   gSeedArraySize,gSecurityLevel;                    
  char  gVariant[50]     = "Base_Variant";
  char  gOption[50]      = "option";
  byte gKeyArray[20];
  int  gMaxKeyArraySize = 255;
  dword gActualSizeOut;
  long errorcode,size;
  diagRequest  * req;
  diagResponse * resp;
  byte reqBuffer[20];
  
  req.Resize(2);
  diagSetPrimitiveByte(req,0,0x27);
  diagSetPrimitiveByte(req,1,level);
  gSecurityLevel = level;
  
  testStep("","安全访问申请Seed");
  /*请求Seed*/
  Resp = diagSendReqAndgetResp(req);
  if( Resp == 1 )
  {
    /*将响应Seed写入参数数组*/
    diagGetLastResponse(req, resp);
    
    /*获取Seed&Key的长度*/
    size = resp.GetPrimitiveSize();
    gSeedArraySize = size - 2;
    gActualSizeOut = size - 2;
    write("Seed&Key size:%d",size);
    
    resp.GetPrimitiveData(gSeedArray, elcount(gSeedArray));
    memcpy_off( gSeedArray,0,gSeedArray,2, gSeedArraySize);
    if( SeedArray_only == 1 )
    {
      memcpy( glob_SeedArray,gSeedArray, gSeedArraySize);//仅申请安全访问种子
      return 0xFF;
    }
    
    /*计算密钥（使用安全算法动态链接库文件(.dll)生成密钥）*/
    errorcode = diagGenerateKeyFromSeed(gSeedArray, gSeedArraySize, gSecurityLevel, gVariant, gOption, gKeyArray, gMaxKeyArraySize, gActualSizeOut);
    if( 0 == errorcode)
    {
      /*写入请求参数*/
      req.Resize(gActualSizeOut + 2);
      reqBuffer[0] = 0x27;
      reqBuffer[1] = level+1;
      memcpy_off(reqBuffer,2,gKeyArray,0,gActualSizeOut);
      if(errorMode == 1)
      {
        reqBuffer[4] += 1;//模拟制造密钥错误
      }
      req.SetPrimitiveData(reqBuffer,size);
      /*发送密钥*/
      testStep("","发送密钥进行解锁");
      Resp = diagSendReqAndgetResp(req);
      return Resp;
    }
    else
    {
      TestStepFail("","密钥计算出错，errorcode:%x",errorcode);
      return errorcode;
    }
  }
  else
  {
    return Resp;
  }
}

二、利用自定义安全算法解锁

前面说了diagGenerateKeyFromSeed函数是利用CANoe工程中配置的安全算法动态链接库文件(.dll)生成的秘钥，使用起来很方便，不需要再编写生成生成密钥的算法函数。但是有些测试场景可能不是很方便，比如利用自动化脚本分别进入扩展会话和编程会话进行解锁，一般来说扩展会话和编程会话模式下的密钥算法是不一样的，不能通过同一个动态链接库文件(.dll)生成秘钥。这个时候可以自定义一个密钥生成函数来替换diagGenerateKeyFromSeed函数即可。

1、示例代码

利用自定义的安全算法函数进行安全访问解锁。CAPL脚本示例如下：

variables
{
	byte glob_SeedArray[10];
}
//发送报文，并获取响应状态
long diagSendReqAndgetResp(diagRequest * req)
{
  long NRC;
  diagSendRequest(req);
  testWaitForDiagRequestSent(req, 200);
  
  if(1 == TestWaitForDiagResponse(req,5000))
  {
    NRC = diagGetLastResponseCode(req);
    if(NRC == -1)//积极响应
    {
      return 1;
    }
    else//消极响应 
    {
      TestReportWriteDiagResponse(req); 
      return NRC;
    }
  }

  testStep("step","响应超时");
  return -1;//响应超时
}
//根据种子计算密钥（示例）
dword SeedToKey1(byte pData[],byte level)
{
	dword seed = 0;
	dword ret = 0;
	dword PositionA,PositionB,PositionC;
	dword B24 = 0;
	int i;
	qword ChallengeBitArray;
	
	ret = 0;
	PositionA = 0x123456;//示例
	PositionB = 0;
	PositionC = 0;
	B24 = 0;
	if(level == 9)
	{
	  ChallengeBitArray = 0x1122334455LL;//编程会话模式示例
	}
	else if(level == 1)
	{
	  ChallengeBitArray = 0x123456789ALL;//扩展会话模式示例
	}

	seed = (pData[2] << 16) | (pData[1] << 8) | (pData[0]);
	
	ChallengeBitArray = ((ChallengeBitArray << 24) | seed);

	for (i = 0; i < 64; i++)
	{
		B24 = ((ChallengeBitArray >> i) ^ PositionA) & 0x01;
		PositionB = (B24 << 23) | (PositionA >> 1);
		PositionC = 0;
		PositionC = PositionC | (B24 << 3);
		PositionC = PositionC | (B24 << 5);
		PositionC = PositionC | (B24 << 12);
		PositionC = PositionC | (B24 << 15);
		PositionC = PositionC | (B24 << 20);
		PositionC = PositionC ^ PositionB;
		PositionA = PositionC;
	}
	ret = ret | ((PositionC & 0x000FF0) << 12);
	ret = ret | ((PositionC & 0x00F000));
	ret = ret | ((PositionC & 0xF00000) >> 12);
	ret = ret | ((PositionC & 0x00000F) << 4);
	ret = ret | ((PositionC & 0x0F0000) >> 16);
	return ret;
}
//自定义的密钥生成函数（示例）
byte GenerateKeyEx(byte iSeedArray[],dword iSeedArraySize,dword iSecurityLevel,char iVariant[],byte ioKeyArray[],dword iKeyArraySize,dword& oSize)
{
	dword nRet = 0;
	
	if (iSeedArraySize>iKeyArraySize)
	  return 1;

	switch (iSecurityLevel)
	{
	  case 9://编程会话模式
	  	nRet = SeedToKey1(iSeedArray,9);
	  	break;
	
	  case 1://扩展会话模式
	  	nRet = SeedToKey1(iSeedArray,1);
	  	break;
	  default:
	  	break;
	}
	ioKeyArray[0] = nRet >> 16;
	ioKeyArray[1] = (nRet >> 8) & 0xFF;
	ioKeyArray[2] = nRet & 0xFF;
	oSize = 3;
	return 0;
}
//安全访问解锁函数：level——解锁的安全等级；errorMode——是否要模拟密钥错误；SeedArray_only——是否只申请种子，不进行解锁
long diagUnlockECU(byte level,byte errorMode,byte SeedArray_only)
{
  long Resp;
  byte  gSeedArray[20];
  int   gSeedArraySize,gSecurityLevel;                    
  char  gVariant[50]     = "Base_Variant";
  char  gOption[50]      = "option";
  byte gKeyArray[20];
  int  gMaxKeyArraySize = 255;
  dword gActualSizeOut;
  long errorcode,size;
  diagRequest  * req;
  diagResponse * resp;
  byte reqBuffer[20];
  
  req.Resize(2);
  diagSetPrimitiveByte(req,0,0x27);
  diagSetPrimitiveByte(req,1,level);
  gSecurityLevel = level;
  
  testStep("","安全访问申请Seed");
  /*请求Seed*/
  Resp = diagSendReqAndgetResp(req);
  if( Resp == 1 )
  {
    /*将响应Seed写入参数数组*/
    diagGetLastResponse(req, resp);
    
    /*获取Seed&Key的长度*/
    size = resp.GetPrimitiveSize();
    gSeedArraySize = size - 2;
    gActualSizeOut = size - 2;
    write("Seed&Key size:%d",size);
    
    resp.GetPrimitiveData(gSeedArray, elcount(gSeedArray));
    memcpy_off( gSeedArray,0,gSeedArray,2, gSeedArraySize);
    if( SeedArray_only == 1 )
    {
      memcpy( glob_SeedArray,gSeedArray, gSeedArraySize);//仅申请安全访问种子
      return 0xFF;
    }
    
    /*计算密钥（使用自定义的密钥生成函数）*/
    errorcode = GenerateKeyEx(gSeedArray, gSeedArraySize, gSecurityLevel, gVariant, gKeyArray, gMaxKeyArraySize, gActualSizeOut);
    if( 0 == errorcode)
    {
      /*写入请求参数*/
      req.Resize(gActualSizeOut + 2);
      reqBuffer[0] = 0x27;
      reqBuffer[1] = level+1;
      memcpy_off(reqBuffer,2,gKeyArray,0,gActualSizeOut);
      if(errorMode == 1)
      {
        reqBuffer[4] += 1;//模拟制造密钥错误
      }
      req.SetPrimitiveData(reqBuffer,size);
      /*发送密钥*/
      testStep("","发送密钥进行解锁");
      Resp = diagSendReqAndgetResp(req);
      return Resp;
    }
    else
    {
      TestStepFail("","密钥计算出错，errorcode:%x",errorcode);
      return errorcode;
    }
  }
  else
  {
    return Resp;
  }
}

三、测试场景示例

1、正常的安全访问解锁

	long Resp;
	/*正常解锁ECU：Level_1，正常解锁，申请种子+发送正确的密钥*/
	Resp = diagUnlockECU(0x01,0,0);
	if(Resp == 1)
	{
	  testStepPass("正确解锁ECU Level_1，测试成功！");
	}
	else
	{
	  testStepFail("正确解锁ECU Level_1，测试失败！");
	}

2、安全访问秘钥错误

	long Resp;
	/*异常解锁ECU：Level_1，异常解锁，申请种子+发送错误的密钥*/
	Resp = diagUnlockECU(0x01,1,0);
	if(Resp == 0x35)
	{
	  testStepPass("第1次错误解锁ECU Level_1，测试成功！");
	}
	else
	{
	  testStepFail("第1次错误解锁ECU Level_1，测试失败！");
	}

上述示例是密钥错误1次，返回NRC35。可以以此进行扩展，比如错误N-1次，返回NRC36，以及错误达到N次锁定后，返回NRC37。

3、连续多次申请解锁，验证种子随机性

	long Resp;
	byte tmp_SeedArray[6000];
	int i,j,k,cmp_cnt;
	/*Level_1，仅申请种子*/
	for(i = 0;i < 2000;i++)
	{
	  /*27 01申请安全访问种子，1~1000次*/
	  Resp = diagUnlockECU(0x01,0,1);
	  if(Resp == 0xFF)
	  {
	    if((glob_SeedArray[0] == 0) && (glob_SeedArray[1] == 0) && (glob_SeedArray[2] == 0))
	    {
	      testStepFail("","27 01申请安全访问种子，第%d次：获取失败！种子全为0！",i+1);
	    }
	    else
	    {
	      memcpy_off(tmp_SeedArray,3*k,glob_SeedArray,0, 3);
	      testStepPass("","27 01申请安全访问种子，第%d次：获取成功！",i+1);
	    }
	  }
	  else
	  {
	    testStepFail("","27 01申请安全访问种子，第%d次：获取失败！",i+1);
	  }
	}

	for(k = 0;k < 2000;k++)
	{
	  for(i = 0;i < 2000;i++)
	  {
	    cmp_cnt = 0;
	    if(i == k){continue;}
	    for(j = 0;j < 3;j++)
	    {
	      if(tmp_SeedArray[3*k+j] == tmp_SeedArray[3*i+j])
	      {
	        cmp_cnt +=1;
	      }
	    }
	    if( cmp_cnt == 3 )
	    {
	      testStepFail("","27 01申请安全访问种子，第%d次与第%d次种子完全相同：测试失败！",k+1,i+1);
	      break;
	    }
	  }
	  if( cmp_cnt < 3 )
	  {
	    testStepPass("","27 01申请安全访问种子，第%d次与之前的种子不相同：测试成功！",k+1);
	  }
	}

上述示例是连续申请2000次种子（此处示例的种子为3个字节），存放到tmp_SeedArray[]数组中，最后循环遍历对比，看这申请的这2000次是否有相同种子，以此来验证其随机性。

总结

以上就是如何使用CAPL脚本实现安全访问解锁的讲解，并结合了多个运用场景的实例进行介绍，希望对大家有所帮助。各位可根据本文的示例，结合自己的需求，进行完善和二次开发。

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