Как преодолеть барьеры интеграции, безопасности и защищенности в автономных системах

Изменения в том, как мы путешествуем и доставляем товары, уже подwegs. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и дроны стали обыденностью; только в 2017 году было отправлено миллионы дронов, а в США сейчас более 770 000 зарегистрированных аппаратов. Регистрация обязательна для любого дрона весом более 0.55 фунта. Помимо военного использования, БПЛА перестраивают логистику, наблюдение и даже потребительские приложения.

Самовождущиеся автомобили на горизонте, но будущее идет дальше. Vahana, аэрокосмическая компания, совершила первый полет одноместного вертикального взлета и посадки, доказывая, что летающие машины — больше не научная фантастика. Представьте общество, где водительские права устарели, а транспорт доступен через сервисы подписки, а не личное владение.

Новые технологии приносят новые вызовы. Обеспечение безопасности и защищенности автономных систем требует адресации ряда требований, которые различаются между БПЛА, автономными авто и небольшими хоббийными дронами. Военные БПЛА в пустынных зонах конфликтов сталкиваются с ограничениями, которых нет у гражданских авиаторов.

Почему датчики и данные имеют значение

• Каждый дополнительный датчик — LiDAR, камеры, камеры поиска полосы — генерирует огромные объемы данных. Например, один блок LiDAR может производить гигабайты сырой информации в секунду. Эти данные должны достичь правильного узла обработки мгновенно для обеспечения своевременных решений.
• Будущие операции будут зависеть от внешних или system-to-system связей. Vehicle-to-Vehicle (V2V) коммуникация необходима для безопасности и оптимизации трафика.
• Высокопроизводительные бортовые компьютеры позволяют машинам анализировать сенсорный ввод локально. Автономный автомобиль должен решить насчет препятствия в реальном времени без ожидания облачной латентности, поэтому искусственный интеллект становится ядром автономных систем.

Связность — спина

Каждая автономная платформа опирается на надежную коммуникацию между своими компонентами. Ключ — доставить правильные данные в правильное место в правильное время. RTI Connext® — это фреймворк связности реального времени, построенный на Data Distribution Service (DDS), стандарте OMG, предлагающем масштабируемый, надежный, высокопроизводительный обмен данными через модель publish-subscribe.

DDS абстрагирует адресацию, маршалинг и демаршалинг, так что паблишеры и подписчики могут оперировать на гетерогенных платформах. Он также поддерживает продвинутые расширения за пределами базовой модели. Обрабатывая данные как интерфейс между компонентами, DDS декомпозирует приложения способом, идеально согласованным с архитектурами автономных систем.

В типичной автономной архитектуре все компоненты подключаются к виртуальной шине данных. Новые элементы могут добавляться динамически, и шина может быть разделена на локальные и облачные слои.

Иерархические шины данных — обычное дело. Следующая диаграмма иллюстрирует многоуровневую шину, управляемую RTI Connext.

Безопасность через сертификацию

ПО управляет большей частью поведения автономной системы, но безупречный код нереален. Требуется строгое тестирование. В авиации Федеральное авиационное управление использует DO-178 для сертификации надежности ПО. Соответствие DO-178 может стоить примерно $100 за строку кода и требует обширной документации.

Использование предварительно сертифицированных компонентов — такого как безопасный для сертификации DDS датабас RTI — снижает и стоимость, и время выхода на рынок. RTI был первым вендором, выпустившим safety-critical датабас на базе DDS, предоставляя фундамент для compliant автономных решений.

Безопасность в открытом мире

Традиционные транспортные средства имели ограниченную внешнюю связность, делая их трудными для взлома. Автономные системы, однако, полагаются на непрерывный обмен данными, открывая новые векторы атак. Скомпрометированный канал может позволить злоумышленнику манипулировать командами торможения или руления.

Стандартный TLS защищает канал, но если атакующий получает доступ к этому каналу, он получает все переданные данные. Нужен более гранулярный подход. Стандарт DDS Security предлагает распределенный контроль доступа: каждому участнику предоставляются только необходимые разрешения, предотвращая единую точку отказа. Данные на шине могут быть криптографически аутентифицированы, и любое сообщение, не проходящее проверки политик, отбрасывается.

RTI Connext DDS Secure реализует спецификацию OMG DDS Security со встроенными плагинами для аутентификации, контроля доступа, криптографии и логирования. Безопасность конфигурируется вне кода приложения, устраняя необходимость переписывать логику для защиты.

Строим автономные системы завтрашнего дня сегодня

Ландшафт мобильности эволюционирует стремительно. С инструментами и стандартами, предоставляемыми RTI Connext, разработчики могут уверенно строить автономные системы будущего — защищенные, безопасные и полностью интегрированные.

Этот пост блога отражает мою недавнюю презентацию «Meeting Integration, Safety and Security Challenges in Autonomous Systems Software» на AUVSI Xponential.

Узнайте больше:

• Autonomous Vehicle Production
• What is DDS?
• Connext DDS Pro
• Connext DDS Micro
• Connext DDS Cert