TAPPS

Projektbeschreibung

Heute geht der Trend hin zu offenen CPS-Geräten und wir sehen einen starken Bedarf für offene Plattformen, welche Basisfunktionalitäten bieten die zur Laufzeit erweitert werden können. Das Hauptziel ist die CPS-Geräte mit neuen Diensten und Funktionen von Drittanbietern in einer effizienten, sicheren und vertrauenswürdigen Art und Weise in einer App-Plattform zu erweitern und zu personalisieren. TAPPS geht über traditionelle Lösungen für Schutz, Sicherheit und Zuverlässigkeit in der CPS-Domäne hinaus und bietet einen neuen Ansatz für die Erweiterbarkeit von CPS-Plattformen.

Beitrag

TAPPS basiert auf einer dedizierten Ausführungsumgebung für verteilte, sicherheitskritische CPS Anwendungen mit mehreren Sicherheitsschichten und einer ganzheitlichen, offenen Ende-zu-Ende-Werkzeugkette für Entwicklung und Bereitstellung von CPS-Apps. TAPPS fokussiert auf:

  • Design, Implementierung und Validierung einer separaten, dedizierten, vertrauenswürdigen Echtzeitumgebung (Trusted Execution Environment (TEE)) für besonders vertrauenswürdige CPS-Apps. Die TEE befindet sich innerhalb der Steuergeräte und verwendet prozessor- und netzwerkbasierte Sicherheitsmechanismen von TAPPS und einen Hypervisor für Virtualisierung
  • Eine End- to-End- Lösung für Entwicklung und Bereitstellung von vertrauenswürdigen Apps
  • Validierung der mehrschichtigen, vertrauenswürdigen Apps-Plattform und Werkzeugkette in mehreren Anwendungsgebieten anhand von realistischen Anwendungsfälle aus der Industrie

TAPPS TOOLCHAIN

TAPPS bietet eine Toolchain zur Modellbasierten Entwicklung und Codegenerierung von kritischen Apps und unterstützt die Verifizierung von modellierten Apps mit Hilfe eines Model-Checkers. Die Toolchain bietet die folgenden Funktionen:

  • Integration mit den modellbasierten Entwicklungswerkzeugen 4DIAC und MATLAB.
  • Generierung eines kompletten App-Pakets aus dem App-Modell (C-Code + Wrapper Manifest).
  • Integration mit dem NuSMV Model Checker zur Verifizierung von Trusted Apps auf der Modellebene.
  • Liste sinnvoller Verifizierungspatterns für Sicherheitsaspekte (Safety & Security) mit Instruktionen zur Anwendung in neuen Use-cases.

TAPPS TOOLCHAIN ABBILDUNG

Installierbare Apps bestehen aus drei Komponenten: der App-Logik, den Kommunikations-Stubs und dem Wrapper-Manifest. Diese Aufgliederung wird auch in der obigen Abbildung mit dem blauen Kasten „Application“ in der Artefakt-Ebene illustriert. Alle drei Artefakte müssen während des Entwicklungsprozesses von Apps für die TAPPS-Plattform erzeugt werden. Um dies zu erreichen, können Entwickler zwischen 4DIAC oder einer Kombination existierender Tools wählen. Folgende Optionen werden unterstützt:

  • 4DIAC
  • Werkzeugkombinationen

    • C-Entwicklungsumgebung + XMT (CHROMOSOME Modelling Tool)
    • MATLAB + XMT
    • C- Entwicklungsumgebung

Die Hauptvorteile der 4DIAC basierten TAPPS-Toolchain liegen in der Reduzierung der Entwicklungszeit (um fast die Hälfte) und in der formalen Verifizierung von Apps. Die ursprüngliche Fassung von 4DIAC (https://www.eclipse.org/4diac/) wurde speziell für die Entwicklung von Apps für die TAPPS Plattform angepasst. Die wichtigsten Änderungen sind:

  • Reduzierte Modelle – es wird nur eine Teilmenge des IEC 61499 Standards verwendet, entsprechend sinkt der Modellierungsaufwand
  • C-Code Generierung - der App-Code, zur Ausführung auf der TAPPS Plattform kann einfach aus dem Modell heraus generiert werden
  • Formale Verifizierung - es ist möglich Eingaben für den NuSMV Model-Checker direkt aus den 4DIAC-Modellen heraus zu generieren


Für weitergehende Informationen zu der 4DIAC basierten Entwicklungsumgebung für die TAPPS Plattform möchten wir auf die folgenden Präsentationen verweisen:

  • Vorteile der TAPPS Toolchain - link
  • Demonstration des Ende-zu-Ende Prozesses von der Entwicklung einer App , über das Prüfen des App-Modells, das Kompilieren der App, bis hin zum Anbieten der App im TAPPS MarketPlace - link

Für weitere Details und Verfügbarkeit der Software wenden Sie sich bitte an Herrn Ernest Wozniak (wozniak(at)fortiss.org)

Partner

  • ST MICROELECTRONICS Grenoble 2 SAS
  • TTTECH Computertechnik AG
  • Virtual Open Systems SAS
  • Actility SAS
  • Fondazione Centro San Raffaele
  • Technological Educational Institute of Crete
  • CPR Meccanica SRL
  • Energica Motor Company SRL
  • CRIT Research (Third Party)

Förderung

Dieses Projekt ist von der Europäischen Union mittels dem Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm unter Vertragsvereinbarung No 645119 gefördert.