Figure 7.1: Raw Data Stream Logical View.

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Diagrammtyp: Logisches Architektur- und Schichtenmodell (Logical Layered Architecture).
• Funktionale Einordnung: AUTOSAR Adaptive Platform (Release R23-11), Spezifikation AUTOSAR_AP_SWS_RawDataStream. Das Modell definiert den vertikalen Interaktionspfad für unstrukturierte Binärdatenströme (Raw Data Streams) zwischen Adaptive Applications und dem IP-Netzwerkstack. Es kapselt Socket-basierte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation (TCP/UDP) abseits der dienstorientierten Middleware (ara::com), um latenzarme Hochdurchsatz-Daten (z. B. Sensor-Streams, Video, Radar oder Trace-Daten) mit integrierten Sicherheitsmechanismen (TLS, IPSec, IAM) bereitzustellen.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

• Entitäten & Schichten:
  • Application layer: Adaptive Core Applications (Software-Komponenten), die Datenströme produzieren oder konsumieren.
  • ara::rds::RawDataStreamClient: Funktionale RDS-Klasse für aktive Kommunikationsendpunkte (initiiert Verbindung zu einem Remote-Endpunkt).
  • ara::rds::RawDataStreamServer: Funktionale RDS-Klasse für passive Kommunikationsendpunkte (lauscht auf eingehende Verbindungsanfragen).
  • TLS library: Optionale Middleware-Sicherheitskomponente zur Verschlüsselung und Integritätssicherung auf Transportebene (TLS-Handshake, Record-Layer).
  • Socket/IPsec library: Abstraktionsschicht für BSD/POSIX-Sockets und optionale Netzwerkschicht-Sicherheit (IPSec).
  • Adaptive AUTOSAR Foundation: Zugrunde liegendes POSIX-Betriebssystem und Plattform-Basisdienste (OS-Kernel, Netzwerk-Treiberstack).
• Beziehungen & Abhängigkeiten:
  • Die Application layer interagiert direkt mit ara::rds::RawDataStreamClient oder ara::rds::RawDataStreamServer.
  • Verzweigter Stack-Pfad (Sicherheitsmodi):
    • Sicherer TLS-Pfad: Client/Server delegiert an die TLS library, die wiederum auf die Socket/IPsec library aufsetzt.
    • Direkter / IPSec-Pfad: Client/Server umgeht die TLS-Schicht und interagiert direkt mit der Socket/IPsec library (für Klartext-Streaming oder transparente Verschlüsselung auf IP-Ebene).
  • Die Socket/IPsec library bindet an den Netzwerkstack der Adaptive AUTOSAR Foundation an.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

• Verbindungsaufbau:
  • Server: Bindet an lokale Socket-Ressourcen und geht in den blockierenden/überwachten Listen-Zustand über (Accept).
  • Client: Initiiert aktiv den Socket-Verbindungsaufbau (Connect) zur parametrierten Ziel-IP/Port-Adresse.
  • TLS-Aushandlung: Ist TLS konfiguriert, erfolgt der kryptografische Handshake synchron vor der Freigabe des Nutzdatenstroms über die TLS library.
• Datenpfad & Synchronizität:
  • Aufrufe der RDS-Schnittstelle (Read, Write) sind synchron und standardmäßig blockierend.
  • Timeout-Handling: Jede blockierende Operation erzwingt die Übergabe eines Timeout-Parameters. Überschreitet das I/O-Ereignis das Zeitlimit, bricht die Schnittstelle deterministisch mit einem Fehlercode ab, um Deadlocks im Applikationsthread zu verhindern.
• Zugriffskontrolle (IAM): Vor dem physischen Verbindungsaufbau verifiziert das Identity and Access Management (IAM) die Prozessberechtigung der anfragenden Applikation anhand des Deployment-Manifests.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• ARXML-Modellierung & Manifest:
  • Konfiguration erfolgt deklarativ in den Manifesten via RawDataStreamMapping und EthernetRawDataStreamMapping (gemäß TPS_ManifestSpecification).
  • Zuordnung von IP-Adressen, Socket-Endpunkten, Portnummern, Protokolltyp (TCP/UDP) sowie Sicherheitsattributen (TLS-Zertifikate, IPSec-Security-Associations, IAM-Policies).
• API-Design & Echtzeitaspekte:
  • Da die Schnittstellenaufrufe synchron blockieren, dürfen Lese-/Schreiboperationen nicht im Kontext harter Echtzeit-Threads ausgeführt werden, es sei denn, die Timeouts sind strikt an das WCET-Budget angepasst.
  • RDS bietet keine Serialisierung/Deserialisierung (wie SOME/IP oder DDS). Die Applikation ist selbst für Frame-Begrenzung, Endianness und Payload-Struktur verantwortlich.
• Architektur-Entscheidung TLS vs. IPSec:
  • TLS: Ende-zu-Ende-Sicherheit auf Anwendungsebene innerhalb der Middleware; bedingt zusätzlichen Speicher- und CPU-Overhead im User Space (TLS library).
  • IPSec: Transparente Absicherung auf Betriebssystem-/Kernel-Ebene; ermöglicht hardwarebeschleunigte Verschlüsselung ohne User-Space-TLS-Bibliothek.