智能网联汽车有哪些信息安全场景

news2024/10/6 14:30:09

1.车内安全通信

2.车云安全通信

3.安全启动

4.车载应用程序保护

5.入侵检测防御与日志管理系统

在聊完车载信息安全需求之后，势必要去看看应用场景有哪些。根据之前的开发经验简单聊一下我知道的，还有很多没有讲，比如说车云之间具体如何进行信息安全防护，SOC上不同操作系统的虚拟化安全边界等等，所以这里抛砖引玉，聊聊之前做过的一些内容。

1.车内安全通信

目前整车的网络通信仍然以CAN/CANFD和车载以太网通信为主，通信架构如下：

CAN/CANFD在设计之初就没有考虑其安全设计，通信交互主要靠ID Filter，报文有效性主要靠checksum和rollingcounter，没有身份认证和通信加密机制；黑客可以很轻松地通过OBD口或者T-Box伪装CAN 报文，对车辆进行控制，造成人身财产安全损失。

基于此，AUTOSAR提出了SecOC通信，其整体框架如下：

以安全PDU接收为例，CAN FD报文通过If层经由PduR路由到SecOC模块，SecOC调用CSM服务对数据进行AES-CMAC校验，校验成功通知SecOC -> PduR ->Com。

SecOC MAC值的生成和验证原理如下：

原始PDU经过SecOC模块的处理后，形成完整的安全PDU，其组成如下：

原始PDU数据+截取的新鲜度值(图上CNT)+截取的MAC值。

引入新鲜度值Freshness以防止重放攻击，引入MAC值以保证身份认证，总线的安全PDU仍采用明文传输。

车内的车载以太网OSI参考模型如下：

传输层：在TCP/UDP级别上的以太网通信使用TLS来建立安全传输：

网络层：使用IPsec，保护任意参与IP网络的双方链接，如下图所示：

链路层：MKA机制实现在MAC层的数据加密、完整性真实性检查、重放保护以及密钥管理，MKA涵盖了IEEE802.1AE-2018和IEEE-802.1X-2020两个协议规范，前者定义了以太帧的数据封装、认证和加密的数据格式；后者定义了密钥管理和交换的协议。

如下所示：

2.车云安全通信

车云通信包括近端通信、远程通信和云端通信三类，如下图所示：

近端通信：是指蓝牙、NFC等移动设备与车辆进行通信，针对蓝牙的入侵手段有：漏洞攻击、劫持、窃听等方式；针对NFC入侵手段有复制车辆钥匙等。常见保护方式为使用PIN码认证；

远程、云端通信：常见入侵手段包括：伪基站、伪装中断、数据篡改\窃听\重放等，常见手段为加固车端硬件防火墙和云端访问控制，对OTA下发升级固件进行加固、加密认证等方式；采用TLS和证书管理，实现车端、云端的身份双向认证、通信数据加密、完整性保护等。

3.安全启动

安全启动主要是通过建立信任链，保证每个程序在加载运行前均通过数据完整性真实性验证。同样的，安全启动分为MCU启动和SOC两种。

MCU安全启动

以英飞凌TC3xx安全启动为例，芯片厂在兼顾启动速度和身份认证的情况下，提供了三种启动方式：顺序启动、并行启动、混合启动。

Tricore首先启动触发HSM CPU进行启动，并在跳转至用户代码之前选择是否等待HSM对APP、Data和OS等程序的校验结果，从而实现了顺序、并行等启动方式。

SOC安全启动

以Intel 某SOC的安全启动为例：

BootROM作为信任根是整个系统最先启动，初始化完成后用于后续验证镜像文件的公钥，并对其进行自检。确认公钥的合法性后，BootRom 使用公钥对 Bootloader验签。验签完成并确认 Bootloader 完整性后，将BootLoader加载至RAM运行；Bootloader进一步对OS或者APP进行验签，从而实现安全启动。

SOC除了安全启动，还存在可信启动；可信启动依赖安全启动的验签，主要是用于验证当前固件版本信息是否授信；在可信启动的过程中，通常将使用度量的概念，将度量值保存至TPM的PCR中，由平台裁决当前固件的版本信息是否在白名单内，以此达到版本管理的作用。