優(yōu)化自動駕駛汽車設(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)安全

到 2021 年，汽車行業(yè)的高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的六個級別將達(dá)到完全自動駕駛的一半。當(dāng)今車型的駕駛員可以選擇使用一些不干涉和一些不注意駕駛功能。流行的例子包括：

? Waymo?（谷歌）

? 超級巡航? (GM)

? AutoPilot（特斯拉）

? ProPILOT Assist?（日產(chǎn)）

? DISTRONIC PLUS?（梅賽德斯-奔馳）

? 交通擁堵輔助（奧迪）

? Pilot Assist（沃爾沃）

圖 1： AV 自動化的五個級別。

隨著自動化程度的提高帶來的便利，保護汽車免受網(wǎng)絡(luò)安全攻擊的挑戰(zhàn)也隨之而來。每周我們都會閱讀有關(guān)企業(yè)通過其計算機網(wǎng)絡(luò)遭到黑客攻擊和遭受數(shù)據(jù)泄露的新聞報道。將我們的現(xiàn)代汽車稱為“車輪上的數(shù)據(jù)中心”意味著它們也受到計算機安全問題的影響。

下一代互聯(lián)汽車

想想我們的汽車現(xiàn)在有多少種連接方式：我們的智能手機使用藍(lán)牙? 使用汽車揚聲器系統(tǒng)接聽電話、用于路邊援助的蜂窩連接、用于無線 (OTA) 更新的 Wi-Fi?、使用遙控鑰匙控制門鎖、USB 連接器，甚至將電動汽車插入商用充電器。這些連接中的每一個都增加了入侵者可利用的攻擊面。

汽車設(shè)計師必須在他們的新設(shè)計中積極主動地考慮減輕每個連接的安全攻擊的方法。每輛車內(nèi)部都有數(shù)十個電子控制單元 (ECU)，它們在不同區(qū)域運行以收集傳感器數(shù)據(jù)并做出決策。將網(wǎng)絡(luò)安全添加到每個 ECU 的功能安全中需要成為設(shè)計目標(biāo)。使用系統(tǒng)級方法為車輛提供安全和網(wǎng)絡(luò)安全是最好的策略。如果黑客可以利用安全漏洞，那么駕駛員的安全就會受到威脅，這是我們必須避免的非常危險的結(jié)果。

汽車安全市場驅(qū)動因素

如今，一輛豪華汽車在所有使用的 ECU 和 CPU 中可能包含多達(dá) 1 億行代碼。這意味著車輛非常依賴軟件來感知、控制和做出決策。大多數(shù)汽車網(wǎng)絡(luò)攻擊都針對無線接口，例如藍(lán)牙、Wi-Fi 和蜂窩網(wǎng)絡(luò)。對于 OTA 更新，重要的是在允許安裝更新之前對更新進行安全驗證。

多年來，無處不在的控制器局域網(wǎng) (CAN 總線) 已在車輛中使用，以實現(xiàn) ECU 之間的通信，但是安全性從來不是經(jīng)典 CAN 定義的一部分。具有額外有效載荷字節(jié)的 CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率）的出現(xiàn)允許添加 CAN MAC（消息驗證代碼）。較新的趨勢是汽車領(lǐng)域的以太網(wǎng)連接，硬件供應(yīng)商知道如何保護該網(wǎng)絡(luò)。使硬件系統(tǒng)安全通常從安全啟動開始，然后是消息身份驗證，這兩者都依賴于真正安全的密鑰存儲。

理想的汽車安全解決方案不需要對所有電子設(shè)備進行完全重新設(shè)計，而是使用一種分層新安全功能的方法。

汽車設(shè)計師必須保護更多的攻擊面

汽車可能被認(rèn)為是消費者每周使用的最復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備。使用我們的智能手機和計算機，我們知道應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)更新以修復(fù)安全漏洞的頻率。我們的聯(lián)網(wǎng)汽車具有與智能手機和計算機類似的攻擊面，因此必須持續(xù)防御每個攻擊面。

汽車 OEM 可以通過確保僅加載和運行授權(quán)軟件（安全啟動操作）來遵循最佳實踐來提供網(wǎng)絡(luò)安全。由于數(shù)十個 ECU 使用電子消息進行通信，因此只允許經(jīng)過授權(quán)的 ECU，并且使用基于 AES 塊密碼的消息驗證代碼 (CMAC) 算法對消息進行驗證。固件更新簽名在被允許更改任何內(nèi)容之前經(jīng)過加密驗證。甚至每個電子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流量也應(yīng)該在每個端口上進行檢查，以確保只允許有效數(shù)據(jù)包。

保護整車的方法：從啟動到連接系統(tǒng)

Microchip 活躍于汽車應(yīng)用和安全啟動的網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，該領(lǐng)域只允許運行經(jīng)過身份驗證的內(nèi)容。這由 CryptoAutomotive? 安全 IC TrustAnchor100 (TA100) 提供。設(shè)計人員無需重新設(shè)計整個系統(tǒng)，因為這個外部硬件安全模塊 (HSM) 提供了多種安全功能：

? 安全啟動

? CAN 消息的認(rèn)證

? 電動汽車 (EV) 電池管理系統(tǒng)和模塊認(rèn)證

? 使用傳輸層安全 (TLS) 進行消息加密

? 支持無線充電聯(lián)盟 Qi? 1.3 身份驗證

? 模塊制造商來源的密碼驗證

圖 2： TA100 14 針 SOIC 插座板。

與重新設(shè)計新 MCU 以添加安全功能相比，這種 Microchip 方法將節(jié)省成本和設(shè)計時間。MCU 代碼更改對主機 MCU 功能安全等級幾乎沒有影響。TA100 已經(jīng)編程了安全功能，讓您無需安全專家即可快速學(xué)習(xí)。由于 MCU 代碼更改非常小，因此降低了項目風(fēng)險。

像這樣的創(chuàng)新使汽車設(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)安全更容易，有助于安全地加速自動駕駛汽車的發(fā)展。