新一代MCU如何提升車聯(lián)網(wǎng)汽車安全性

汽車高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）涉及ABS防抱死制動、安全氣囊、剎車控制、轉(zhuǎn)向控制、引擎控制、巡航控制、啟停、自動泊車、集成導(dǎo)航（GPS與Gallileo）等等，隨著這一系統(tǒng)的被引入，汽車電子生態(tài)系統(tǒng)正在變得更加互連且更為復(fù)雜。但與此同時，汽車電子器件也取代了很多的瑣碎功能，如車燈控制、空調(diào)、電動車窗、引擎啟動、車門開啟、可調(diào)及加熱座椅等等。
　　一般來說，車內(nèi)的每個功能都由一個網(wǎng)絡(luò)微控制器（MCU）來管理，這些MCU使用相同的通信總線來交換數(shù)據(jù)與信息，包括面向動力傳動、底盤與車身電子功能的CAN、FlexRay或LIN總線，以及用于娛樂信息系統(tǒng)的MOST光纖網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)。
　　從純粹的機械環(huán)境發(fā)展到復(fù)雜的電子環(huán)境，盡管從舒適性以及駕駛員和乘客的主動與被動安防方面來看，確實增加了許多附加價值，但同時，由于這些引擎控制單元（ECU）彼此互連，也引發(fā)了隱私與數(shù)據(jù)可靠性方面的重大安全問題。例如，幾十年前，CAN總線的設(shè)計初衷并沒有要求其具有高度的安全性，實際上，車內(nèi)通信總線內(nèi)部的任何CAN信息都會發(fā)送給系統(tǒng)的其它組成部分，而且不支持任何授權(quán)、鑒別和加密協(xié)議。現(xiàn)代汽車使用CAN總線交換數(shù)據(jù)，用來開啟車門和啟動引擎，這些信息在車內(nèi)的ECU與電子鑰匙內(nèi)部的ECU之間交換。如果該系統(tǒng)遭到損害，竊賊就能輕易地偷走汽車，而且“黑客”也可以訪問車內(nèi)GPS來查看汽車常去的地方，從中探知司機在哪里，什么時候汽車無人看管。
　　此外，用于實現(xiàn)電郵、SMS、視頻流、視頻電話等互聯(lián)網(wǎng)移動功能的藍(lán)牙、GPRS或UMTS，也擴大了“黑客”的攻擊面，他們可以通過遠(yuǎn)程訪問，侵入任何通信和駕駛系統(tǒng)，或者插入惡意軟件來竊取各種數(shù)據(jù)，如汽車的實時位置、經(jīng)常使用的路線和完整的對話等。
　　車載硬件安全架構(gòu)
　　顧名思義，“開放系統(tǒng)”是暴露的，它面臨通過多種方式實施各類攻擊的可能性正在持續(xù)增加。汽車車身內(nèi)部與外部通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，正在迅速挑戰(zhàn)汽車電子本身的安全防護能力。
　　迄今為止，由于最普遍使用的傳輸總線CAN的內(nèi)部弱點，人們一直從軟件應(yīng)用的角度來研究“攻擊面”。但現(xiàn)在，行業(yè)內(nèi)開始把注意力轉(zhuǎn)向硬件架構(gòu)，以及應(yīng)該如何“密封”ECU使其難以滲透并避免受到非法操縱，例如未經(jīng)授權(quán)的安裝、惡意軟件上載、“木馬”軟件以及虛假升級等，或者至少能夠限制非法訪問并留下確鑿的篡改證據(jù)。
　　正因為如此，通過硅器件廠商與一家知名汽車OEM廠商的合作，開發(fā)出了面向汽車功能的新一代MCU.這類四核微控制器利用專門的安全內(nèi)核，即HSM（硬件安全模塊），提供安全與防護功能，HSM內(nèi)部包含系統(tǒng)安全配置、安全啟動、外部訪問保護、閃存保護、加密功能和壽命結(jié)束保護等。
　　
　　圖1嵌入ECU內(nèi)部的HSM硬件安全模塊
　　如圖2所示，HSM模塊嵌入在ECU內(nèi)部，絕對獨立于其它與內(nèi)存和外設(shè)訪問相關(guān)的內(nèi)核，數(shù)據(jù)和代碼都有專用的閃存扇區(qū)，而且嚴(yán)格限于預(yù)留訪問。