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車聯網面臨的諸多安全挑戰

發布時間:2015-11-19 15:59    發布者:designapp
車輛與環境的連接日趨增加;這會為駕駛員帶來眾多方面的改進,像半自動或全自動駕駛,有助于防止許多嚴重的交通事故。其他環境信息有助于改善駕駛行為,并降低油耗。此外,基于對車輛的永久無線接入,全新的商業模式正在興起。譬如,遠程軟件升級,從而可以避免代價高昂的召回活動,而與此同時,支持在線服務和道路收費控制。不過,另一方面,外部接入車輛會加劇設備操縱和網絡犯罪的風險。現代微控制器解決方案使安全系統成為可能,能保護個人數據,并確保路上人員的生命安全。
將來,車對車(C2C)和車對基礎設施通信(C2I)將能改善道路交通的安全和效率。譬如,可以提醒駕駛員在其行駛路線上發生的道路損壞或意外事故。可利用通過射頻接口進行的遠程診斷,及時通知已有的必要服務措施。不過,這個過程中會交換像位置和速度這樣的敏感數據。必須保護這種數據的完整性。迄今為止,尚未解決誰實際擁有這些數據的問題,并且與此同時,如果這是個人數據,會根據適用的數據保護法受到明顯更嚴格的限制。

專門的安全措施
現今,汽車已經是名副其實的計算機網絡。聯網車輛的系統能在不同方向和不同層面上支持通信。一方面,支持車載通信,能實現車輛內部各種控制單元之間的信息交換,像儀表盤和發動機控制裝置或有關安全的單元,如轉向和制動。通過利用對外通信,駕駛員可受益于交通擁堵識別和事故預防功能。反過來,與云的連接會挖掘出新的可能性,如,現場軟件升級、遠程診斷、緊急呼叫(eCall)、支付系統、互聯網服務,但也涉及信息娛樂、交通信息和應用等。
因此,未來的聯網車輛處于有著不同可能性的一個“通信外殼”內,而它也有導致潛在操縱的諸多接口和網關。因此,需要在車輛內部和與外界的接口中布設全面的安全架構。汽車行業尚不存在兼顧功能安全和信息安全兩方面的整體方法。除根據ISO 26262標準確保必要功能安全的已有措施外,需要實施專門的軟硬件措施來保護相關數據。

安全通信
由于汽車的連接性日趨增加,所以可能發生無需實際接觸到汽車的遠程攻擊。借助于可信平臺模塊(TPM),與外界的通信可確保安全。
譬如,TPM可集成到往往與信息娛樂系統連接的通信控制單元。通過與制造商的服務器建立安全連接,并驗證系統的完整性,TPM能增強通信單元的信心。相應地,TPM可以在道路上使用,譬如,以保護軟件升級。由于密鑰保密在該流程中至關重要,所以,TPM可通過安全認證的密鑰存儲予以保護。此外,TPM還有一個優勢就是實施了安全標準,如在借記卡支付領域使用多年的安全標準。

安全的車載通信
對車載通信的安全解決方案的要求多種多樣。它們必須十分可靠,滿足對實時性能的高要求,同時經濟實惠,并兼容現有的總線標準。
支持安全車載通信的系統通常旨在防止兩種威脅。
首先,系統必須受到保護,防止未經授權的硬件被帶入網絡,譬如,其目的是為提升性能。
其次,必須防止有針對性的操縱現有控制單元,其中黑客會成功訪問電子控制單元(ECU),譬如,能由此通過總線發送或篡改消息。進行這種攻擊的動機從常見的盜竊犯罪(防盜)到針對乘客生命和身體的針對性攻擊等,不一而足。
AURIXTM系列微控制器,包含硬件安全模塊,譬如,能借助于高性能的隨機數發生器在硬件中產生認證碼。

通過緊急呼叫(eCall)實現移動連接
如果發生事故,eCall系統會自動將位置及其他重要數據傳輸給救援服務機構。在歐盟,到2017年將強制配備eCall。在實施eCall時,SIM卡(用戶身份識別模塊)是汽車與電信網絡二者之間的互連要素。為此,SIM卡必須符合汽車行業的高質量標準與移動網絡運營商的高安全要求。
為增強靈活性和改進客戶服務,譬如在出國時,汽車制造商在未來將能改換移動通信運營商。對于SIM卡的安全要求也在隨著這項技術的引入而增加,因為移動通信運營商必須將秘密訪問數據傳輸到他們沒有購買并因此在其控制之外的SIM卡上。另外,移動通信運營商必須對汽車制造商使用的SIM卡的安全性有信心。這就是為什么他們會要求由獨立的第三方根據“通用準則”標準針對這些產品進行安全評估。因此,對于SIM卡規范,需要使用安全控制器,這是GSMA(GSM協會,www.gsma.com)和ETSI(歐洲電信標準協會,www.etsi.org)所規定的。
盡管eCall將改進事故發生后的快速處理,但Car2Car通信可以確保安全、高效的道路交通。保護駕駛員的隱私和網絡的完整性是這方面的主要安全要求。安全認證的安全控制器,如SLI 97系列安全控制器,能借助于加密程序和編碼材料在該應用中實現有效保護。

可靠的身份認證
可靠的身份認證是汽車安全系統的一個重要方面。最知名的應用是電子防盜系統用作防盜保護的核心組件。其中,身份認證發生在車輛的點火鑰匙和一個或多個電子控制單元之間。不過,車輛內也使用身份認證。示例就是ECU組件保護,以識別并非制造商設計的ECU更換。
由于德國在20世紀90年代末廣泛引入電子防盜系統,盜車的統計數據顯著下降,盡管如此,這種趨勢卻在過去幾年陷入停滯或發生逆轉。除不適合的、部分專有的和過時的加密方法外,缺乏安全密鑰存儲是主要原因之一。在汽車電子設備中更深程度地集成安全系統可作為一個解決方案。
32位微控制器及集成式硬件安全模塊(HSM),正如英飛凌的AURIX產品系列所提供的,有助于其本身達到這個目的。除高性能CPU具備用于存儲加密密鑰和唯一用戶標識符的訪問受限特殊內存以外,這就需要AES-128這樣的高效加密程序和指定硬件來產生隨機數。

結語
電子設備在增強安全性方面起著決定性作用。像制動或轉向單元這類重要安全部件的潛在或實際故障,必須自行識別并予以解決,其目的是保護車輛和乘客免受損壞及傷害。與此同時,比以往更大的作用可歸于信息安全。車輛與外界的連接越來越多,隨之而來的是黑客攻擊電子控制設備的風險更高,如用于發動機或制動的電子控制設備。因此,必須保護與安全相關的所有功能的數據完整性。為此,如今已推出高性能微控制器和獨立的安全部件。

半導體為車聯網提供更多安全保障
各種現代的半導體解決方案可用于在聯網車輛中實施必要的安全功能:帶特殊安全模塊的高性能微控制器,專用的安全控制器,以及TPM安全元件。譬如,通過這種方式,AURIX產品系列的32位微控制器可以提供功能塊,如“安全硬件擴展”(SHE)或“硬件安全模塊”(HSM)。通過消息的電子簽名或完整加密,HSM 可以接手與其他微控制器的安全通信。此外,HSM可用于安全啟動微控制器。
像安全控制器或配備TPM功能的控制器這樣的獨立式硬件解決方案,提供了從智能卡行業到汽車行業的成熟專業知識。關鍵數據、組件和IP可以通過這種方式予以保護。借助可擴展的產品,用戶能在安全級別與成本之間做出最佳權衡。通過利用標準化的功能塊和組件,而不是專有解決方案,可以最大限度降低風險。

聯網的車輛支持在不同方向和在不同層面上進行通信。反過來,這也會帶來很多的黑客攻擊的可能性。一個始終如一的安全理念幾乎是不可行的。因此,需要特定、有效且基于標準的安全解決方案作為應對措施。
                               
               
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