新一代MCU如何提升車(chē)聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)安全性

汽車(chē)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）涉及ABS防抱死制動(dòng)、安全氣囊、剎車(chē)控制、轉(zhuǎn)向控制、引擎控制、巡航控制、啟停、自動(dòng)泊車(chē)、集成導(dǎo)航（GPS與Gallileo）等等，隨著這一系統(tǒng)的被引入，汽車(chē)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(shí)，汽車(chē)電子器件也取代了很多的瑣碎功能，如車(chē)燈控制、空調(diào)、電動(dòng)車(chē)窗、引擎啟動(dòng)、車(chē)門(mén)開(kāi)啟、可調(diào)及加熱座椅等等。
　　一般來(lái)說(shuō)，車(chē)內(nèi)的每個(gè)功能都由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)微控制器（MCU）來(lái)管理，這些MCU使用相同的通信總線(xiàn)來(lái)交換數(shù)據(jù)與信息，包括面向動(dòng)力傳動(dòng)、底盤(pán)與車(chē)身電子功能的CAN、FlexRay或LIN總線(xiàn)，以及用于娛樂(lè)信息系統(tǒng)的MOST光纖網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)。
　　從純粹的機(jī)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(dòng)與被動(dòng)安防方面來(lái)看，確實(shí)增加了許多附加價(jià)值，但同時(shí)，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(wèn)題。例如，幾十年前，CAN總線(xiàn)的設(shè)計(jì)初衷并沒(méi)有要求其具有高度的安全性，實(shí)際上，車(chē)內(nèi)通信總線(xiàn)內(nèi)部的任何CAN信息都會(huì)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?，F(xiàn)代汽車(chē)使用CAN總線(xiàn)交換數(shù)據(jù)，用來(lái)開(kāi)啟車(chē)門(mén)和啟動(dòng)引擎，這些信息在車(chē)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(chē)，而且“黑客”也可以訪(fǎng)問(wèn)車(chē)內(nèi)GPS來(lái)查看汽車(chē)常去的地方，從中探知司機(jī)在哪里，什么時(shí)候汽車(chē)無(wú)人看管。
　　此外，用于實(shí)現(xiàn)電郵、SMS、視頻流、視頻電話(huà)等互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)功能的藍(lán)牙、GPRS或UMTS，也擴(kuò)大了“黑客”的攻擊面，他們可以通過(guò)遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)，侵入任何通信和駕駛系統(tǒng)，或者插入惡意軟件來(lái)竊取各種數(shù)據(jù)，如汽車(chē)的實(shí)時(shí)位置、經(jīng)常使用的路線(xiàn)和完整的對(duì)話(huà)等。
　　車(chē)載硬件安全架構(gòu)
　　顧名思義，“開(kāi)放系統(tǒng)”是暴露的，它面臨通過(guò)多種方式實(shí)施各類(lèi)攻擊的可能性正在持續(xù)增加。汽車(chē)車(chē)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(chē)電子本身的安全防護(hù)能力。
　　迄今為止，由于最普遍使用的傳輸總線(xiàn)CAN的內(nèi)部弱點(diǎn)，人們一直從軟件應(yīng)用的角度來(lái)研究“攻擊面”。但現(xiàn)在，行業(yè)內(nèi)開(kāi)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(jí)等，或者至少能夠限制非法訪(fǎng)問(wèn)并留下確鑿的篡改證據(jù)。
　　正因?yàn)槿绱?，通過(guò)硅器件廠商與一家知名汽車(chē)OEM廠商的合作，開(kāi)發(fā)出了面向汽車(chē)功能的新一代MCU.這類(lèi)四核微控制器利用專(zhuān)門(mén)的安全內(nèi)核，即HSM（硬件安全模塊），提供安全與防護(hù)功能，HSM內(nèi)部包含系統(tǒng)安全配置、安全啟動(dòng)、外部訪(fǎng)問(wèn)保護(hù)、閃存保護(hù)、加密功能和壽命結(jié)束保護(hù)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(duì)獨(dú)立于其它與內(nèi)存和外設(shè)訪(fǎng)問(wèn)相關(guān)的內(nèi)核，數(shù)據(jù)和代碼都有專(zhuān)用的閃存扇區(qū)，而且嚴(yán)格限于預(yù)留訪(fǎng)問(wèn)。