在技術(shù)的不斷演進(jìn)與發(fā)展中，人類開始越來越依賴智能化設(shè)備，如智能手機(jī)、手表以及智能家居等。這些設(shè)備與我們的生活息息相關(guān)，人類希望他們能夠在正確運(yùn)行的同時(shí)，也能擁有高度的數(shù)據(jù)安全性。
但遺憾的是，并不是所有設(shè)備都能夠滿足這一需求，根據(jù)《2020年聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備安全態(tài)勢(shì)報(bào)告》顯示，2020年，CNCERT運(yùn)營(yíng)的CNVD漏洞平臺(tái)收錄的通用聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備漏洞數(shù)量呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，同比增長(zhǎng)28%。
聯(lián)網(wǎng)汽車的安全有多重要？
不難發(fā)現(xiàn)，這兩年來，設(shè)備的數(shù)據(jù)泄漏數(shù)量正在不斷增長(zhǎng)。若說智能手機(jī)等設(shè)備存在漏洞威脅的是個(gè)人信息，那么聯(lián)網(wǎng)汽車的安全系統(tǒng)出現(xiàn)漏洞則會(huì)帶來更加嚴(yán)重的后果，甚至?xí)＜吧踩?/p>
據(jù)報(bào)道，近兩年汽車網(wǎng)絡(luò)安全攻擊方式日趨多樣化，除了傳統(tǒng)的攻擊手法，還出現(xiàn)了利用超聲波的“海豚音”攻擊、利用照片以及馬路標(biāo)識(shí)線的AI攻擊等手段，且攻擊路線也變得越來越復(fù)雜化，導(dǎo)致汽車網(wǎng)絡(luò)安全問題日益嚴(yán)峻。
具體來看，在2016年，有研究人員表示，黑客可以遠(yuǎn)程訪問特斯拉Model S車型的控制系統(tǒng)。此漏洞使研究人員能夠訪問和控制制動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、天窗、門鎖、后備箱、側(cè)視鏡等等。
這個(gè)漏洞存在于信息娛樂和WiFi連接之中，研究人員能夠借此攻擊并利用它來訪問汽車的控制器局域網(wǎng)（CAN）總線。若被有心之人控制，將會(huì)威脅生命安全。
有報(bào)道指出，汽車之所以會(huì)成為繼智能手機(jī)后網(wǎng)絡(luò)攻擊的又一個(gè)“靶子”，一個(gè)關(guān)鍵的原因在于，隨著汽車產(chǎn)業(yè)向智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化、電動(dòng)化為特征的“新四化”方向狂飆邁進(jìn)，車內(nèi)功能較之前有了大幅度的增加，車與車、終端應(yīng)用、路邊基礎(chǔ)設(shè)施以及云端之間的聯(lián)通也隨之大大增強(qiáng)，由此導(dǎo)致更多的信息安全接入點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)被暴露出來。
在車載電子設(shè)備日益復(fù)雜的今天，接入車載電子設(shè)備的任何連接都可能成為黑客的攻擊點(diǎn)。例如，干擾 RFID 信號(hào)可以禁用防盜裝置，使得盜取車輛成為可能。攔截 V2X 或 VSRC 可以打開車輛之間的通信通道，進(jìn)而攻擊或監(jiān)視用戶。看似無害的接口可以提供多種進(jìn)入車輛的新方式。
如何保護(hù)車輛安全？
面對(duì)日益嚴(yán)峻的形勢(shì)，汽車網(wǎng)絡(luò)安全方面的需求正變得越來越緊迫，并開始成為汽車的“標(biāo)配”。可以說，一個(gè)沒有安全保障的汽車智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)在將來沒有任何生存和發(fā)展的空間。
因此，無論是整車廠、零部件制造商還是第三方網(wǎng)絡(luò)安全解決方案提供商，都應(yīng)強(qiáng)化汽車信息安全方面的能力，共同建立智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡(luò)安全的防護(hù)體系。
一般來說，為了保證安全，汽車中正常運(yùn)行的軟件需要在重置時(shí)評(píng)估其自身的完整性，確保IC沒有受到損害。確定安全之后，它才可以導(dǎo)入最終形成汽車內(nèi)部智能的網(wǎng)絡(luò)，最后實(shí)現(xiàn)與外部世界的連接。
除具體的汽車之外，還必須對(duì)遠(yuǎn)程實(shí)體進(jìn)行識(shí)別和身份驗(yàn)證，才能將車輛與之連接。例如，消息驗(yàn)證可確保無線消息僅向預(yù)定位置發(fā)送，并且僅由授權(quán)的系統(tǒng)解讀。
通過車輛服務(wù)網(wǎng)絡(luò)或制造商網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)程實(shí)體提供經(jīng)過身份驗(yàn)證的安全通道，可實(shí)現(xiàn)更快的無線軟件和固件更新。在車隊(duì)運(yùn)營(yíng)中，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可以安全地協(xié)調(diào)多輛車的活動(dòng)。
歸根到底，這些軟件進(jìn)行的一切活動(dòng)都離不開芯片，因此從芯片層面開始保護(hù)汽車是目前的最優(yōu)解。
信任根能做什么？
芯片安全的核心是信任根，而信任根的核心則是它所支持的安全功能。這些功能提供了便利性，同時(shí)也在所有的操作階段（如關(guān)機(jī)、上電、實(shí)時(shí)操作以及與外部實(shí)體通信）為SoC產(chǎn)品生命周期管理提供了強(qiáng)有力的保護(hù)，例如：
安全監(jiān)控可以用于SoC的上電和實(shí)時(shí)操作期間，這將確保SoC的各個(gè)組件之間的交互運(yùn)行正常。
安全檢驗(yàn)/驗(yàn)證負(fù)責(zé)借助密碼算法檢驗(yàn)SoC上代碼和/或數(shù)據(jù)的有效性。該檢驗(yàn)操作必須以精細(xì)的操作方式來運(yùn)行，而硬件信任根可以保證這一點(diǎn)。
存儲(chǔ)保護(hù)可以提供一種在SoC上提取明文數(shù)據(jù)并利用加密和驗(yàn)證安全地對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的途徑。對(duì)于設(shè)備綁定而言，這種保護(hù)可以采用設(shè)備唯一密鑰（DUK），數(shù)據(jù)只能由擁有該DUK的設(shè)備成功讀取。
安全通信在成功地完成了驗(yàn)證和密鑰交換協(xié)議之后才能夠進(jìn)行。安全通信通常使用臨時(shí)對(duì)稱會(huì)話密鑰進(jìn)行加密，而在其他情況下，則使用HMAC密鑰進(jìn)行驗(yàn)證。這些密鑰（也包括來自協(xié)議的主臨時(shí)密鑰）是在硬件信任根內(nèi)部生成的，因此受到保護(hù)并且不受任何片上攻擊的影響。
密鑰管理將密鑰資料保存在硬件信任根之內(nèi)。只允許間接訪問這些密鑰，并根據(jù)應(yīng)用層依照權(quán)限和策略進(jìn)行管理。假設(shè)權(quán)限級(jí)別是正確的，密鑰的任何導(dǎo)入都必須經(jīng)過驗(yàn)證，而且密鑰的任何導(dǎo)出都必須進(jìn)行封裝，以確保對(duì)秘密資料的持續(xù)保護(hù)。
誰(shuí)為設(shè)備安全筑起堡壘？
DesignWare? tRoot?硬件安全模塊（HSM）是新思科技高度安全的硬件信任根，它能夠讓互聯(lián)設(shè)備安全地、唯一地識(shí)別和驗(yàn)證自身，以便為遠(yuǎn)程設(shè)備管理和服務(wù)部署創(chuàng)建安全的通道。tRoot的先進(jìn)設(shè)計(jì)能夠解決復(fù)雜的威脅，其方式是在設(shè)備關(guān)機(jī)、啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)以及與其他設(shè)備或云端通信期間保護(hù)設(shè)備。tRoot在整個(gè)設(shè)備生命周期中持續(xù)一貫地提供安全性，為SoC設(shè)計(jì)人員提供功率、尺寸和性能方面的超級(jí)高效的組合。
為了增強(qiáng)安全性，tRoot包含多階段安全引導(dǎo)程序，用于支持驗(yàn)證軟件和數(shù)據(jù)完整性、安全身份驗(yàn)證、安全更新、安全存儲(chǔ)和安全調(diào)試，從而提供設(shè)備自我管理和密鑰管理，以及為基于主機(jī)的應(yīng)用提供必須在ECU上運(yùn)行的服務(wù)的加密編程接口。密碼加速也適用于需要高性能加密的系統(tǒng)。
具有信任根的DesignWare? tRoot?硬件安全模塊
DesignWare? tRoot?HSM包括一個(gè)代碼精簡(jiǎn)的小型處理器、一個(gè)為該處理器安全隔離的限量?jī)?nèi)部RAM，以及一個(gè)用于ECU的外部存儲(chǔ)器，作為tRoot中可信內(nèi)存的安全指令控制器和安全數(shù)據(jù)控制器。它們提供加密機(jī)密性和內(nèi)存內(nèi)容的驗(yàn)證。這些模塊使得tRoot可以檢測(cè)到外部實(shí)體（如流氓程序）何時(shí)試圖篡改或替換內(nèi)存，或?qū)е滤e(cuò)過執(zhí)行或執(zhí)行不正確的指令。tRoot檢測(cè)到意外活動(dòng)時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)換為安全狀態(tài)。
tRoot? HSM包括可以集成隨機(jī)數(shù)生成器的專門接口，使得隨機(jī)數(shù)生成器與系統(tǒng)完全隔離，并且不能由外部程序篡改。
tRoot? HSM還包括通過UART進(jìn)行通信的接口，用于檢測(cè)和響應(yīng)系統(tǒng)級(jí)干擾，包括芯片的過壓/欠壓以及過頻/欠頻操作。設(shè)備標(biāo)識(shí)接口導(dǎo)入存儲(chǔ)在一次性編程存儲(chǔ)器中的密鑰，主機(jī)接口用來與主機(jī)處理器通信。
tRoot? HSM降低了設(shè)計(jì)人員管理產(chǎn)品安全的成本。設(shè)計(jì)人員可以借助新思科技開發(fā)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)知識(shí)，使用新思科技的硬件安全I(xiàn)P來更快地構(gòu)建他們自己的設(shè)計(jì)。
作為一種靈活、高度可配置的軟硬件解決方案，tRoot? HSM還包含一個(gè)重要的硬件安全模組，即可編程的信任根，既能保護(hù)高價(jià)值的嵌入式目標(biāo)，也能讓設(shè)計(jì)人員輕松地將HSM按需調(diào)整，而預(yù)建的 tRoot? Vx HSM系列為完整的嵌入式安全解決方案提供了定義的安全邊界。
事實(shí)上，不只是信任根，作為半導(dǎo)體IP領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者，新思科技提供了一系列高度集成的安全I(xiàn)P解決方案，這些解決方案使用一套通用的基于標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建模塊和安全概念，為移動(dòng)設(shè)備、汽車和數(shù)字家庭、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算市場(chǎng)中的各類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)超高效的芯片設(shè)計(jì)和超高級(jí)別的安全性。
其高度可配置的安全I(xiàn)P解決方案除了信任根還包括內(nèi)容保護(hù)、加密，以及可集成到SoC的安全協(xié)議加速器。這些集成解決方案實(shí)現(xiàn)了許多安全標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，支持機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性、用戶/系統(tǒng)認(rèn)證、不可否認(rèn)性以及身份授權(quán)。
總結(jié)
信息安全是確保汽車質(zhì)量和功能安全的關(guān)鍵。汽車系統(tǒng)必須符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)，因而必須實(shí)施信息安全以確保功能安全不會(huì)被篡改。沒有信息安全，功能安全性或可靠性就無從談起。
因此汽車制造商正在采用更全面的方法來實(shí)現(xiàn)功能安全和信息安全，在硬件方面為汽車SoC設(shè)計(jì)保證安全性，將為聯(lián)網(wǎng)汽車的防御系統(tǒng)豎起堅(jiān)強(qiáng)堡壘。