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新一代MCU如何提升车联网汽车安全性
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2017-11-20
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汽车高级驾驶辅助系统（ADAS）涉及ABS防抱死制动、安全气囊、刹车控制、转向控制、引擎控制、巡航控制、启停、自动泊车、集成导航（GPS与Gallileo）等等，随着这一系统的被引入，汽车电子生态系统正在变得更加互连且更为复杂。但与此同时，汽车电子器件也取代了很多的琐碎功能，如车灯控制、空调、电动车窗、引擎启动、车门开启、可调及加热座椅等等。
一般来说，车内的每个功能都由一个网络微控制器（MCU）来管理，这些MCU使用相同的通信总线来交换数据与信息，包括面向动力传动、底盘与车身电子功能的CAN、FlexRay或LIN总线，以及用于娱乐信息系统的MOST光纤网络和以太网。
从纯粹的机械环境发展到复杂的电子环境，尽管从舒适性以及驾驶员和乘客的主动与被动安防方面来看，确实增加了许多附加价值，但同时，由于这些引擎控制单元（ECU）彼此互连，也引发了隐私与数据可靠性方面的重大安全问题。例如，几十年前，CAN总线的设计初衷并没有要求其具有高度的安全性，实际上，车内通信总线内部的任何CAN信息都会发送给系统的其它组成部分，而且不支持任何授权、鉴别和加密协议。现代汽车使用CAN总线交换数据，用来开启车门和启动引擎，这些信息在车内的ECU与电子钥匙内部的ECU之间交换。如果该系统遭到损害，窃贼就能轻易地偷走汽车，而且“黑客”也可以访问车内GPS来查看汽车常去的地方，从中探知司机在哪里，什么时候汽车无人看管。
此外，用于实现电邮、SMS、视频流、视频电话等互联网移动功能的蓝牙、GPRS或UMTS，也扩大了“黑客”的攻击面，他们可以通过远程访问，侵入任何通信和驾驶系统，或者插入恶意软件来窃取各种数据，如汽车的实时位置、经常使用的路线和完整的对话等。
车载硬件安全架构
顾名思义，“开放系统”是暴露的，它面临通过多种方式实施各类攻击的可能性正在持续增加。汽车车身内部与外部通信网络的不断发展，正在迅速挑战汽车电子本身的安全防护能力。
迄今为止，由于最普遍使用的传输总线CAN的内部弱点，人们一直从软件应用的角度来研究“攻击面”。但现在，行业内开始把注意力转向硬件架构，以及应该如何“密封”ECU使其难以渗透并避免受到非法操纵，例如未经授权的安装、恶意软件上载、“木马”软件以及虚假升级等，或者至少能够限制非法访问并留下确凿的篡改证据。
正因为如此，通过硅器件厂商与一家知名汽车OEM厂商的合作，开发出了面向汽车功能的新一代MCU.这类四核微控制器利用专门的安全内核，即HSM（硬件安全模块），提供安全与防护功能，HSM内部包含系统安全配置、安全启动、外部访问保护、闪存保护、加密功能和寿命结束保护等。
图1嵌入ECU内部的HSM硬件安全模块
如图2所示，HSM模块嵌入在ECU内部，绝对独立于其它与内存和外设访问相关的内核，数据和代码都有专用的闪存扇区，而且严格限于预留访问。
一般来说，车内的每个功能都由一个网络微控制器（MCU）来管理，这些MCU使用相同的通信总线来交换数据与信息，包括面向动力传动、底盘与车身电子功能的CAN、FlexRay或LIN总线，以及用于娱乐信息系统的MOST光纤网络和以太网。
从纯粹的机械环境发展到复杂的电子环境，尽管从舒适性以及驾驶员和乘客的主动与被动安防方面来看，确实增加了许多附加价值，但同时，由于这些引擎控制单元（ECU）彼此互连，也引发了隐私与数据可靠性方面的重大安全问题。例如，几十年前，CAN总线的设计初衷并没有要求其具有高度的安全性，实际上，车内通信总线内部的任何CAN信息都会发送给系统的其它组成部分，而且不支持任何授权、鉴别和加密协议。现代汽车使用CAN总线交换数据，用来开启车门和启动引擎，这些信息在车内的ECU与电子钥匙内部的ECU之间交换。如果该系统遭到损害，窃贼就能轻易地偷走汽车，而且“黑客”也可以访问车内GPS来查看汽车常去的地方，从中探知司机在哪里，什么时候汽车无人看管。
此外，用于实现电邮、SMS、视频流、视频电话等互联网移动功能的蓝牙、GPRS或UMTS，也扩大了“黑客”的攻击面，他们可以通过远程访问，侵入任何通信和驾驶系统，或者插入恶意软件来窃取各种数据，如汽车的实时位置、经常使用的路线和完整的对话等。
车载硬件安全架构
顾名思义，“开放系统”是暴露的，它面临通过多种方式实施各类攻击的可能性正在持续增加。汽车车身内部与外部通信网络的不断发展，正在迅速挑战汽车电子本身的安全防护能力。
迄今为止，由于最普遍使用的传输总线CAN的内部弱点，人们一直从软件应用的角度来研究“攻击面”。但现在，行业内开始把注意力转向硬件架构，以及应该如何“密封”ECU使其难以渗透并避免受到非法操纵，例如未经授权的安装、恶意软件上载、“木马”软件以及虚假升级等，或者至少能够限制非法访问并留下确凿的篡改证据。
正因为如此，通过硅器件厂商与一家知名汽车OEM厂商的合作，开发出了面向汽车功能的新一代MCU.这类四核微控制器利用专门的安全内核，即HSM（硬件安全模块），提供安全与防护功能，HSM内部包含系统安全配置、安全启动、外部访问保护、闪存保护、加密功能和寿命结束保护等。
图1嵌入ECU内部的HSM硬件安全模块
如图2所示，HSM模块嵌入在ECU内部，绝对独立于其它与内存和外设访问相关的内核，数据和代码都有专用的闪存扇区，而且严格限于预留访问。
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