车载系统加固方法深入浅出(一)

admin 2025年3月24日16:13:48评论8 views字数 4673阅读15分34秒阅读模式

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Android车载系统是基于Android框架开发的,旨在提供丰富的车辆功能和服务。其架构主要包括以下几个部分:

CarAPP:包含OEM和三方开发的应用程序。CarAPI:提供车辆相关的API服务。CarService:系统中与车相关的服务,核心代码位于

packages/services/Car/services 

VehicleHAL:汽车的硬件抽象层,代码位于 

hardware/interface/automotive/vehicle/hardware/libhardware/modules/vehicle/

车载系统加固的技术解决方案,涵盖核心防护技术、实施要点及行业最佳实践,以应对智能网联汽车面临的安全威胁

一、核心技术加固手段

1. 硬件安全加固

物理防护技术 

安全芯片(HSM/TPM):集成硬件安全模块(如英飞凌HSM、NXP Secure Element),实现密钥存储、加密运算与安全启动。  

防拆机制:采用自毁电路(Tamper-Responsive Circuitry),检测到物理入侵时触发数据擦除。  

安全启动链(Secure Boot Chain)

基于硬件信任根(RoT),逐级验证Bootloader→OS→应用的数字签名,阻止未授权固件加载。  

示例:AUTOSAR SecOC模块保障CAN总线消息的完整性与真实性。

2. 车载网络通信安全

CAN总线防护

轻量级加密:通过CANsec协议或AES-128加密关键帧(如ECU控制指令)。  

入侵检测(IDS):部署基于机器学习的IDS(如Arilou Automotive IDPS),识别异常流量(如DoS攻击、报文注入)。  

车载以太网安全

MACsec/IPsec加密:实现二层/三层网络数据加密,防止中间人攻击(MitM)。  

VLAN隔离:划分域控网络(如ADAS域、座舱域),限制跨域访问。

3. 软件与固件防护

操作系统加固

安全内核:使用符合ISO 26262 ASIL-D等级的RTOS(如QNX、Green Hills Integrity)。  

沙箱隔离:通过Hypervisor(如PikeOS)隔离关键功能与非安全应用(如信息娱乐系统)。  

固件安全更新

A/B双分区OTA:确保固件回滚安全,更新过程使用端到端加密(E2EE)。  

代码签名:强制要求所有固件/软件包使用X.509证书签名,禁止未签名代码执行。

4. 数据与隐私保护

端到端加密(E2EE)

车辆与云端通信使用TLS 1.3+协议,敏感数据(如用户身份、地理位置)采用国密SM4/AES-256加密。  

匿名化处理

数据采集时应用差分隐私(Differential Privacy)技术,添加噪声防止用户身份泄露。  

联邦学习(Federated Learning):在本地ECU完成数据训练,仅上传模型参数至云端。

5. 身份认证与访问控制

多因素认证(MFA) 

车辆远程控制需结合生物识别(如指纹、Face ID)+ 硬件令牌(如YubiKey)。 

动态权限管理

基于角色的访问控制(RBAC),限制第三方应用对车辆控制接口(如刹车、转向)的调用权限。

二、实施流程与工具

1. 安全开发流程

威胁建模(TARA)

依据ISO 21434标准,识别车载系统攻击面(如OBD-II接口、蓝牙协议栈),评估风险等级。  

代码安全审计

使用静态分析工具(如Klocwork、Coverity)检测代码漏洞(如缓冲区溢出、内存泄漏)。  

渗透测试工具:CANalyze、CANToolz模拟CAN总线攻击,验证防护有效性。

2. 供应链安全管理

SBOM(软件物料清单)

追踪所有软件组件(包括开源库)的版本与漏洞(如Log4j),确保合规性。

硬件供应链审计

对芯片供应商进行安全认证(如ISO/SAE 21434),防止硬件木马植入。

三、行业合规与标准

法规遵循

UNECE R155:强制要求车辆具备网络安全管理系统(CSMS)及OTA安全升级能力。  

GDPR/CCPA:用户数据采集需明示同意,支持“数据可删除”功能。  

认证标准

ISO 21434:覆盖车辆全生命周期的网络安全风险管理。  

Common Criteria EAL4+:对车载安全芯片进行国际通用认证。

四、典型应用案例

1. 特斯拉防御体系

安全启动链 + 端到端加密OTA,抵御针对Autopilot的固件篡改攻击。  

2. 博世车载防火墙 

部署以太网防火墙(如ESCRYPT CycurGATE),实现车载网络域隔离与流量过滤。  

3. 华为MDC智能驾驶平台

基于可信执行环境(TEE)保护AI模型数据,防止ADAS算法泄露。

五、未来挑战与趋势

量子安全加密:研发抗量子攻击算法(如NTRU、

Lattice-based Cryptography),应对未来算力威胁。

AI对抗防御:针对自动驾驶感知系统的对抗样本攻击(如交通标志篡改),部署异常检测模型。

边缘-云协同安全:通过车载边缘计算(如NVIDIA DRIVE)实现本地实时威胁响应,降低云端延迟。

通过上述技术方案,可构建覆盖“端-管-云”的全链路车载安全防护体系,确保车辆在智能化、网联化进程中的功能安全与数据隐私。实际落地需结合车企具体架构,分阶段实施并持续优化。

车载系统加固技术方案

一、方案背景

随着汽车智能化和网联化的快速发展,车载系统面临日益严峻的安全威胁。恶意软件入侵、网络攻击等安全事件频发,可能导致车辆操控异常、用户信息泄露等严重后果。因此,对车载系统进行加固,提升其安全性和稳定性,成为保障车辆安全运行和用户隐私的关键。

二、加固目标

1. 增强车载系统抵御外部攻击和恶意软件入侵的能力。

2. 防止敏感数据泄露,确保用户隐私安全。

3. 提高系统的稳定性和可靠性,减少因安全问题导致的系统故障。

三、车载系统安全现状分析

1. 软件漏洞风险:车载系统软件存在大量代码,难免存在未被发现的漏洞,如缓冲区溢出、SQL 注入等,易被攻击者利用。

2. 网络通信安全隐患:车联网环境下,车辆与外部网络、其他车辆之间频繁通信,通信协议可能存在安全缺陷,数据传输易被窃听、篡改。

3. 物理安全风险:车辆在使用过程中可能遭受物理攻击,如非法拆卸车载设备,获取内部敏感信息。

四、技术方案

(一)操作系统加固

1. 内核安全强化:采用安全增强型内核,如SELinux(Security - Enhanced Linux),通过强制访问控制(MAC)机制,严格限制进程对系统资源的访问权限,降低恶意软件利用内核漏洞的风险。

2. 系统更新管理:建立完善的系统更新机制,及时获取并安装操作系统和应用程序的安全补丁。利用OTA(Over - The - Air)技术,实现远程更新,确保车辆在行驶过程中也能保持系统的安全性。

3. 应用程序隔离:利用容器技术,将不同的车载应用程序运行在独立的容器环境中,限制应用之间的相互访问,防止恶意应用通过进程间通信获取其他应用的敏感信息。

(二)网络安全防护

1. 防火墙部署:在车载网络与外部网络之间部署防火墙,对进出车辆的网络流量进行过滤。根据预设的安全策略,阻止未经授权的网络连接和恶意流量,如拒绝外部对车载系统特定端口的非法访问。

2. 入侵检测与防御系统(IDS/IPS):安装IDS/IPS设备,实时监测车载网络流量,及时发现并阻止入侵行为。通过分析网络流量特征,识别常见的攻击模式,如DDoS攻击、端口扫描等,并采取相应的防御措施,如流量限制、阻断连接等。

3. 加密通信:采用SSL/TLS等加密协议,对车辆与外部网络、其他车辆之间的数据传输进行加密,确保数据在传输过程中的保密性和完整性。对车内网络通信也进行适当加密,防止车内设备之间的数据被窃取或篡改。

(三)数据安全保护

1. 数据加密存储:对车载系统中的敏感数据,如用户个人信息、车辆行驶数据等,采用AES(Advanced Encryption Standard)等加密算法进行加密存储。只有授权用户通过正确的密钥才能访问和解密数据,有效防止数据在存储过程中被泄露。

2. 访问控制:建立严格的数据访问控制机制,根据用户角色和权限,限制对数据的访问。例如,普通用户只能访问与自己相关的部分数据,而管理员具有更高的权限。采用RBAC(Role - Based Access Control)模型,实现对用户权限的精细化管理。

3. 数据备份与恢复:定期对车载系统中的重要数据进行备份,并将备份数据存储在安全的位置。在数据丢失或损坏时,能够及时恢复数据,确保车辆的正常运行和用户数据的完整性。

(四)物理安全防护

1. 设备防拆保护:在车载设备上安装防拆传感器,当设备被非法拆卸时,传感器触发报警信号,并采取相应的安全措施,如锁定设备、清除敏感数据等,防止设备被破解和数据被窃取。

2. 硬件加密模块:采用硬件加密模块(HSM,Hardware Security Module),对密钥等敏感信息进行硬件级别的加密存储和管理。硬件加密模块具有较高的安全性,能够有效抵御物理攻击和破解。

五、实施计划

1. 需求分析与方案设计阶段(第1 - 2周):与汽车制造商、相关安全专家进行沟通,深入了解车载系统的安全需求,制定详细的加固技术方案。

2. 技术研发与测试阶段(第3 - 8周):根据技术方案,开展各项加固技术的研发工作,包括操作系统内核优化、网络安全防护设备开发、数据加密算法实现等。同时,进行全面的测试工作,包括功能测试、性能测试、安全测试等,确保加固措施的有效性和稳定性。

3. 集成与部署阶段(第9 - 10周):将研发完成的加固技术集成到车载系统中,并在实际车辆上进行部署和测试。对部署过程中出现的问题及时进行调整和优化。

4. 验收与维护阶段(第11周及以后):组织相关人员对车载系统加固效果进行验收,确保满足安全需求。建立长期的维护机制,定期对车载系统进行安全评估和升级,及时应对新出现的安全威胁。

车载系统加固方法深入浅出(一)

六、效果评估

1. 安全指标评估:定期进行安全漏洞扫描和渗透测试,评估车载系统加固后漏洞数量的减少情况和抵御攻击的能力。例如,在加固前,系统可能存在10个高危漏洞,加固后高危漏洞数量降低至1 - 2个。

2. 性能指标评估:监测车载系统加固前后的性能变化,包括系统响应时间、网络传输速度、设备功耗等。确保加固措施对系统性能的影响在可接受范围内,如系统响应时间增加不超过10%。

3. 用户体验评估:通过用户反馈和实际使用情况调查,了解用户对车载系统加固后使用体验的满意度。确保加固措施不会给用户带来明显的不便,如操作流程的改变不影响用户正常使用车辆功能。

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原文始发于微信公众号(哆啦安全):车载系统加固方法深入浅出(一)

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