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隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化和智能化，汽車不再孤立，越來越多地融入到互聯(lián)網(wǎng)中。在這同時(shí)，汽車也慢慢成為潛在的網(wǎng)絡(luò)攻擊目標(biāo)，汽車的網(wǎng)絡(luò)安全已成為汽車安全的基礎(chǔ)，受到越來越多的關(guān)注和重視。AUTOSAR作為目前全球范圍普遍認(rèn)可的汽車嵌入式軟件架構(gòu)，已經(jīng)集成的相關(guān)信息安全模塊對實(shí)現(xiàn)信息安全需求有著充分的支持，例如保護(hù)車內(nèi)通信或保護(hù)機(jī)密數(shù)據(jù)。由于CP AUTOSAR 和AP AUTOSAR 的體系結(jié)構(gòu)不同，目前信息安全模塊的相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)也存在差異。

(資料圖片)

1. SecOC

在車載網(wǎng)絡(luò)中，CAN 總線作為常用的通訊總線之一，其大部分?jǐn)?shù)據(jù)是以明文方式廣播發(fā)送且無認(rèn)證接收，這種方案具有低成本、高性能的優(yōu)勢。但是隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化、智能化的業(yè)務(wù)需要，數(shù)據(jù)安全性越來越被重視。傳統(tǒng)的針對報(bào)文添加RollingCounter 和 Checksum 信息的方法，實(shí)現(xiàn)的安全性十分有限，也容易被逆向破解，進(jìn)而可以偽造報(bào)文控制車輛。

SecOC 是在AUTOSAR 軟件包中添加的信息安全組件，主要增加了加解密運(yùn)算、密鑰管理、新鮮值管理和分發(fā)等一系列的功能和新要求。該模塊的主要作用是為總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)提供身份驗(yàn)證，它可以有效地檢測出數(shù)據(jù)回放、欺騙以及篡改等攻擊。

圖4.1-1消息認(rèn)證和新鮮度驗(yàn)證流程

在SecOC 標(biāo)準(zhǔn)中，AUTOSAR 主要基于MAC 的身份驗(yàn)證和Freshness 的防重放攻擊，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性校驗(yàn)。首先MAC（Message Authentication Code）是保障信息完整性和認(rèn)證的密碼學(xué)方法之一，其中CMAC（Cipher based MAC）一般用于對稱加密，整車廠可在車輛下線刷寫程序時(shí)靜態(tài)分配密鑰，也可選擇使用云端服務(wù)器動態(tài)地給車輛分配密鑰）是車載總線加密認(rèn)證常用方案。MAC 的作用不是防止有效數(shù)據(jù)被泄露，而是為了保護(hù)數(shù)據(jù)不會被攻擊方篡改，即完成數(shù)據(jù)來源的認(rèn)證。如需保護(hù)通信數(shù)據(jù)不被攻擊方監(jiān)聽，則報(bào)文的有效數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行額外的加密。

為了降低重復(fù)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，則需要在Secured I-PDU 中加入新鮮度值，F(xiàn)reshness Value 是一個(gè)根據(jù)一定邏輯不斷更新的數(shù)值，F(xiàn)reshness Value 的更新方法多種多樣，AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)將基于計(jì)數(shù)器或基于時(shí)間的新鮮度值作為典型選項(xiàng)。

在CP AUTOSAR 平臺，SecOC 模塊依賴于PduR 的API 和功能，提供了PDU Router 所需的上下兩層API（upper and lower layer API）功能。依賴于由CSM 模塊在AUTOSAR 中提供的加密算法。SecOC 模塊需要API 函數(shù)來生成和驗(yàn)證加密簽名（Cryptographic Signatures）或消息驗(yàn)證碼（MessageAuthentication Codes）。為RTE 提供具有管理功能的API 作為服務(wù)接口進(jìn)行調(diào)用。

SecOC 通信協(xié)議特性同樣適用于AP AUTOSAR 平臺標(biāo)準(zhǔn)中，其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)與CP AUTOSAR平臺SecOC 功能互操作性，尤其適用于使用 UDP 多播的消息場景（SecOC 是目前唯一支持的協(xié)議）和與CP AUTOSAR 之間基于信號的網(wǎng)絡(luò)綁定的安全通信場景。

圖4.1-2 AP AUTOSAR通信管理中的SecOC

為了實(shí)現(xiàn)與CP AUTOSAR 平臺的互操作性，SecOC 同樣應(yīng)用于Adaptive CM 中。認(rèn)證信息包括認(rèn)證器（例如，消息認(rèn)證碼）和可選的新鮮度值。為了保持與CP AUTOSAR 平臺的互操作性并提供可選的新鮮度值管理功能，AP AUTOSAR CM 將依賴于可插入的新鮮度值管理庫。該庫將提供新鮮度值管理相關(guān)的API，包含CP AUTOSAR 平臺關(guān)于Freshness Management 客戶端、服務(wù)端接口的副本以及調(diào)用定義的相關(guān)功能。

SecOC 的核心思想在于通信認(rèn)證，但是不涉及報(bào)文加密。雖然偽造報(bào)文的難度已經(jīng)大大提升了，但是在通信過程中采用明文傳輸，依舊有一定的風(fēng)險(xiǎn)；認(rèn)證信息的強(qiáng)度和信息長度相關(guān)，通信認(rèn)證方案會加大報(bào)文負(fù)載（傳統(tǒng)CAN 報(bào)文的負(fù)載只用8-64 個(gè)字節(jié)），從而導(dǎo)致負(fù)載率提升，通信實(shí)時(shí)性下降，可能使得正常功能受到影響，應(yīng)考慮信息安全強(qiáng)度與通信實(shí)時(shí)性的相互平衡；MAC 技術(shù)應(yīng)考慮對稱密鑰的管理和共享的問題，目前大部分MCU 是沒有安全功能的，對稱密鑰也是明文保存在系統(tǒng)或者內(nèi)存中。共享該密鑰時(shí)采用明文通信，這是非常不安全的。但MCU 的計(jì)算能力和存儲空間是有限的，采用了安全機(jī)制以后，必然占用很大的資源消耗，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以保障業(yè)務(wù)與安全機(jī)制能夠正常運(yùn)行；SecOC 用于保證安全通信，必然涉及密鑰（key）的管理，應(yīng)考慮灌裝、更新和維護(hù)該key, 同時(shí)還需考慮換件后key 的一致性。

2. TLS

TLS（Transport Layer Security）作為傳輸層的中堅(jiān)力量，可以支撐上層的SOME/IP、MQTT 和HTTP 等協(xié)議。不但可以用于V2X 的安全通訊，也可以用于車內(nèi)通訊節(jié)點(diǎn)之間的安全通訊。當(dāng)然像T-BOX等可以與車外節(jié)點(diǎn)通訊的節(jié)點(diǎn)來說，其安全性要求更高，可以應(yīng)用更加完整的廣義TLS，既安全，又靈活。而車內(nèi)之間一般IP 地址、端口、服務(wù)接口等都固定，安全性要求也不如T-BOX 高，則可以應(yīng)用廣義TLS中的預(yù)共享密鑰（TLS_PSK）等套件，既高效，又穩(wěn)定。

TLS 屬于工作在傳輸層的協(xié)議，它介于傳輸層底層協(xié)議和上層應(yīng)用協(xié)議之間。而以太網(wǎng)的傳輸層主要有兩大底層協(xié)議：TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。二者各有特點(diǎn)，互為補(bǔ)充。不管在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)上，還是車載以太網(wǎng)上，兩者都是常見的傳輸層底層協(xié)議。不同的傳輸層底層協(xié)議實(shí)際上對應(yīng)著不同的傳輸層安全保護(hù)協(xié)議，采用TCP 傳輸?shù)?，就用TLS 保護(hù)。采用UDP 傳輸?shù)模陀肈TLS 保護(hù)。DTLS 的全稱是Datagram Transport LayerSecurity，比TLS 多出來的“D” ，指的就是UDP 中的“D” 。TLS 和DTLS 各有不同的版本，目前主流支持的還是1.2 和1.3版本。

AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)基于Ethernet 架構(gòu)同時(shí)提供了ISO DoIP 的解決方案。DoIP 全稱是Diagnostic OverIP，顧名思義就是基于IP 的診斷。DoIP 具有處理大量數(shù)據(jù)、節(jié)省重編程時(shí)間、方便接入IT 設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)通信靈活使用等優(yōu)勢。普通的DoIP 是基于TCP 進(jìn)行診斷通信，在ISO 13400-2 2019 版本中定義了安全的DoIP 會話，即基于TLS 進(jìn)行診斷通信。

DoIP server 協(xié)議棧會根據(jù)DoIP client 實(shí)體的請求，確定使用TCP 還是TLS 進(jìn)行診斷信息的傳輸。TLS 允許在Client DoIP 實(shí)體和Server DoIP 實(shí)體之間建立經(jīng)過身份認(rèn)證和加密的通信通道，Client DoIP實(shí)體身份的驗(yàn)證可以在診斷應(yīng)用層中實(shí)現(xiàn)，例如ISO 14229 中定義的0x29 服務(wù)。

TLS 技術(shù)仍有自身的技術(shù)局限性。大部分控制器都是采用了MCU，計(jì)算能力和存儲空間都是有限的，采用了安全機(jī)制，例如加解密算法、消息摘要算法、簽名驗(yàn)簽算法等，必然占用很大的資源消耗，應(yīng)考慮在不影響正常功能的情況下安全策略能夠正常實(shí)施。SSL/TLS 采用安全認(rèn)證的方式來識別對方身份，需要提前灌裝安全證書，如果控制器進(jìn)行換件，應(yīng)保證證書的一致性，讓新的控制器能夠進(jìn)行身份的合法驗(yàn)證，從而正常通信。在實(shí)際應(yīng)用場景中，大部分控制器可能沒有安全存儲環(huán)境（SE 或者HSM 等），應(yīng)考慮保證證書和私鑰的安全存儲。在采用TLS 進(jìn)行安全認(rèn)證通信中，必然會降低通信的效率，應(yīng)考慮通信的實(shí)時(shí)性。安全技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)會帶來一些資源消耗，產(chǎn)生一定的局限性。應(yīng)當(dāng)在滿足汽車信息安全相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的原則下，技術(shù)手段在不影響控制器正常運(yùn)行的前提下，進(jìn)行方案選型完成集成部署，如果內(nèi)部安全通信技術(shù)手段消耗過多的控制器資源并影響了正常業(yè)務(wù)運(yùn)行，應(yīng)適當(dāng)降低安全等級，必須同時(shí)兼顧控制器運(yùn)行和內(nèi)部安全通信。

隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，以太網(wǎng)通訊已經(jīng)在車內(nèi)通訊及車聯(lián)網(wǎng)普及，TLS 和DTLS 也更多地出現(xiàn)在汽車行業(yè)的視野里。AUTOSAR 在CP 和AP 中也加入了TLS 和DTLS 的規(guī)范。從AUTOSAR CP 4.4 標(biāo)準(zhǔn)開始就明確了支持1.2 和1.3 版本，優(yōu)先選擇1.3 版本。AP R21-11 中只描述了1.2 版本，但相信將來版本也會加上1.3 版本。

3. IPsec

IPsec（Internet Protocol Security）是網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，運(yùn)行在OSI 模型的第三層（Internet Protocol，IP 層），在VPN（Virtual Private Network）應(yīng)用很廣泛。IPsec 在IP 層對報(bào)文提供數(shù)據(jù)機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)來源認(rèn)證、防重放等安全服務(wù)，定義了如何在IP 數(shù)據(jù)包中增加字段來保證IP 包的完整性、私有性和真實(shí)性，以及如何加密數(shù)據(jù)包。

圖4.1-3 IPsec協(xié)議及組件功能

IPsec 提供了兩種安全機(jī)制：認(rèn)證和加密。認(rèn)證機(jī)制使IP 通信的數(shù)據(jù)接收方能夠確認(rèn)數(shù)據(jù)發(fā)送方的真實(shí)身份以及數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否遭篡改。加密機(jī)制通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算來保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性，以防數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊聽。

IPsec 的安全體系由驗(yàn)證頭協(xié)議（Authentication Header，AH）、安全封裝協(xié)議（EncapsulatingSecurity Payload ，ESP）及安全聯(lián)盟（Security Association，SA）三部分組成。AH 是認(rèn)證頭協(xié)議（IP協(xié)議號為51），主要提供的功能有數(shù)據(jù)源驗(yàn)證、數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)和防報(bào)文重放功能，可選擇的散列算法有MD5（Message Digest ），SHA1（Secure Hash Algorithm）等。ESP 是報(bào)文安全封裝協(xié)議（IP 協(xié)議號為50），ESP 將需要保護(hù)的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后再封裝到IP 包中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的完整性、真實(shí)性和私有性?？蛇x擇的加密算法有DES，3DES，AES 等。SA（Security Association）是IPsec 的基礎(chǔ)，也是IPsec的本質(zhì)，IPsec 對數(shù)據(jù)流提供的安全服務(wù)通過SA 來實(shí)現(xiàn)，它包括協(xié)議、算法、密鑰等內(nèi)容。IPsec 有隧道（tunnel）和傳輸（transport）兩種運(yùn)行模式，運(yùn)行模式和安全體系中的AH 及ESP 組合形成4 種情況：隧道模式+AH、隧道模式+ESP、傳輸模式+AH 以及傳輸模式+ESP。

AUTOSAR CP R19-11 標(biāo)準(zhǔn)在TCP/IP 模塊加入IPsec 相關(guān)功能介紹，并對功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了條件約束，目前只支持IPsec 運(yùn)輸運(yùn)行模式，隧道運(yùn)行模式、IPv6 和多點(diǎn)傳播都暫不支持。并規(guī)定了其他模塊可執(zhí)行的操作內(nèi)容，KeyM 模塊可為IPsec 子模塊提供證書處理，CSM 允許執(zhí)行IPsec 子模塊所使用的加密作業(yè)和密鑰操作。

AUTOSAR AP 中IPsec 協(xié)議實(shí)施的目標(biāo)是在車載IP 網(wǎng)絡(luò)中提供安全的通信通道。在 AUTOSAR 自適應(yīng)平臺中實(shí)施IPsec 將為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信提供保密性、完整性或兩者兼?zhèn)涞倪x項(xiàng)。IPsec 作為標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議提供了安全通信的手段，同時(shí)支持多供應(yīng)商堆?；ゲ僮餍浴Ｗ赃m應(yīng)平臺沒有為電子控制單元指定任何操作系統(tǒng)，因此是IPsec 功能最好的實(shí)踐方式。

4. Crypto Stack

為了汽車軟件提供統(tǒng)一的安全加密/ 解密接口，AUTOSAR 在4.3 版本推出Crypto Stack 模塊。Crypto Stack 是AUTOSAR 架構(gòu)體系中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)加密保護(hù)和密鑰管理的模塊，由Crypto Service Manager,Crypto Interface, Crypto Driver 三個(gè)部分組成，為應(yīng)用程序和系統(tǒng)服務(wù)提供了標(biāo)準(zhǔn)化的密碼服務(wù)接口。密碼服務(wù)可以是哈希計(jì)算，非對稱簽名驗(yàn)證，對稱加密等。其主要應(yīng)用于ECU 通信加密、SecurityAccess 流程保護(hù)和KEY 的管理等使用場景。

CSM(Crypto Service Manager）是加密服務(wù)管理器，位于AUTOSAR 的SYS 模塊最高層的服務(wù)層。服務(wù)層是基礎(chǔ)軟件的最高層，它的任務(wù)是為應(yīng)用軟件和基本軟件模塊提供基本服務(wù)，即為應(yīng)用軟件和基本軟件模塊提供最相關(guān)的功能。CSM 基于一個(gè)依賴于軟件庫或硬件模塊的加密驅(qū)動程序來提供加密功能的服務(wù)，也可以使用多個(gè)加密驅(qū)動程序的混合設(shè)置。CSM 通過CryIf(Crypto Interface）訪問不同的加密驅(qū)動程序。

圖4.1-4 CSM和鄰近模塊的關(guān)系

CSM 作為服務(wù)層，為SWC 或BSW 提供加密操作的接口。CSM 的主要任務(wù)是對服務(wù)進(jìn)行調(diào)度和排序，并調(diào)用加密接口（CryIf）進(jìn)行進(jìn)一步操作。CryIf 將請求調(diào)度到加密驅(qū)動程序及其靜態(tài)分配給該服務(wù)的加密驅(qū)動程序?qū)ο?。CSM 使用基元（CsmPrimitives，已配置加密算法的實(shí)例）的靜態(tài)配置來定義加密操作。然后將這樣的基元分配給Job(Job 是配置過的CsmJob，指的是密鑰、密碼原語和參考信道），該配置決定進(jìn)一步的屬性，如優(yōu)先級、異步或同步執(zhí)行以及程序執(zhí)行中應(yīng)使用的密鑰。需要注意的是，密鑰總是位于加密驅(qū)動程序本身中，CSM 只使用對它的引用。

密鑰和基元的分離允許加密操作和密鑰管理API 分離。這使得應(yīng)用程序可以專注于所需的加密操作，如MAC 計(jì)算和驗(yàn)證，而密鑰管理器則在配置設(shè)置期間提供密鑰。

CSM的API大致可以分為兩類：直接AP（I 主要用于密鑰管理）和基于Job的AP（I 主要用于加密操作）（見下圖）直接API 與CryIf 和Crypto Driver 中的函數(shù)有直接對應(yīng)關(guān)系，這些函數(shù)只能同步調(diào)用，CSM將把參數(shù)從應(yīng)用程序直接傳遞給函數(shù)調(diào)用。基于Job 的API 使用一個(gè)Job 結(jié)構(gòu)，即Crypto_JobType，它包含靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)以及對結(jié)構(gòu)的引用，為執(zhí)行該Job 的加密驅(qū)動程序提供所有必要的信息，使用Job 的每個(gè)服務(wù)都將使用此結(jié)構(gòu)。服務(wù)的所有必要參數(shù)將由CSM 打包到結(jié)構(gòu)的元素中，然后調(diào)用CryIf，然后調(diào)用配置好的Crypto Driver。

圖4.1-5 CSM、CryIf和Crypto的Job API和直接API調(diào)用樹

Job 可以同步運(yùn)行，也可以異步運(yùn)行，這取決于靜態(tài)配置。加密服務(wù)信息、加密算法族和模式的參數(shù)決定了加密驅(qū)動程序中要執(zhí)行的確切的加密算法。

CryIf（Crypto Interface）是加密接口模塊，位于BSW（Basic SoftWare）的抽象層。CryIf 模塊提供了唯一的接口來管理不同的加密硬件和軟件解決方案，如 HSM、SHE 或基于軟件的 CDD。

圖4.1-6 AUTOSAR Layered View with Crypto-Interface

CryDrv 有如下兩種實(shí)現(xiàn)方式：

1. Crypto（HW based）：硬件加密模塊的驅(qū)動程序，用于控制HSM（Hardware Security Module）或SHE（Security Hardware Extensions），和具體芯片有關(guān)。

2. Crypto（SW based）：基于軟件的CDDs（Complex Device Drivers） 實(shí)現(xiàn)的加密算法， 如AES-128 等算法。

基于以上兩種不同的實(shí)現(xiàn)方式，CryIf 模塊提供了唯一的接口來管理不同的加密硬件和軟件解決方案。因此，基于 CryIf 維護(hù)的映射方案，CSM 模塊可以使用多個(gè)底層的Crypto HW 以及 Crypto SW 解決方案。此外，CryIf 還確保了對加密服務(wù)的并發(fā)訪問，從而能夠同時(shí)處理多個(gè)加密任務(wù)。

與CP AUTOSAR 不同，AUTOSAR 自適應(yīng)平臺支持用于通用加密操作和安全密鑰管理的API。該API 支持在運(yùn)行時(shí)動態(tài)生成密鑰和加密作業(yè)，以及對數(shù)據(jù)流進(jìn)行操作。API 實(shí)現(xiàn)可以引用一個(gè)中央單元（加密服務(wù)管理器）來實(shí)現(xiàn)平臺級任務(wù)，例如跨應(yīng)用程序一致地進(jìn)行訪問控制和證書存儲。該實(shí)現(xiàn)還可以使用加密服務(wù)管理器來協(xié)調(diào)功能到加密驅(qū)動程序的卸載，例如硬件安全模塊（HSM）。為了在潛在的應(yīng)用程序受損的情況下支持密鑰的安全遠(yuǎn)程管理，Crypto Stack 集成了密鑰管理體系結(jié)構(gòu)，其中密鑰和相關(guān)數(shù)據(jù)以端到端的保護(hù)形式進(jìn)行管理。密鑰可以基于現(xiàn)有的供應(yīng)密鑰以受信任的方式引入系統(tǒng)，也可以通過本地密鑰生成以不受信任的方式引入系統(tǒng)。

5. IAM

車內(nèi)信息娛樂應(yīng)用程序由于與外界互聯(lián)網(wǎng)相連，因此被入侵的風(fēng)險(xiǎn)很高，像這類應(yīng)用程序在設(shè)計(jì)時(shí)一定是不被允許使用車身控制相關(guān)服務(wù)的。例如信息娛樂系統(tǒng)被外界攻擊，然后被遠(yuǎn)程控制去使用制動服務(wù)，為了保障安全，必須要阻止這種信息娛樂應(yīng)用程序?qū)χ苿臃?wù)訪問的任何嘗試。

日益增長的信息安全需求驅(qū)動了身份和訪問管理（IAM）的概念，因?yàn)锳UTOSAR Adaptive 平臺需要和應(yīng)用程序建立健壯和良好定義的信任關(guān)系。IAM 為Adaptive 應(yīng)用程序引入了特權(quán)分離，并針對攻擊時(shí)的特權(quán)升級提供了保護(hù)。另外，在部署期間，IAM 能夠使集成者提前驗(yàn)證Adaptive 應(yīng)用程序要求的資源訪問權(quán)限。IAM 為來自適應(yīng)應(yīng)用程序?qū)Ψ?wù)接口，Adaptive 平臺基礎(chǔ)功能簇和相關(guān)模型資源的的請求提供了訪問控制框架。

IAM 框架為AUTOSAR Adaptive 平臺堆棧和Adaptive 應(yīng)用程序的開發(fā)人員提供了一種機(jī)制，這種機(jī)制用于對每個(gè)應(yīng)用程序的意圖進(jìn)行建模，根據(jù)訪問請求提供訪問控制決策，并執(zhí)行控制訪問。IAM 側(cè)重于提供方法來限制Adaptive 應(yīng)用程序?qū)daptive 平臺基礎(chǔ)接口、服務(wù)接口與功能集群相關(guān)的明確資源接口( 例如KeySlots) 的訪問。特別對系統(tǒng)資源( 如CPU 或RAM) 的強(qiáng)制配額不包括在IAM 中。

在運(yùn)行期間，IAM 的進(jìn)程對Adptive 應(yīng)用程序是透明的，除非請求被拒絕并發(fā)出通知。遠(yuǎn)程Adaptive平臺提供的服務(wù)實(shí)例請求由IAM 覆蓋的，傳入請求的PDPs 必須由Adaptive 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。

該框架旨在運(yùn)行期間執(zhí)行對AUTOSAR 資源的訪問控制。假設(shè)Adaptive 應(yīng)用程序?qū)⒃趩訒r(shí)進(jìn)行身份驗(yàn)證，并且現(xiàn)有受保護(hù)的運(yùn)行時(shí)環(huán)境確保Adaptive 應(yīng)用程序被正確隔離，并且防止它們的特權(quán)升級( 例如繞過訪問控制)。

考慮一個(gè)簡單的應(yīng)用場景，對于訪問權(quán)限的描述，通?？梢杂靡粋€(gè)訪問權(quán)限矩陣來表示：

圖4.1-7 訪問權(quán)限矩陣

訪問權(quán)限矩陣顯示的是訪問主體和訪問客體之間的訪問權(quán)限。所謂訪問主體，是指一個(gè)想要獲得其他服務(wù)訪問權(quán)限的對象，通常是指系統(tǒng)中的一個(gè)進(jìn)程；所謂訪問客體，是指應(yīng)當(dāng)授權(quán)被訪問的對象，通常它可以是指系統(tǒng)中的一個(gè)進(jìn)程也可以是系統(tǒng)中的其他資源。

訪問權(quán)限相關(guān)的信息需要以清單文件的形式部署在系統(tǒng)中。對于這份清單文件，有兩種組成形式：

第一種，針對每一個(gè)服務(wù)和應(yīng)用，從訪問權(quán)限主體的角度，列舉每個(gè)訪問主體的訪問意圖，也就是每個(gè)訪問主體擁有的其他服務(wù)或應(yīng)用程序（訪問客體）的訪問權(quán)限；

第二種，針對每一個(gè)服務(wù)和應(yīng)用，從被訪問的客體角度，列舉出它支持被哪些其他服務(wù)和應(yīng)用（訪問主體）訪問。對于訪問主體，通常情況下它可訪問的客體清單文件是不會隨著時(shí)間推移而改變；但是對于一個(gè)訪問客體，它的被訪問清單會隨著部署了新的應(yīng)用而更新。

6. KeyM

在一個(gè)加密功能中，密鑰和證書的功能比重很大。首先，密鑰是一種參數(shù)，它是在明文轉(zhuǎn)換為密文或?qū)⒚芪霓D(zhuǎn)換為明文的算法中輸入的參數(shù)。許多加密算法需要使用到密鑰，因此，就需要KeyM 模塊來管理密鑰，而KeyM 對于密鑰的管理主要體現(xiàn)在更新和生成密鑰方面。而證書以加密或解密的形式保障了用戶網(wǎng)絡(luò)交流中的信息和數(shù)據(jù)的完整性和安全性。KeyM 模塊可以實(shí)現(xiàn)證書鏈的配置保存與驗(yàn)證，這使得網(wǎng)絡(luò)中的信息和數(shù)據(jù)的安全性更高。

AUTOSAR KeyM 模塊由兩個(gè)子模塊組成：密鑰子模塊和證書子模塊。密鑰子模塊用于初始化、更新和維護(hù)的密鑰材料；證書子模塊允許定義和配置證書，以便在生產(chǎn)時(shí)存儲它們，并進(jìn)一步用于多種用途。

圖4.1-8 AUTOSAR layered view with KEYM

密鑰子模塊提供了一個(gè)API 和配置項(xiàng)，用于引入或更新預(yù)定義的加密密鑰材料。它充當(dāng)一個(gè)關(guān)鍵客戶端，解釋從一個(gè)關(guān)鍵服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建相應(yīng)的關(guān)鍵材料，這些密鑰被提供給加密服務(wù)管理器。成功安裝密鑰材料后，應(yīng)用程序就能夠進(jìn)行加密操作。

證書子模塊提供了對證書進(jìn)行操作的API 和配置。允許配置證書鏈，在配置中將證書的屬性和關(guān)系設(shè)置好，上層應(yīng)用通過 API 將證書數(shù)據(jù)傳給KeyM 后，證書子模塊將根據(jù)配置內(nèi)容及HSM 按照標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)解析的證書存儲配置的位置（NVM、CSM 或 RAM）。此外，證書子模塊允許BSW 模塊和SWC 在AUTOSAR 軟件架構(gòu)的中心點(diǎn)上更有效地使用證書進(jìn)行操作。此類操作的示例包括驗(yàn)證完整的證書鏈或從運(yùn)行時(shí)提供并驗(yàn)證的證書中檢索元素。所需的加密操作（如驗(yàn)證證書簽名）仍然由加密服務(wù)管理器中定義的相關(guān)加密作業(yè)執(zhí)行。

與CP AUTOSAR 不同，AP AUTOSAR 平臺的更新和配置、通信、持久性或診斷等服務(wù)，也需要加密服務(wù)作為其功能的一部分。因?yàn)榧軜?gòu)差異的原因，AP AUTOSAR 平臺會將需要用戶自定義、差異性的功能在應(yīng)用層去實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用程序可以定義所需的密鑰插槽、加密提供程序和證書。當(dāng)需要關(guān)鍵材料時(shí)，必須由自適應(yīng)應(yīng)用程序（例如OEM key manager）配置，平臺應(yīng)指定槽型機(jī)器的關(guān)鍵槽。為了管理關(guān)鍵材料，一個(gè)專用的自適應(yīng)應(yīng)用程序（密鑰管理器）可以指定相同的密鑰插槽（即相同的參數(shù)和插槽型機(jī)器）。

7. IdsM

車輛中的許多新功能建立在車載和后臺服務(wù)之上，需要面對保護(hù)車輛免受網(wǎng)絡(luò)攻擊的挑戰(zhàn)。為車輛的E/E 架構(gòu)配置了安全機(jī)制，更新簽名軟件、安全啟動和安全車載通信系統(tǒng)正在逐步建立。目前，IDS 作為一種額外的安全機(jī)制正在引起OEM 和供應(yīng)商的關(guān)注。

入侵檢測系統(tǒng)管理器（IdsM）是一個(gè)基礎(chǔ)軟件模塊（適用于Classic AUTOSAR）或平臺服務(wù)（適用于Adaptive AUTOSAR），用于收集和集中聚合可能由車輛軟件、通信或電子系統(tǒng)受到惡意攻擊而導(dǎo)致的安全事件。軟件組件IdsM 提供了接收板載安全事件SEv 通知的標(biāo)準(zhǔn)化接口。SEv 可以通過BSW (BasicSoftware Modules）和SW-C (application Software Components）實(shí)現(xiàn)的安全傳感器上報(bào)。此外，可以用可選的上下文數(shù)據(jù)（如事件類型和可疑數(shù)據(jù)）報(bào)告SEv，這些數(shù)據(jù)對于在后端執(zhí)行的安全取證來說是有用的信息。

除了收集，IdsM 還可以根據(jù)可配置的規(guī)則對SEv 進(jìn)行篩選。IdsM 將上報(bào)的SEv 過濾并轉(zhuǎn)換為合格的機(jī)載安全事件（QSEv)，IdsM 進(jìn)一步處理QSEv，用于存儲或轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)總體安全概念的不同，QSEv可以通過安全事件內(nèi)存（Sem）在本地持久化，也可以傳播到已配置的接收器，或者兩者兼有?？捎玫慕邮掌魇窃\斷事件管理器（Dem）模塊和IDS 報(bào)告器模塊（IdsR)，它們可以將QSEv 數(shù)據(jù)傳遞給后端中的安全操作中心（SOC)。

在車輛內(nèi)的每個(gè)安全相關(guān)或機(jī)器中，IdsM 模塊或服務(wù)的實(shí)例會收集和過濾安全事件（可選地包括附加數(shù)據(jù)），以便將它們存儲在本地安全事件內(nèi)存（Sem）和/ 或通過車輛網(wǎng)絡(luò)將它們轉(zhuǎn)發(fā)到中央入侵檢測系統(tǒng)報(bào)告器（IdsR)。例如，該IdsR 可能位于遠(yuǎn)程信息處理單元內(nèi)，使其能夠通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)向OEM 的安全操作中心（SOC）發(fā)送安全報(bào)告和相關(guān)數(shù)據(jù)。然后，安全事件管理（SIEM）分析這些信息，并在必要時(shí)用于制定和決定適當(dāng)?shù)姆烙蚓徑獯胧┮詰?yīng)對攻擊。

AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)指出BSW 模塊、CDD 和SWC 都可以充當(dāng)安全傳感器，安全傳感器將安全事件（SEv）報(bào)告給IdsM，AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)化可以由AUTOSAR BSW 報(bào)告的安全事件類型的子集。每個(gè)BSW 的規(guī)格里列出了自己產(chǎn)生的安全事件類型，這些事件由相應(yīng)模塊報(bào)告，業(yè)務(wù)組件也可以報(bào)告在AUTOSAR 中未標(biāo)準(zhǔn)化的自定義安全事件類型，可以使用安全性摘要（SecXT）指定由特定ECU 報(bào)告的安全性事件類型的屬性。AUTOSAR 入侵檢測系統(tǒng)管理器是通用的、提供靈活的配置。它獨(dú)立于底層通信系統(tǒng)，在上述限制和假設(shè)條件下可以應(yīng)用于任何汽車領(lǐng)域。

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