前言在汽车电子领域一些安全方面的功能至关重要不仅仅有防止基本功能失效功能安全标准还有防止信息窃取安全加密机制。传统 IT 安全主要关注数据、系统和网络是否被攻击汽车信息安全还必须关注攻击是否会影响车辆控制、行驶安全以及驾乘人员的人身安全。本篇博客就重点介绍一下在汽车电子方面的信息安全是如何实现的都有哪些评价等级。1信息安全概述汽车行业发展至今从传统汽车的以分布式 ECU 为主主要通过 CAN、LIN 等总线通信的架构到现代汽车引入域控制器、中央计算平台、车载以太网再到如今的智能汽车的增加 OTA、远程诊断、云端通信、智能驾驶和车联网功能的架构汽车联网程度不断提高被攻击面也在扩大。汽车可能面临的信息安全攻击种类也是变得越来越多常见的有以下几种攻击类型可能造成的问题非法 CAN 报文注入伪造控制指令ECU 固件篡改执行未经授权的软件密钥窃取冒充合法 ECU调试接口攻击读取内部存储器和敏感数据OTA 更新攻击安装恶意固件重放攻击重复发送合法但过期的报文侧信道攻击分析功耗、电磁等信息推测密钥在汽车安全领域有些人会混淆汽车的功能安全与信息安全相比重点在防止功能失效的功能安全方面信息安全侧重于通信数据信息的防篡改与保护重点可以看到如下几种维度的区别。对比项目功能安全信息安全核心标准ISO 26262ISO/SAE 21434核心目标防止系统故障造成危险防止恶意攻击造成损害关注对象随机硬件故障、系统性故障非授权访问、篡改、伪造典型机制ECC、锁步核、看门狗HSM、加密、密钥管理典型目标ASIL ADEVITA Light、Medium、Full当然本文的介绍更加侧重于基于芯片级的信息安全的介绍。2信息安全等级一般车规级的芯片都会有一个信息安全等级也叫EVITA 全称为 E-safety Vehicle Intrusion proTected Applications是汽车电子信息安全领域的重要研究项目其目标之一是建立车载 ECU 硬件安全架构。EVITA 通常将硬件安全模块按照不同的资源能力和应用场景分为三个目标等级EVITA Light轻量级面向资源受限、成本敏感的 ECU例如传感器、执行器等。关注基本的密钥保护、身份认证和加密通信。EVITA Medium中等级面向具有一定计算能力和安全需求的 ECU。更侧重 ECU 之间的安全通信、数据完整性、身份认证和密钥管理。EVITA Full完整级面向高安全需求的 ECU例如域控制器、中央计算平台等。需要更丰富的密码学能力、更完善的密钥保护和安全执行机制。三个等级的核心差异如下对比维度LightMediumFull硬件资源较少中等更丰富计算能力基础增强更强密钥保护基础增强完整性更强加密运算基础算法更丰富支持更复杂算法典型应用传感器、执行器普通 ECU域控制器、网关安全需求基础防护ECU 间安全更全面的安全防护对于某些芯片厂商而言会有独特的自定义的信息安全等级当然与统一的EVITA标准也是可以找到对应的比如知名芯片厂商瑞萨的命名对应体系如下瑞萨 ICU 架构EVITA 对应定位核心架构特点ICU-SEVITA Light固定状态机SHE 相关安全服务ICU-MEVITA Medium独立安全 CPU可编程安全服务ICU-MH/MXEVITA Full 方向独立安全 CPU更丰富的密码学加速能力对于一标注明显支持明确标注支持 EVITA Full的瑞萨车规级芯片而言其必定满足以下条件层次RH850/U2A 对应内容信息安全架构目标EVITA Full硬件安全模块类型HSM瑞萨硬件实现ICUMHA内部核心模块ICUP、ICUM 相关总线与密码学模块具体安全功能AES、RSA、ECC、SHA、密钥保护等3常见信息安全机制车规级 MCU 实现信息安全的方式的一般是通过HSM模块来实现的HSM 是集成在 MCU 或 SoC 内部的硬件安全模块。它可以承担一些对安全性要求较高的任务例如加密与解密。密钥生成和存储。身份认证。安全启动验证。安全通信。随机数生成。安全访问控制。当然HSM作为一个模块级的存在内部还是由不同的小功能模块组成的HSM 内部模块主要作用Security CPU执行安全相关程序AES Engine对称加密和解密RSA / ECC Engine非对称密码运算SHA Engine哈希计算TRNG真随机数生成Secure Memory存储安全数据和密钥Key Management密钥生命周期管理MCU 常见的信息安全机制① Secure Boot安全启动MCU 上电后验证启动代码和应用程序的真实性、完整性防止未经授权的软件运行② Cryptographic Engine密码运算引擎通过 AES、SHA、RSA、ECC 等算法实现加密、解密、签名和验证。③ Secure Key Storage安全密钥存储防止密钥被非法读取、复制或篡改保护 ECU 身份和通信凭证。④ TRNG真随机数发生器为密钥生成、随机挑战值和安全协议提供随机数。⑤ Debug Protection调试接口保护对 JTAG、调试接口、编程接口进行授权管理防止非法读取程序和内部数据。⑥ Secure Update安全升级验证升级文件的数字签名和完整性防止恶意固件被安装。⑦ Secure Communication安全通信通过消息认证码、数字签名、加密等手段保护通信数据。⑧ Tamper Protection防篡改保护通过安全监测、访问限制等机制降低物理攻击、非法访问和敏感数据泄露风险。4一句话理解 ICU、HSM 与 EVITA FullICUIntelligent Cryptographic Unit瑞萨定义的智能密码单元是其车规级 MCU 中实现硬件安全功能的具体技术架构。HSMHardware Security Module硬件安全模块是一种通用的硬件安全实现架构负责密码运算、密钥管理、安全认证等功能。EVITA FullEVITA 硬件安全架构中的高级目标等级代表更全面的硬件安全能力。三者的关系瑞萨通过 ICU 架构实现 HSM并根据不同产品的硬件资源和安全功能支持 EVITA Light、Medium 或 Full 等不同目标等级。