隨著智慧交通和無(wú)人駕駛的快速發(fā)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)，車(chē)與云、車(chē)與車(chē)、車(chē)與路、車(chē)與人等綜合網(wǎng)絡(luò)鏈接的融合程度越來(lái)越高，隨之而來(lái)的安全挑戰(zhàn)也更加嚴(yán)峻。解決車(chē)聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題需要一個(gè)整體的防護(hù)體系，而密碼技術(shù)憑借技術(shù)成熟度高、破解難度大、管控強(qiáng)度高等特性，將在車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全中獲得較廣泛應(yīng)用。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的安全隱患

長(zhǎng)期以來(lái)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展更多關(guān)注的是應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)，但在安防、視頻、定位、通信、數(shù)據(jù)采集等多種技術(shù)融合使用的過(guò)程中，缺乏對(duì)安全威脅的充分準(zhǔn)備，車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)入侵、數(shù)據(jù)泄露方面的能力仍然薄弱，車(chē)聯(lián)網(wǎng)攻擊事件時(shí)有發(fā)生。

從車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全的攻擊方式來(lái)看，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊依然可以應(yīng)用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)，比如數(shù)據(jù)篡改、偽裝、中間人攻擊、DOS攻擊等，同時(shí)，攻擊者還可以專(zhuān)門(mén)針對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)進(jìn)行攻擊，主要包括：

車(chē)聯(lián)網(wǎng)端側(cè)威脅

端側(cè)威脅主要包括CAN總線和數(shù)字鑰匙的安全風(fēng)險(xiǎn)。CAN總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它相當(dāng)于車(chē)輛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)連接車(chē)內(nèi)各控制系統(tǒng)，如車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。CAN協(xié)議是車(chē)輛應(yīng)用中最常見(jiàn)的車(chē)載通信協(xié)議，但CAN協(xié)議中缺乏加密技術(shù)，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露，同時(shí)CAN總線對(duì)傳輸錯(cuò)誤進(jìn)行完整性驗(yàn)證的CRC功能，可能造成數(shù)據(jù)被惡意注入，破壞完整性。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)CAN總線架構(gòu)示意

數(shù)字鑰匙是隨著車(chē)輛智能化變革出現(xiàn)的，可以讓車(chē)主通過(guò)智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備等解鎖車(chē)輛，并對(duì)車(chē)輛進(jìn)行相關(guān)操作。它的出現(xiàn)雖然帶來(lái)舒適性的體驗(yàn)，同時(shí)也引發(fā)了新的安全隱患：身份認(rèn)證、加密算法、密鑰存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)均有可能遭到攻擊或被利用。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)管側(cè)威脅

管側(cè)威脅主要是指用戶(hù)、車(chē)輛、云端之間的通信安全風(fēng)險(xiǎn)。車(chē)云通信的過(guò)程中，通信協(xié)議存在的漏洞隱患，網(wǎng)絡(luò)隔離不到位、訪問(wèn)控制安全認(rèn)證的缺乏，都能夠在通信階段進(jìn)行入侵、遠(yuǎn)程控制等操作。車(chē)輛、路測(cè)設(shè)施亟需設(shè)置統(tǒng)一可信的“數(shù)字身份”，進(jìn)行通信身份校驗(yàn)和安全認(rèn)證，否則攻擊者可偽造路測(cè)基礎(chǔ)設(shè)施等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)云側(cè)威脅

云側(cè)威脅主要是指車(chē)聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)一般基于云計(jì)算技術(shù)，也容易將云計(jì)算本身的安全問(wèn)題引入到平臺(tái)中，同時(shí)車(chē)與車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)車(chē)載信息交互系統(tǒng)、車(chē)輛網(wǎng)關(guān)、C-V2X 車(chē)載通信設(shè)備等與車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)間的安全通信。需要確保通信過(guò)程中的傳輸數(shù)據(jù)的保密性、不可否認(rèn)性和完整性。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)

車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵信息包含兩個(gè)部分，一方面是車(chē)主的身份信息、行車(chē)軌跡、通話記錄、駕駛行為、家庭住址等;另一方面是智能車(chē)輛運(yùn)行中產(chǎn)生的信息。智能車(chē)輛由于需要實(shí)現(xiàn)高速聯(lián)網(wǎng)、道路感知、車(chē)路協(xié)同、車(chē)機(jī)互聯(lián)、人機(jī)互動(dòng)、電子導(dǎo)航等功能，在車(chē)身內(nèi)外使用越來(lái)越多的攝像頭、雷達(dá)、衛(wèi)星定位等感知設(shè)備，這些智能感知設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生信息數(shù)據(jù)被竊取或泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全中的密碼應(yīng)用

在車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，主要包含用戶(hù)、車(chē)輛、云端三個(gè)角色，其中：用戶(hù)安裝移動(dòng)終端安裝App軟件，完成車(chē)輛的發(fā)現(xiàn)、開(kāi)門(mén)、發(fā)動(dòng)、熄火、鎖門(mén)等車(chē)輛控制操作;車(chē)輛通過(guò)車(chē)輛控制模塊與云端進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，并使用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)和App軟件之間的無(wú)線通信;云端負(fù)責(zé)集中管理車(chē)輛的所有數(shù)據(jù)資源，并遠(yuǎn)程控制車(chē)輛。

從防護(hù)對(duì)象來(lái)看，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛安全、智能終端安全、車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)安全、通信安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)，而密碼技術(shù)可以貫穿應(yīng)用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如用戶(hù)和設(shè)備的身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制、重要數(shù)據(jù)(日志、采集的車(chē)輛信息、用戶(hù)數(shù)據(jù))的加解密等場(chǎng)景。

網(wǎng)絡(luò)安全視角的車(chē)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

(圖片來(lái)源：中國(guó)信通院車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全白皮書(shū))

1、身份鑒別應(yīng)用場(chǎng)景：主要包括“用戶(hù)-車(chē)輛”，“用戶(hù)-云端“、”車(chē)輛-云端”之間的雙向身份鑒別，保證通信雙方的真實(shí)性。通過(guò)利用安全芯片、密碼模塊等產(chǎn)品，將硬件設(shè)計(jì)與密碼技術(shù)結(jié)合，使硬件設(shè)備具有秘鑰管理及加解密運(yùn)算能力，提供身份的有效性驗(yàn)證、數(shù)據(jù)有效性驗(yàn)證，有效解決TSP安全加固、固件升級(jí)(FOTA)包缺乏合法性檢測(cè)、藍(lán)牙鑰匙安全下發(fā)、通信信息明文傳遞、連接雙方身份認(rèn)證等問(wèn)題。

2、網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用場(chǎng)景：包括“用戶(hù)-車(chē)輛”，“用戶(hù)-云端“、”車(chē)輛-云端”之間通信過(guò)程以及車(chē)內(nèi)部的通信。主要使用加密和認(rèn)證技術(shù)，包括PKI信任體系和TLS認(rèn)證加密體系，主要保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)在傳輸中的保密性，對(duì)于移動(dòng)端和車(chē)輛的接入使用數(shù)字簽名進(jìn)行身份合法性驗(yàn)證，保證接入端可靠，如車(chē)內(nèi) ECU(電子控制單元)指令不會(huì)被篡改，指令的加密傳輸?shù)取?/p>

車(chē)聯(lián)網(wǎng)PKI應(yīng)用

3、數(shù)據(jù)安全應(yīng)用場(chǎng)景：包含數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全，集中/采集設(shè)備調(diào)用服務(wù)器密碼機(jī)和安全芯片服務(wù)，采用對(duì)稱(chēng)算法和哈希算法(例如SM4、HMAC-SM3)，對(duì)通信過(guò)程中和存儲(chǔ)中的信息保密性和完整性進(jìn)行保護(hù)。從數(shù)據(jù)生命周期來(lái)看，包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)銷(xiāo)毀等階段。需要的技術(shù)包含：數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)、可信、準(zhǔn)入、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)防泄漏、數(shù)據(jù)脫敏、用戶(hù)行為審計(jì)和溯源、數(shù)據(jù)銷(xiāo)毀等等。

從應(yīng)用模式看，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，密碼產(chǎn)品目前主要部署在車(chē)聯(lián)網(wǎng)的終端和云端。終端的密碼產(chǎn)品主要有數(shù)字鑰匙、車(chē)載安全芯片、白盒密碼、OTA安全系統(tǒng)、APP安全防護(hù)等產(chǎn)品;云端的密碼產(chǎn)品主要有應(yīng)用的產(chǎn)品主要有CA系統(tǒng)、KMS系統(tǒng)、云密碼機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)加密機(jī)、交付網(wǎng)關(guān)等。

密碼技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展挑戰(zhàn)

在國(guó)家政策和車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全需求的雙重推動(dòng)下，密碼技術(shù)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用將非常廣泛，但由于車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，密碼技術(shù)在其中的應(yīng)用也同樣存在諸多挑戰(zhàn)：

挑戰(zhàn)一：多類(lèi)型終端、協(xié)議和應(yīng)用場(chǎng)景下的產(chǎn)品適配

車(chē)聯(lián)網(wǎng)終端方面，包括Linux系列的IVI、TBOX、中央網(wǎng)關(guān)以及車(chē)載框架ECU系列，云端包括Windows、 Linux、Unix系列服務(wù)器與工作站。路側(cè)設(shè)備包括Linux系列的收費(fèi)設(shè)備、測(cè)速傳感設(shè)備、智能路燈、充電樁等;移動(dòng)端包括Android、IOS系列移動(dòng)智能終端;

車(chē)聯(lián)網(wǎng)協(xié)議方面，車(chē)載遠(yuǎn)程通訊協(xié)議包括蜂窩網(wǎng)、LET-V2X、5G-V2X等遠(yuǎn)程通訊協(xié)議;車(chē)載短程通訊協(xié)議WIFI、RFID、Bluetooth等近距離通訊協(xié)議;以及車(chē)載雷達(dá)、車(chē)內(nèi)CAN網(wǎng)絡(luò)等車(chē)內(nèi)通訊協(xié)議。

密碼需要對(duì)于以上多類(lèi)型的終端、多種協(xié)議研發(fā)適配的技術(shù)及產(chǎn)品，才能發(fā)揮密碼在車(chē)聯(lián)網(wǎng)安全中的基礎(chǔ)作用。

挑戰(zhàn)二：實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的密碼產(chǎn)品應(yīng)用

車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的終端數(shù)量巨大，每輛汽車(chē)可能配備了數(shù)百個(gè)通過(guò)總線連接的電子控制單元(ecu)。因此，密碼應(yīng)用需要占用較大的網(wǎng)絡(luò)和算力資源，來(lái)滿足應(yīng)用認(rèn)證和加密服務(wù)需求，而現(xiàn)階段車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是傳輸帶寬不足導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，因此密碼技術(shù)的應(yīng)用需要最大程度降低對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)資源的占用，如何實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的密碼技術(shù)應(yīng)用將是密碼廠商的一大挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)三：密碼應(yīng)用的行業(yè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)仍需完善

對(duì)于車(chē)聯(lián)網(wǎng)中密碼技術(shù)的應(yīng)用，雖然目前有關(guān)部門(mén)已經(jīng)出臺(tái)了一些規(guī)章制度，但規(guī)范促進(jìn)監(jiān)督作用仍然有限，行業(yè)政策法規(guī)還需進(jìn)一步完善。目前，國(guó)家正在加緊推進(jìn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)商用密碼的應(yīng)用，工業(yè)和信息化部于2021年9月15日發(fā)布的《工業(yè)和信息化部關(guān)于加強(qiáng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全工作的通知》中提出，如果車(chē)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)被認(rèn)定為關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，平臺(tái)運(yùn)營(yíng)單位要盡快落實(shí)《關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全保護(hù)條例》有關(guān)規(guī)定，并按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用商用密碼進(jìn)行保護(hù)，自行或者委托商用密碼檢測(cè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展商用密碼應(yīng)用安全性評(píng)估。