[网络研讨会回放] 基于ISO/SAE 21434成功经验:网络安全解决方案与工程技术...
在2022年,欧洲率先实施了与汽车网络安全相关的法规,并且这一措施已扩展到多个国家。值得注意的是,中国也于去年8月发布了关于汽车网络安全的国家标准(GB)。并计划于2026年正式实施。为了有效应对这一即将生效的标准,深入理解并提前分析欧洲先行的联合国法规显得尤为重要。特别是,理解并掌握具体细则的“汽车网络安全工程国际标准”ISO/SAE 21434是必不可少的。
飞斯柯罗拥有国际汽车网络安全四大认证的成功案例,分别是CSMS、ISO/SAE 21434、VTA和SUMS。飞斯柯罗自主开发的安全解决方案,获得了美国FIPS 140-2加密算法和模块认证,具有国际可靠性。这一解决方案已成功应用于8家整车制造商的160多个控制单元。此外,飞斯柯罗的解决方案兼容全球8家汽车半导体制造商的50多种车型,并与Vector、ETAS、Electrobit等全球AUTOSAR供应商保持密切合作。
此次的网络研讨会将结合我们在ISO/SAE 21434的成功经验,重点介绍面向实际操作人员的网络安全解决方案和工程技术。
■ 问题LIST
1. 每个OEM的网络安全规格应该如何分析?
2. 针对哪些控制器设定安全等级,应该应用哪些安全功能?
3. 在现有开发的控制器上应用新的网络安全时,是否必须更换AUTOSAR解决方案或半导体芯片?
4. OEM要求的安全功能有哪些?
5. 没有HSM的情况下,是否可以应用安全解决方案?
6. 接收到的安全解决方案的"部署过程"是怎样的?
7. 网络安全解决方案本身是如何验证的?
8. 在量产应用网络安全功能之后,应该如何管理汽车安全?
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1. 每个OEM的网络安全规格应该如何分析?
网络安全应对策略,也可以称为安全解决方案、安全对策(Control)或安全需求。主要有两个目的:一是保护内容,二是保护处理内容的系统。为了帮助大家更好地理解,举个例子,大家熟悉的Netflix也会制定安全应对策略,这时候同样会从两个角度来应用。一个是保护Netflix通过互联网传播的内容本身的策略,例如应用Widevine等DRM解决方案;另一个是保护播放这些内容的播放器设备免受外部攻击。从汽车的角度来看,类似的概念也适用。保护车内/外传输的数据,比如CAN通信数据、控制器的固件镜像等;同时保护处理这些数据的车载控制器。最终,所有OEM都会从这两个角度来制定安全需求和规格。记住这一点,您在分析OEM的需求时,面对稍有不同的术语、短语或项目时,会更有帮助。
例如,像Secure Flash、Secure Access这样的诊断相关需求,是为了保护内容而需要的;而Secure Boot、Secure Debug等,是为了保护控制器本身而需要的需求。通过理解各项需求的目的,分析时我们可以更清楚地知道,如何采取措施来应对,因此能够帮助制定有效的安全需求应对策略。
不过,通常OEM发布的安全规格是没有区分控制器的,这也导致了一些客户在应对时遇到困难。
因此,了解我们所开发的控制器是否符合要求,并在此基础上区分出需要反映的需求和不需要反映的需求后,再通过与OEM的协商确定,这一点非常重要。毕竟,这一活动会影响到开发周期、资源、控制器材料费用等方面,因此,必须与OEM进行事先的协商,这一点务必要记住。
2. 针对哪些控制器设定安全等级,应该应用哪些安全功能?
我们飞斯柯罗与OEM合作,曾经参与过确定控制器安全等级的工作,也为许多OEM应用了他们要求的安全功能。通过这些经验,我们了解到,确定控制器安全等级的标准在不同的OEM之间略有不同。但普遍来说,通常会参考ISO/SAE 21434标准中,区分与网络安全相关的控制器的方法来做出决定。首先 ,根据以下标准来划分是否为安全控制器:⦁ 是否为电气电子控制器, ⦁ 是否与安全相关, ⦁ 是否收集和处理驾驶员或乘客的信息、车辆位置等信息;⦁ 是否为网络基础控制器,换句话说,是否与车辆内部网络连接,是否存在外部通信接口,是否与无线通信的传感器或执行器连接。通过这些标准,经过TARA(威胁分析与风险评估)过程,安全等级最终会确定。那么,哪些控制器会获得最高的安全等级呢?虽然可能存在偏差,但从大致框架来看,首先,如果控制器具有与外部直接接触的通信接口,如OBD-II、Telematics、WIFI、Bluetooth、USB等,那么它将获得最高的安全等级。接下来,属于第二等级的是那些直接连接到车辆内部网络并对车辆行驶或安全产生直接影响的控制器。如果是连接到车辆内部网络,但不直接影响行驶或安全的控制器,则安全等级较低。安全功能是根据已确定的安全等级和控制器具备的功能来决定的。通常共同应用的功能包括与诊断相关的功能,例如Secure Access、Secure Flash、Secure Unlock等。而保护控制器系统的安全功能包括Secure Boot、Secure Debug、Secure Storage、Runtime Tuning Protection、Memory Protection等。在实现这些功能时,通常会要求使用硬件安全模块(HSM)。
3. 在现有开发的控制器上应用新的网络安全时,是否必须更换AUTOSAR解决方案或半导体芯片?
根据联合国的网络安全和软件更新相关法规,从2024年7月起,所有在欧洲生产的车辆将需要符合这些要求。同样,参考联合国规定制定的中国的GB标准44495-2024和44496-2024也将在2026年1月开始适用于新车,而在2028年1月开始适用于所有车辆。根据UN法规,对于已开发的控制器,确实需要新增网络安全功能。然而,如果所使用的软件平台(如AUTOSAR等)供应商或半导体芯片制造商不支持这些网络安全功能,那么就不可避免地需要进行新的开发。由于新开发会涉及额外的开发周期和成本,可能会带来一些困难。在这种情况下,建议您考虑软件平台供应商和半导体芯片制造商以外的企业提供安全解决方案。如果找到:⦁ 拥有自主安全解决方案⦁ 拥有汽车安全相关专业人才和团队⦁ 并且具有为各种软件平台和半导体芯片进行解决方案移植经验的公司那么就可以在不更换AUTOSAR解决方案或半导体芯片的情况下,成功地将网络安全功能应用于现有控制器。那么,哪些公司能够满足这些所有要求呢?没错,正是飞斯柯罗。飞斯柯罗不仅与全球软件平台供应商合作过,还与车辆用半导体芯片制造商合作过,参与了多个项目。飞斯柯罗的安全解决方案可以直接应用到已开发的控制器上,从而有效节省新开发的投资成本,并缩短开发和验证所需的时间,带来显著的效益。4. OEM要求的安全功能有哪些?
分析OEM的安全需求时,主要可以分为保护控制器内外通信数据的需求和保护控制器本身的需求。控制器数据保护需求包括诊断通信的Secure Access、Secure Flash等要求,以及CAN/Ethernet通信中的Secure Onboard Communication、TLS安全要求。控制器保护需求可以从防止固件篡改和检测篡改两个角度进行分析。在防止固件篡改方面,常见的功能包括保护MCU内存的Memory Protection功能,以及阻止外部调试接口的Secure Debug功能。而在应用了Linux操作系统的控制器中,还包括具有访问控制功能的操作系统硬化需求,如DAC/MAC。在固件篡改检测方面,涉及到检测引导加载程序完整性的Secure Boot功能,以及在控制器应用程序运行期间验证固件完整性的Run-time Tuning Protection需求。
从密码学安全技术的角度来看,常见的技术包括AES-128/256的加解密、AES-CMAC、SHA2 HASH等消息认证码方式,以及基于RSA的PKCSv1.5、v2.2,基于ECC的ECDSA等签名验证方式。此外,还要求X.509证书管理、NIST SP 800-90B、BSI AIS 31标准的随机数生成方式等。特别是OEM要求的安全技术,通常会包括利用椭圆曲线的ECDSA签名验证方式的Secure Flash功能,以及不仅仅是Seed & Key认证方式,而是通过验证诊断消息本身的完整性,采用基于消息的Secure Access等更为加强的安全技术。我们飞斯柯罗的安全解决方案应用了多种安全技术,能够主动应对OEM的安全需求。5. 没有HSM的情况下,是否可以应用安全解决方案?
首先从结论来说,是可以的。对于没有HSM的控制器,可能会有客户在考虑是否需要更换为带有HSM硬件核心的芯片。更换芯片时,可能会担心额外的开发周期和成本。 飞斯柯罗提供的安全解决方案可以分为四种类型:诊断安全解决方案、vHSM解决方案、HSM解决方案和HSE解决方案。
“诊断安全解决方案”即使没有HSM,也能提供诊断通信保护所需的必备功能,如Secure Access和Secure Flash。 “vHSM解决方案”是一种将HSM硬件核心以软件方式虚拟化的安全解决方案,能够实现与HSM相当的安全功能。“vHSM解决方案”所提供的安全功能包括AES-128 加密/解密、 AES-CMAC, SHA2 消息认证码、 RSA PKCSv1.5, v2.2, X.509 证书管理、符合NIST SP 800-90B标准的随机数生成,以及利用MCU内的数据闪存和MPU功能的Secure Storage功能。如果将飞斯柯罗的vHSM解决方案应用于没有HSM硬件核心的现有量产车控制器, 它的优势在于无需更改现有控制器硬件,这不仅能够显著缩短开发周期,还能在应用HSM安全解决方案时有效降低成本。6. 接收到的安全解决方案的"部署过程"是怎样的?
首先,控制器开发商需要与OEM协商确定需要应用的安全规范和安全等级。协商完成后,飞斯柯罗将开发针对控制器需要应用的安全规范的安全解决方案,并将其传递给合作伙伴。根据安全解决方案的种类,集成过程可分为vHSM解决方案、HSM解决方案·HSE解决方案两种形式。诊断安全和vHSM解决方案需要使用控制器MCU内的数据闪存、MPU、定时器等硬件资源,因此,控制器开发商可能需要实现相应的HAL API。飞斯柯罗将提供实现HAL API所需的详细指南手册和验证库。完成HAL API的实现和验证后,就可以像HSM解决方案·HSE解决方案的集成过程一样,利用部署的安全解决方案来实现OEM的安全要求。飞斯柯罗的安全解决方案仅提供为OEM安全需求定制的必要功能,旨在帮助控制器开发商更轻松地集成安全解决方案并实现规格。此外,我们还提供了详细的指南手册,说明安全解决方案提供的功能及其应用示例,并在开发过程中提供技术支持。关于安全解决方案应用时是否会影响现有控制器功能,有些人感到担忧。首先,关于诊断安全解决方案,只有在UDS诊断通信和重新编程等特定环境下,诊断设备连接时才会起作用,因此它对控制器的基本操作没有影响。对于没有硬件安全核心的MCU应用的vHSM解决方案,由于安全解决方案需要与HOST CPU共享资源,物理上可能会有所影响,但我们已经尽量设计安全解决方案以减少对控制器基本操作的影响,并且它已经在160多种量产控制器上验证过,证明是安全的解决方案。最后,对于具有硬件安全核心的MCU,如HSM或HSE,启用Secure Boot功能后,HOST引导加载程序启动时间将增加约10毫秒,除此之外,对基本操作几乎没有影响。7. 网络安全解决方案本身是如何验证的?
目前即使我们开发了强大的黑客防御措施,或者说网络安全解决方案,黑客技术依然在不断发展,因此可以说没有100%安全的网络安全解决方案。不仅是我,许多网络安全专家也持有类似的看法。因此,在UNR 155、GB 44495-2024等汽车网络安全法规中也要求在车辆发布后,能够应对可能发生的网络安全事件,并建立相应的组织和程序体系,并要求进行认证。这就是CSMS认证。这并不意味着可以随便开发网络安全解决方案。法律要求网络安全解决方案必须使用国际上公认的加密算法标准,并且必须证明其已按照这些标准使用。飞斯柯罗的安全解决方案——vHSM解决方案,包含了通过美国国家机构NIST认证的FIPS 140-2安全模块,值得大家信赖。此外,这一解决方案已应用于160多种控制器,并推动了量产,因此它的稳定性得到了保障。但是,安全事件是持续进化和发展的。正如上面所说,即使应用了可靠的安全解决方案来保护控制器,安全事件仍然可能发生,因此我们需要持续监控并制定应对措施。这种监控活动需要持续进行,因此通常会引入操作系统。我们称这些系统为SIEM(Security Information & Event Management系统)或SOC(Security Operation Center,安全运营中心)。飞斯柯罗已经为汽车OEM提供了这一系列与安全相关的操作系统,通过这些系统,我们帮助客户获得了UNR 155相关的CSMS认证和UNR 156相关的SUMS认证,并推动了VTA的获得。不仅是OEM,预计今后包括Tier在内,也会越来越具体地被要求引入能够有效管理此类安全事件的系统。8. 在量产应用网络安全功能之后,应该如何管理汽车安全?
总的来说,不仅是客户,供应合作伙伴也需要建立并运营一个紧密的安全管理体系。具体来说,通过收集与网络安全相关的信息,来检测安全事件。检测到的安全事件会根据漏洞管理流程进行评估。在漏洞管理流程中,我们参考“TARA方法论”,分析已识别的安全漏洞并评估风险,进而决定处理方案。然后,跟踪和管理在整个车辆生命周期中识别出的漏洞处理情况。这些评估后的安全事件会根据事故响应流程进行缓解措施的实施。制定事故响应计划,并执行如安全补丁更新等实施措施。飞斯柯罗曾为7款乘用车车型和2款商用卡车车型的整车制造商,成功构建并运营了“网络安全监控及事件响应IT基础设施”。飞斯柯罗不仅自身的安全解决方案已具备高度可靠性,并且,我们还拥有刚才提到的这类“IT基础设施系统”。通过这样的系统,我们可以为客户持续稳定地提供安全监控服务和最新安全补丁等运维支持。基于这些丰富的实战经验,我们进一步开发了将 IT 基础设施高度集成并产品化的 CSMS 门户平台。这款平台预计将于6月发布,届时也欢迎大家多多关注!如果您在直接应对OEM安全需求方面有困难,或者在汽车网络安全相关的专业人员和组织运营上遇到挑战,或许可以通过与飞斯柯罗合作来解决。
飞斯柯罗是韩国领先的汽车网络安全专业企业。我们通过为客户量身定制解决方案,根据客户的实际情况和环境,提供务实的技术突破口,解决复杂的技术问题。
从专用的网络安全控制器SGW,到无需更换芯片即可满足法规要求的HSM安全解决方案,再到支持网络安全持续优化的“一站式运营管理平台”——CSMS门户,飞斯柯罗致力于以务实的方式解决行业面临的困境,立志成为基于SDV(软件定义车辆)的未来移动出行产业中的重要参与者。我们的团队由汽车电子控制系统开发专家和白帽黑客组成,具备卓越的专业实力。
25.04.30