摘 要:隨著科技的不斷進(jìn)步,智能網(wǎng)聯(lián)汽車已成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì),為人們的出行帶來了極大的便利。但隨著其智能化和網(wǎng)聯(lián)化程度的不斷提高,安全問題也日益顯著。智能網(wǎng)聯(lián)汽車為駕駛者提供了更加便捷、高效、舒適、安全的駕駛體驗(yàn),同時(shí)也帶來了一系列安全挑戰(zhàn)。文章分析了智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全威脅,并從多個(gè)維度提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全防護(hù)體系的優(yōu)化路徑,為了更好地提升智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全防護(hù)能力,保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
關(guān)鍵詞:智能網(wǎng)聯(lián)汽車 安全防護(hù)體系 優(yōu)化路徑
近些年,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)和功能逐步成熟,成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車整合了先進(jìn)的傳感器、控制器、執(zhí)行器以及通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)互通,為駕駛者的安全出行保駕護(hù)航。然而,隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能的增加,與外界的交互日漸增多,車輛的電子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)都可能成為攻擊目標(biāo),導(dǎo)致其安全風(fēng)險(xiǎn)不斷增加。一旦發(fā)生安全威脅或安全事故,就會(huì)導(dǎo)致車輛故障、用戶隱私泄露,嚴(yán)重地對(duì)駕乘人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅,從而引發(fā)社會(huì)公共安全問題,不利于智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此,構(gòu)建并優(yōu)化智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全防護(hù)體系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全威脅
目前,智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全威脅主要來自網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)泄露、硬件攻擊、軟件漏洞、供應(yīng)鏈攻擊。智能網(wǎng)聯(lián)汽車離不開各種通信網(wǎng)絡(luò),在汽車使用過程中會(huì)開啟蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi、藍(lán)牙等設(shè)備,這些都容易被黑客攻擊,攻擊者通過網(wǎng)絡(luò)漏洞入侵車輛系統(tǒng),從而控制車輛,干擾或篡改車輛的行駛數(shù)據(jù)和指令。車輛在行駛期間會(huì)對(duì)車主的身份信息、行駛軌跡、駕駛習(xí)慣等信息進(jìn)行收集和處理,如果車輛的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸安全出現(xiàn)問題或措施不當(dāng),就有可能導(dǎo)致部分個(gè)人信息和敏感數(shù)據(jù)被泄露,造成隱私和安全風(fēng)險(xiǎn)。車輛的硬件組件,例如車輛的電子控制單元、芯片等有可能出現(xiàn)故障或遭到物理攻擊,破壞車輛的正常運(yùn)行。智能網(wǎng)聯(lián)汽車的軟件系統(tǒng)較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)各種軟件漏洞,其中操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、通信協(xié)議是攻擊者主要的攻擊對(duì)象。攻擊者利用這些漏洞,可遠(yuǎn)程操控代碼,拒絕服務(wù)攻擊等,危及車輛安全。由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車相對(duì)復(fù)雜,產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng),有多個(gè)供應(yīng)商和合作伙伴。如果產(chǎn)業(yè)鏈某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)安全問題,例如零部件供應(yīng)商的系統(tǒng)被入侵、軟件更新包被篡改等會(huì)影響整個(gè)車輛系統(tǒng)的安全性。
2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全防護(hù)體系優(yōu)化路徑
2.1 構(gòu)建分層安全防護(hù)架構(gòu)
2.1.1 感知層安全防護(hù)
車輛傳感器是智能網(wǎng)聯(lián)汽車感知外界環(huán)境的關(guān)鍵,其安全性極為重要。在設(shè)計(jì)階段,要充分考慮傳感器的抗干擾能力及可靠性。采用冗余設(shè)計(jì)的方式,給同一個(gè)功能配備幾個(gè)相同或不同原理的傳感器。當(dāng)其中一個(gè)傳感器出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)異常時(shí),其他傳感器能及時(shí)補(bǔ)上空缺,保證數(shù)據(jù)可以持續(xù)有效地輸出。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是提升感知層安全的關(guān)鍵手段之一。把不同類型傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理融合,剔除掉錯(cuò)誤信息,保留有效數(shù)據(jù)形成更加精準(zhǔn)且全面的環(huán)境感知結(jié)果。傳感器數(shù)據(jù)的加密及認(rèn)證是防止數(shù)據(jù)篡改、偽造的關(guān)鍵。運(yùn)用先進(jìn)的加密算法對(duì)傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理,保證數(shù)據(jù)在傳輸期間的機(jī)密性。與此同時(shí),可借助數(shù)字簽名等認(rèn)證技術(shù),對(duì)數(shù)據(jù)的來源和完整性進(jìn)行驗(yàn)證,只有經(jīng)過合法認(rèn)證的數(shù)據(jù),才能夠被車輛的控制系統(tǒng)接收并處理。傳感器的故障診斷及恢復(fù)機(jī)制同樣是不可或缺的一部分。對(duì)傳感器的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),像電壓、電流以及信號(hào)強(qiáng)度等諸多參數(shù)都需涵蓋其中。一旦出現(xiàn)異常狀況,馬上啟動(dòng)相關(guān)的診斷程序,明確故障產(chǎn)生的原因。若故障屬于可修復(fù)類,例如傳感器受到臨時(shí)性干擾,又或者是出現(xiàn)傳感器輕微損壞,可以借助重啟傳感器、重新校準(zhǔn)等恢復(fù)舉措,促使其恢復(fù)到正常的工作狀態(tài);要是遇到不可修復(fù)的故障,就需要及時(shí)發(fā)出警報(bào),并且利用冗余傳感器或者車輛具備的其他功能開展安全降級(jí)處理,保證車輛在傳感器發(fā)生故障的情形下依然能夠安全行駛。
2.1.2 網(wǎng)絡(luò)層安全防護(hù)
車輛通信網(wǎng)絡(luò)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車各個(gè)系統(tǒng)間及外界開展數(shù)據(jù)交互的橋梁,它的安全狀況與車輛的整體安全緊密相關(guān)。對(duì)車輛通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理,運(yùn)用分層分域的設(shè)計(jì)理念,把車輛網(wǎng)絡(luò)細(xì)致地劃分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的安全區(qū)域,像動(dòng)力系統(tǒng)域,它主要負(fù)責(zé)車輛的動(dòng)力控制,像發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等關(guān)鍵部件的控制及管理工作都在其職責(zé)范圍內(nèi);底盤系統(tǒng)域,這個(gè)區(qū)域涵蓋了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等內(nèi)容,其作用主要是保障車輛行駛過程中的穩(wěn)定性及安全性;另外信息娛樂領(lǐng)域,它能夠?yàn)轳{乘人員提供多媒體娛樂方面的功能。在不同的領(lǐng)域中,要實(shí)施嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問控制舉措及隔離的相關(guān)措施??梢詫?duì)防火墻進(jìn)行設(shè)置,配置訪問控制列表等網(wǎng)絡(luò)安全的設(shè)備,對(duì)不同域之間的數(shù)據(jù)流向以及訪問權(quán)限進(jìn)行限制。例如,信息娛樂域所涉及的數(shù)據(jù)僅能夠在該域內(nèi)部做處理和顯示,無法直接訪問動(dòng)力系統(tǒng)域和底盤系統(tǒng)域的數(shù)據(jù),這樣可有效防御惡意攻擊者借助信息娛樂系統(tǒng)入侵車輛的安全系統(tǒng)。強(qiáng)化通信協(xié)議的安全性是保障網(wǎng)絡(luò)層安全的重要環(huán)節(jié)。對(duì)現(xiàn)有的車輛通信協(xié)議實(shí)施全方位的增強(qiáng)和升級(jí)。引入安全的密鑰協(xié)商機(jī)制,保證通信雙方在每一次開展通信前,都可以以安全的方式協(xié)商出用于加密以及認(rèn)證的密鑰,避免密鑰出現(xiàn)被竊取或被破解的情況。與此同時(shí),運(yùn)用數(shù)據(jù)加密傳輸技術(shù),針對(duì)通信數(shù)據(jù)展開加密處理,守護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性,防止數(shù)據(jù)在傳輸期間被竊聽、篡改。
2.1.3 應(yīng)用層安全防護(hù)
車輛配備的應(yīng)用程序呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn),這給駕乘人員帶來了豐富的功能體驗(yàn),但同時(shí)也增加了相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。為了保障應(yīng)用層的安全,要及時(shí)且全面地對(duì)車輛的應(yīng)用程序展開嚴(yán)格的安全評(píng)估及測(cè)試。在應(yīng)用程序開發(fā)的整個(gè)過程中,可采用靜態(tài)代碼分析、動(dòng)態(tài)測(cè)試等諸多方法對(duì)代碼進(jìn)行細(xì)致且全面的檢查,務(wù)必要確保代碼中無惡意代碼及安全漏洞等。建立應(yīng)用程序的權(quán)限管理系統(tǒng),依據(jù)應(yīng)用程序具體的功能需求,分配恰當(dāng)合理的權(quán)限,對(duì)其訪問車輛關(guān)鍵資源的行為進(jìn)行限制,關(guān)鍵資源包含車輛的控制權(quán)限以及用戶敏感信息等。與此同時(shí),還要定期對(duì)應(yīng)用程序的權(quán)限設(shè)置情況進(jìn)行審查和更新,保證權(quán)限管理具備有效性和安全性。運(yùn)用應(yīng)用防火墻等技術(shù),對(duì)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及管控。應(yīng)用防火墻能夠檢測(cè)應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)流量是否契合預(yù)設(shè)好的安全策略,阻攔異常的網(wǎng)絡(luò)行為,避免應(yīng)用程序遭受攻擊或者被惡意利用。一旦察覺到可疑行為,便及時(shí)發(fā)出警報(bào),并采取與之相對(duì)應(yīng)的阻斷舉措,來保護(hù)車輛系統(tǒng)以及用戶數(shù)據(jù)的安全。
2.2 強(qiáng)化安全芯片與硬件安全模塊
2.2.1 安全芯片研發(fā)
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展,汽車安全芯片已成為車輛安全的關(guān)鍵核心,其重要程度逐漸凸顯。要著重加大對(duì)汽車安全芯片的研發(fā)投入,把頂尖芯片設(shè)計(jì)的人才及各類相關(guān)資源匯聚在一起,全力提升芯片的性能及安全性。安全芯片須具備強(qiáng)大的加密處理能力,要快速高效地對(duì)大量的數(shù)據(jù)展開加密和解密的運(yùn)算操作,滿足車輛在數(shù)據(jù)傳輸、身份認(rèn)證等諸多場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)性要求。安全芯片具備安全存儲(chǔ)功能,為車輛關(guān)鍵數(shù)據(jù),例如車輛的身份信息、密鑰以及證書等提供可靠的存儲(chǔ)。這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)存放在安全芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)區(qū)域,受到硬件的保護(hù),可以防止數(shù)據(jù)被非法讀取、篡改、竊取。并且,安全芯片需要擁有抗攻擊的能力,可以抵御各種各樣的物理攻擊和軟件攻擊,比如側(cè)信道攻擊、惡意代碼注入、緩沖區(qū)溢出攻擊等,保證它在復(fù)雜且惡劣的環(huán)境中能夠穩(wěn)定可靠地開展工作,為車輛的安全運(yùn)行筑牢堅(jiān)實(shí)的根基。另外,為了能滿足不同車輛系統(tǒng)及各種應(yīng)用場(chǎng)景提出的需求,安全芯片還應(yīng)具備較好的兼容性與可擴(kuò)展性,能夠和車輛的其他電子控制單元和硬件設(shè)備無縫對(duì)接,同時(shí)還需支持多種加密算法和安全協(xié)議,方便后續(xù)進(jìn)行功能升級(jí)與擴(kuò)展,適應(yīng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的快速發(fā)展態(tài)勢(shì)。
2.2.2 硬件安全模塊集成
在車輛關(guān)鍵的部件中集成硬件安全模塊,切實(shí)有效地提升車輛的安全性。車用密碼芯片本身是一種專門被用于開展密碼運(yùn)算的硬件安全模塊,具備高速、可靠的能力。它能夠迅速地執(zhí)行各種不同的加密解密算法、散列算法以及數(shù)字簽名算法等,為車輛在通信安全、身份認(rèn)證等多方面給予關(guān)鍵核心密碼的有力支持。可信執(zhí)行環(huán)境是一種極為重要的硬件安全模塊,為車輛安全敏感操作營造出一個(gè)和普通執(zhí)行環(huán)境隔離可信區(qū)域。在可信執(zhí)行環(huán)境中,安全地對(duì)車輛的關(guān)鍵數(shù)據(jù)及密鑰進(jìn)行存儲(chǔ)和處理,還可執(zhí)行像身份認(rèn)證、安全啟動(dòng)等重要的安全功能。例如,車輛啟動(dòng)的過程中,借助可信執(zhí)行環(huán)境來開展安全啟動(dòng)驗(yàn)證,保證車輛的啟動(dòng)程序以及操作系統(tǒng)未遭到篡改,為車輛從啟動(dòng)至運(yùn)行整個(gè)流程的安全性提供有力保障。為了充分發(fā)揮硬件安全模塊的作用,要加強(qiáng)車輛軟件系統(tǒng)協(xié)同工作。開發(fā)對(duì)應(yīng)的安全中間件及驅(qū)動(dòng)程序,讓車輛的軟件應(yīng)用能夠便捷地調(diào)用硬件安全模塊的安全功能。與此同時(shí),構(gòu)建硬件安全模塊的管理與更新體系,按時(shí)對(duì)硬件安全模塊的固件更新升級(jí),及時(shí)修復(fù)潛在的安全漏洞,提升安全度與性能,保證車輛系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)。
2.3 提升軟件安全開發(fā)與管理能力
2.3.1 建立安全開發(fā)流程
汽車制造商以及軟件供應(yīng)商要充分認(rèn)識(shí)軟件安全在智能網(wǎng)聯(lián)汽車當(dāng)中的重要程度,建立嚴(yán)格完善的安全開發(fā)流程。在軟件設(shè)計(jì)階段,組織專業(yè)的安全團(tuán)隊(duì)和開發(fā)團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行安全需求的分析及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。要全方位地識(shí)別車輛軟件在功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理、通信交互等方面有可能遭遇的安全威脅,像網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)泄露、惡意軟件入侵等,并且依據(jù)評(píng)估結(jié)果制定出詳盡的安全設(shè)計(jì)策略,包含安全架構(gòu)的設(shè)計(jì)、訪問控制策略、加密策略等內(nèi)容。軟件編碼階段,需制定出安全的編程規(guī)范,并嚴(yán)格執(zhí)行。開發(fā)人員依照規(guī)范的編碼風(fēng)格進(jìn)行操作,避免使用容易引發(fā)安全漏洞的代碼結(jié)構(gòu)及函數(shù),采用人工代碼審查和自動(dòng)化代碼掃描工具相結(jié)合的方式,對(duì)代碼展開多輪的審查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并且修復(fù)代碼中存在的安全漏洞和編碼錯(cuò)誤。在軟件測(cè)試階段,要全方位地開展安全測(cè)試工作。除了常見的功能測(cè)試、性能測(cè)試外,需著重推進(jìn)安全測(cè)試的相關(guān)工作,像漏洞掃描、滲透測(cè)試、模糊測(cè)試等都應(yīng)包含在測(cè)試范圍內(nèi)。漏洞掃描工具能夠迅速找出軟件里已知的安全漏洞;滲透測(cè)試是通過模擬黑客展開攻擊的方式,深度探尋軟件潛在的安全風(fēng)險(xiǎn);模糊測(cè)試會(huì)針對(duì)軟件的輸入來實(shí)施各種異常及邊界值的數(shù)據(jù)測(cè)試,檢驗(yàn)軟件在碰到異常輸入狀況時(shí)的穩(wěn)定性與安全性。將多種安全測(cè)試手段綜合運(yùn)用,保證軟件在正式發(fā)布前可以修復(fù)好已知的安全問題,提升軟件的安全性以及可靠性。除此之外,在軟件開發(fā)的過程中,還應(yīng)加強(qiáng)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的安全意識(shí)培訓(xùn)。定期組織安全培訓(xùn)課程及研討會(huì),把最新的網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)、軟件安全開發(fā)技術(shù)以及攻防案例傳授給開發(fā)人員,提高開發(fā)人員的安全意識(shí)以及安全開發(fā)技能,從源頭上降低軟件安全問題出現(xiàn)的概率。
2.3.2 軟件更新與維護(hù)管理
在智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)持續(xù)發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)安全威脅越發(fā)復(fù)雜背景下,建立完善的軟件更新管理機(jī)制迫在眉睫。建立健全的軟件更新管理流程,明確軟件更新的觸發(fā)條件、對(duì)更新內(nèi)容的審核、更新包的生成、更新推送,還有更新后驗(yàn)證等各個(gè)環(huán)節(jié)涉及的操作規(guī)范和職責(zé)分工。軟件更新要經(jīng)歷嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證流程,包括實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段、小范圍選取試點(diǎn)及大規(guī)模展開測(cè)試等階段。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境中,要對(duì)軟件更新包展開全方面的功能測(cè)試、兼容性測(cè)試及安全測(cè)試,保證更新完成后的軟件可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),且不會(huì)引入新的安全漏洞。小范圍選取試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試,挑出一部分車輛在實(shí)際的道路上開展測(cè)試,收集真實(shí)環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)及用戶給出的反饋意見,驗(yàn)證軟件更新后的效果及穩(wěn)定性。只有經(jīng)過了充分測(cè)試和驗(yàn)證的軟件更新包,才可以正式推送給全體用戶。加強(qiáng)對(duì)軟件的維護(hù)管理工作,及時(shí)跟蹤和監(jiān)測(cè)軟件的運(yùn)行狀態(tài)。建立軟件運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)體系,實(shí)時(shí)收集車輛軟件的運(yùn)行日志、錯(cuò)誤信息以及性能方面等各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘,及時(shí)察覺軟件里的潛在問題及安全隱患。與此同時(shí),建立專業(yè)的軟件維護(hù)團(tuán)隊(duì),負(fù)責(zé)處理軟件在運(yùn)行期間出現(xiàn)的各類問題,及時(shí)對(duì)已知的軟件漏洞及安全隱患進(jìn)行修復(fù),為用戶營造出更安全、更穩(wěn)定、更可靠的軟件使用環(huán)境。在車輛銷售和使用期間,汽車制造商需持續(xù)留意網(wǎng)絡(luò)安全的最新動(dòng)向及安全威脅相關(guān)的情報(bào),及時(shí)把有關(guān)的安全更新內(nèi)容及補(bǔ)丁傳送給車輛用戶。借助遠(yuǎn)程軟件更新技術(shù),實(shí)現(xiàn)軟件更新的便捷推送與安裝,保證車輛軟件一直處于最新的安全狀態(tài),切實(shí)有效地抵御各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅。
4 結(jié)語
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場(chǎng)需求的增大,其技術(shù)也會(huì)不斷發(fā)展,安全防護(hù)體系的完善程度直接影響產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。后續(xù)要對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,根據(jù)現(xiàn)有的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),逐步優(yōu)化其安全防護(hù)體系,確保全生命周期內(nèi)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性、可用性和安全性,提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全開發(fā)能力、抵御和防范威脅的能力,為人們提供更加安全、便捷、高效的出行體驗(yàn),拓寬汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景,推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
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