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        智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全關鍵技術

        2021-11-20 18:51:08吳昆倫
        電子技術與軟件工程 2021年8期
        關鍵詞:智能網(wǎng)網(wǎng)關總線

        吳昆倫

        (重慶車輛檢測研究院有限公司國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車質(zhì)量檢驗中心 重慶市 401122)

        我國于2018年提出《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,明確智能汽車產(chǎn)品的發(fā)展,應由以往的機械化轉(zhuǎn)為智能化控制方式。并將其單純的出行功能轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代人居家、辦公和娛樂的一體化、智能化移動空間,以此增加汽車產(chǎn)業(yè)的附屬價值。不過在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展進程中,安全性問題仍是其較大的技術挑戰(zhàn)。因此在研發(fā)智能網(wǎng)聯(lián)汽車時,需要充分利用相應的信息安全技術,以充分保證汽車行駛運行的安全性。

        1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車概述

        智能汽車是現(xiàn)代化科學技術發(fā)展的重要產(chǎn)物,也是汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的先進產(chǎn)品之一。其是在汽車上增設傳感器、控制器和執(zhí)行器等裝置,比如雷達、攝像頭等,以此通過車載環(huán)境感知系統(tǒng)、信息終端盡可能實現(xiàn)車、路、人的信息交換,保證車輛具有一定的智能性環(huán)境感知能力,有利于自動分析車輛行駛安全和危險狀態(tài),有效替代人來實現(xiàn)駕駛決策和操作。而將智能汽車與網(wǎng)絡相連接,則能夠構(gòu)成智能網(wǎng)聯(lián)汽車,其是當前智能交通系統(tǒng)的核心部分,利用自主的環(huán)境感知能力和車聯(lián)網(wǎng)體系,保證車載信息終端與業(yè)務平臺實現(xiàn)無線通信和各類信息交換。所以,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一種跨技術、跨產(chǎn)業(yè)域的新興汽車體系[1]。對于其定義有廣義和狹義兩種。其中廣義的智能網(wǎng)聯(lián)汽是指以車輛為主體和節(jié)點,運用現(xiàn)代通信和網(wǎng)絡技術,促使車輛與外部網(wǎng)絡進行信息共享和協(xié)同化控制,保證車輛的運行安全。在狹義方面,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是搭載先進的傳感器、控制其以及執(zhí)行器,基于現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡技術,實現(xiàn)V2X 智能信息交換和貢獻,具有對復雜環(huán)境感知、智能決策以及協(xié)同控制和運行執(zhí)行等功能,替代人來駕駛操作的新一代汽車產(chǎn)品[2]。

        2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車面臨的安全隱患

        雖然智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展方向符合未來社會的前進趨勢,但在實際發(fā)展過程中,其存在一個非常明顯的問題,即是安全性問題。汽車作為一種出行工具,其在正常行駛中會面臨很多的復雜環(huán)境,影響其網(wǎng)絡信息的交換和共享,對汽車行駛操控可能會產(chǎn)生較大的干擾。同時信息在交換和共享中也會發(fā)生系統(tǒng)被入侵、破壞正常操作程序的情況。比如黑客通過遠程網(wǎng)絡攻擊,侵入汽車操控系統(tǒng),會出現(xiàn)減速、突然制動、引擎關閉以及制動失靈等安全問題,很容易引發(fā)交通事故。另外,在當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車的使用中,通過相應的遠程無物理接觸方式,也能夠成功侵入汽車控制系統(tǒng),對其行駛狀態(tài)和停車狀態(tài)進行全面遠程操縱。這種威脅代表著黑客等無需鑰匙既能夠打開汽車車門、后備箱、啟閉后視鏡等[3]。因此當前智能網(wǎng)聯(lián)汽車在信息安全領域仍未得到充分的保障,導致汽車自動安全駕駛停留在想象中,對在現(xiàn)實生活中的實現(xiàn)缺乏安全因素的保障。具體安全問題如下:

        (1)車輛自身安全問題。其主要體現(xiàn)在應用系統(tǒng)和密鑰安全等。對于應用系統(tǒng)的安全性則分為軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分,基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的不斷發(fā)展,各種新型的應用軟件開始上線應用。在為用戶提供便利的同時,也存在較大的安全隱患。比如軟件安裝包下載通常被設置為開放性,在下載過程中就很容易受到黑客攻擊而導致信息泄露,甚至是系統(tǒng)癱瘓。在硬件方面,當汽車利用設定系統(tǒng)實行自動駕駛時,可能會通過偽造的障礙物來干擾雷達判斷,對車輛行進產(chǎn)生嚴重威脅。另外,智能網(wǎng)聯(lián)汽車是通過數(shù)據(jù)加密的方式對信息進行保護,如果發(fā)生密鑰泄露,則會導致加密數(shù)據(jù)的安全性缺失,致使風險出現(xiàn)。

        (2)網(wǎng)絡傳輸安全問題。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)絡傳輸過程中,其存在的風險主要是認證風險,不法分子可能會通過偽造身份、劫持動態(tài)等冒充用戶身份。同時存在傳輸風險,對于未加密或者加密保護等級不夠的傳輸信息,可能在通訊中受到惡意攻擊。最后還存在協(xié)議風險,即是在通訊環(huán)節(jié),將一種協(xié)議偽裝為另一種,在協(xié)議鏈路層通訊未實現(xiàn)加密的情況下,就可通過抓取鏈路層標識來定位和跟蹤車輛。

        (3)路側(cè)單元安全問題。在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中,以路側(cè)單元為支撐的車路協(xié)同技術路線逐漸受到重視。即是在路端基礎增加攝像頭、氣象站、電子路牌等設施。汽車可通過環(huán)境感知來對交通運行狀態(tài)和路面條件進行判斷,能夠保障路況信息得到有效更新,促使周邊環(huán)境信息更加完備,對車輛行駛和運行提供良好的安全保障。但當其受到惡意攻擊時,就會導致協(xié)同網(wǎng)絡體系失效,難以支撐車輛感知系統(tǒng)的有效工作,影響智能控制決策和操作,嚴重會引發(fā)交通事故。

        (4)云平臺安全問題。云平臺是智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)的重要組成部分。通過云平臺可實現(xiàn)車輛的遠程控制。并且基于云平臺還能夠開展遠程故障診斷,為提供相應類型的服務。但其存在的信息安全風險也相對較大,比如數(shù)據(jù)被惡意竊取、病毒侵入、不良訪問等,很有可能會出現(xiàn)用戶的隱私信息泄露等問題。因此在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息安全領域,仍存在多樣的安全風險,應當做好安全測試,保證數(shù)據(jù)信息的傳輸具有穩(wěn)定性、可靠性,避免影響車輛的控制運行。

        3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全關鍵技術

        3.1 總線與網(wǎng)關系統(tǒng)安全技術

        為充分保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息安全,應當注重對總線與網(wǎng)關系統(tǒng)的安全性。這是因為在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中,總線與汽車內(nèi)部的各個系統(tǒng)相連接,比如診斷系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、信息系統(tǒng)以及舒適系統(tǒng)等。每個系統(tǒng)的功能和作用各不相同,從而導致其實際需求也具有一定的差異性。而網(wǎng)關系統(tǒng)的功能則有三個方面,首先是能夠有效隔離內(nèi)部通信,進而降低網(wǎng)絡流量的使用量。其次是可對智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的各類總線實施差錯控制、網(wǎng)路控制和實時控制,從而在很大程度上可以提高汽車行駛的高效性以及便捷性。最后網(wǎng)關系統(tǒng)能夠支持子網(wǎng)之間順利實現(xiàn)信息溝通和轉(zhuǎn)換,保證子網(wǎng)之間的通信具有自由性[4]。

        為提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性,則需要采用總線和網(wǎng)關系統(tǒng)安全技術。即是對其開展全面的安全測試。在具體實施過程中,相關人員需要按照測試對象的設計需求,明確選用的總線類型,然后搭建總線安全仿真測試環(huán)境。在利用代碼逆向工程以及軟件行為監(jiān)控和總線指令分析等技術,解決總線可能存在的問題。比較常見的有指令加密、數(shù)量量大等。同時針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性,還需對其網(wǎng)關系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行合理的分析,準確識別出網(wǎng)關系統(tǒng)中包含的危險源和脆弱點。一般情況下,即是從通信保密性、識別、鑒別等角度進行安全測試,提高總線和網(wǎng)關系統(tǒng)自身的安全性,避免出現(xiàn)信息安全漏洞,影響智能網(wǎng)聯(lián)汽車的正常行駛控制。

        3.2 網(wǎng)絡安全測試技術

        對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的網(wǎng)絡安全測試,需要從一下三大方面入手。

        (1)則是在真實場景內(nèi)開展V2X 半實體仿真安全技術。在具體的安全測試活動中,主要是運用移動地圖功能來模擬和創(chuàng)建各種現(xiàn)實中的道路場景。相關人員可自行根據(jù)實際情況來設定仿真交通情況、基于此可實現(xiàn)對各種V2X 應用場景的模擬。當搭建V2X 半實物仿真環(huán)境之后,則可在實驗室模擬智能網(wǎng)聯(lián)汽車的實際運行場景,既能夠節(jié)省測試場地和測試時間,又能夠提高安全測試效率,具有較好的經(jīng)濟性。對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全性能具有更好的保障[5]。

        (2)在開展網(wǎng)絡滲透的基礎上,實施V2X 安全性測試技術。該技術的應用主要是針對主動攻擊型測試技術,比如對中間人攻擊、網(wǎng)絡掃描、重放攻擊等。因此該項安全技術是從攻擊者的角度出發(fā),對智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X 系統(tǒng)可能存在的問題或缺陷等,進行全面的分析,以便于及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)安全漏洞。還技術的應用可最大限度的降低黑客攻擊事件的發(fā)生概率。同時在智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全技術的應用中,也可借助虛假通信客體精準識別技術或者虛假信號源定位技術等,盡可能規(guī)避黑客利用假冒緊急車輛的信號特征來獲取優(yōu)先通行權(quán),避免垃圾信息的發(fā)送和接受。

        (3)需對智能網(wǎng)聯(lián)汽車應用APP 加固技術,其是保證安全性的重要途徑。通過當前的實踐研究發(fā)現(xiàn),在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的V2X終端采用APP,雖然能夠在一定程度上發(fā)揮優(yōu)勢,但同時也存在著被破譯、二次打包、反編譯的風險。所以在實際運行過程中,APP面臨著隨著被攻擊的危險。針對這一狀況,應當進一步強化對V2X終端應用的安全保護。就目前階段而言,可實施的技術方案包括有安全加載技術、防逆向保護技術、防調(diào)試保護技術、加密算法等。通過應用這些關鍵技術能夠更有效的保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息安全,促使V2X 交互信息免受惡意攻擊和篡改。

        3.3 操作系統(tǒng)和應用程序安全技術

        在當前的智能汽車市場上,出現(xiàn)了大批汽車車載操作系統(tǒng),并占有較高的市場占有率。雖然這些操作系統(tǒng)具有一定的智能性和較好的應用效果。但隨著更多終端軟件和應用程序系統(tǒng)的出現(xiàn),也增加了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的信息安全風險。比如部分終端軟件或者操作控制系統(tǒng)在日常運行中發(fā)生故障,或者是感染網(wǎng)絡病毒,就會對車輛的總線和相關控制單元產(chǎn)生較大的安全危害,由此可能會導致嚴重的事故后果。在此基礎上,對智能網(wǎng)聯(lián)汽車操作系統(tǒng)和應用程序的安全性保障,需用合理的關鍵技術,保證運行高效和安全性。在實踐中則是對其進行全面的安全測試。以惡意代碼特征分析技術為例,智能網(wǎng)聯(lián)汽車比較常見的惡意移動行為,包括惡意扣費、隱私信息竊取、系統(tǒng)破壞后癱瘓、訪問不良信息、后門軟件及流氓軟件等。為有效解決這一惡意行為,應當應用惡意代碼檢測技術及分析系統(tǒng)等,對技術模塊的數(shù)據(jù)進行搜集,并使用相應的數(shù)據(jù)收集技術,比如可采用動態(tài)分析技術、靜態(tài)分析技術等,其中動態(tài)分析技術主要分為函數(shù)調(diào)用的檢測分類技術、行為監(jiān)測簡述、主機異常檢測技術等。而靜態(tài)分析技術包括特征碼掃描檢測技術、啟發(fā)式掃描技術等。將動態(tài)分析和靜態(tài)分析進行融合應用,有利于更為準確的識別出智能網(wǎng)聯(lián)汽車中車載終端出現(xiàn)的惡意代碼,從而降低汽車操作系統(tǒng)和控制應用程序的風險性,保證汽車的行駛狀態(tài)和停車狀態(tài)具有良好安全性。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,我國在當前已經(jīng)進入到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的高速發(fā)展階段,各行業(yè)逐漸形成跨界合作、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)等趨勢。在對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品進行研發(fā)時,不僅要注重其使用性能,同時還要關注其信息安全,以實現(xiàn)穩(wěn)定駕駛、智能駕駛。因此應當明確智能網(wǎng)聯(lián)汽車存在的安全隱患,并通過應用總線與網(wǎng)關系統(tǒng)安全技術、網(wǎng)絡安全測試技術、操作系統(tǒng)和應用程序安全技術等,為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供堅實的信息安全保障。

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