ADAS-"加密前行":软硬件技术在汽车安全中的应用"

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“随着科技的迅猛发展，汽车正逐渐融入智能化和互联化的时代。然而，随之而来的是汽车面临的安全风险日益严峻。黑客的威胁、数据泄露的风险以及车辆的操控被篡改的可能性都在我们的日常驾驶中存在。为了确保出行的安全和隐私，汽车安全的软硬件加密技术正在成为不可或缺的一环。软件加密技术可以对车辆的控制系统和通信网络进行加密，从而阻止未经授权的访问和操纵。而硬件加密则通过确保车辆电子设备的完整性和安全性来增强汽车的防护能力。今天我们将探讨汽车安全的软硬件加密问题，并帮助读者更好地理解和应对现代汽车面临的安全挑战。”



汽车安全的挑战
    随着现代汽车的智能化和互联化程度不断提高，汽车安全问题日益受到广泛关注。尽管车辆制造商和技术公司在设计和开发汽车系统时已经采取了各种安全措施，但同时也面临着不断增长的网络威胁和潜在的黑客攻击风险。    试想在没有加密的情况下，汽车内部的ECU以及各个模块之间使用明文进行传输、存储数据，那么在现代汽车中典型的存在的安全威胁有：
1.网络攻击威胁：黑客可以利用漏洞和技术手段侵入车辆的电子系统，篡改车辆的控制指令或者获取敏感信息。2.数据隐私风险：如汽车软件数据以及汽车通过各种传感器收集大量的车辆和驾驶者数据等，这些数据也有可能被黑客获取。3.车辆控制被篡改：黑客通过攻击车辆的电子控制单元（ECU）或者车载通信系统，可能实施远程操控车辆的行为。4.软件漏洞和不安全设计：现代汽车使用了大量的软件来控制各种系统，包括发动机、制动、安全气囊等。然而，软件存在漏洞和不安全设计可能导致黑客的入侵。针对这些挑战，汽车制造商和技术公司正在不断加强汽车安全性能，包括采用软硬件加密技术、建立安全开发标准、加强网络防护等。下面我们将介绍常见的软硬件加解密方案以及他们在汽车内的应用。


软硬件加密技术
软硬件加密技术是一种重要的手段，用于保护汽车系统和数据的安全性和完整性。它们通过使用密码学算法和安全硬件组件，防止未经授权的访问、篡改和信息泄露。下面是对软硬件加密技术的介绍：
2-1 软件加密技术
1.对称加密：采用相同的密钥进行加密和解密，常见的算法包括AES、DES等，其加解密过程如下所示：


    可以看出，对称加密的特点是加解密双方都有保存有相同的密钥，因此算法对称加密速度较快，适用于大量数据的加密和解密。缺点是一旦密钥泄露，即使通信、存储数据经过加密，黑客也可以通过密钥获取到原始数据。2.非对称加密：使用公钥和私钥进行加密和解密，常见的算法包括RSA、ECC等，其加解密如下图所示：

可以看出，加解密的双方都有自己的公钥以及私钥，并且存储了对端的公钥。需要注意的是，自己端的私钥是使用对端的公钥生成。在数据加密时，使用对端的公钥进行加密，对端在解密时使用自己的私钥进行解密。相对于对称加密，非对称加密安全性更高，一般用于身份验证、密钥交换等场景。3.数字签名认证：通过使用私钥对数据进行加密，验证数据的完整性和来源的技术。数字签名可防止数据被篡改，并确保数据的真实性和可信性。典型的算法如SHA256、MD5等算法。以典型SHA256算法为例，其流程如下：

上面我们讲的对称加密以及非对称加密算法是可逆的，即我知道密文以及密钥，那么我还可以得到原始的数据，但SHA256等是不可逆的，即只能通过明文（相同或者不同长度）进行运算后得到固定长度的结果，因此只能用于对比认证，即对同一段数据进行Hash算法，然后通过对比Hash值来判断用户或者软件数据是否被篡改。4.软件混淆和反编译保护：软件混淆和反编译保护本质上是对软件源码进行保护，防止抄板以及软件反编译等。软件混淆是通过对源代码进行变换和优化，使其难以被理解和逆向工程。混淆技术使黑客难以获取有关软件逻辑和算法的敏感信息。而反编译保护：使用特殊的技术和工具，防止黑客对软件进行逆向工程和解析。这包括代码加密、动态加载和反调试等措施。
2-2 硬件加密技术
1.硬件加密技术：硬件加密技术依赖于专用的安全芯片和模块，用于存储和处理密钥、加密算法和安全策略。安全芯片一般内部集成加密引擎、密钥存储、随机数生成器等，用于加密和保护设备中的数据和通信。安全芯片通常具有防护措施，防止物理和逻辑攻击。


2.物理层加密
将加密算法应用于硬件层面，如存储器、通信总线和传感器。物理层加密技术可以防止黑客通过物理接口或侧信道攻击获取敏感数据。

汽车软硬件加密应用

汽车汽车软硬件加密应用于保护汽车的关键数据和通信，以提高车辆的安全性和防范潜在的攻击。以下是一些汽车软硬件加密的应用：

远程钥匙加密：现代汽车使用远程钥匙或智能钥匙进行车辆的解锁和启动。这些钥匙使用加密技术来确保与车辆之间的通信是安全的，防止信号被窃听或复制。



车辆网络通信加密：现代汽车内部使用许多电子控制单元 (ECU) 通过车辆网络进行通信。这些通信可以通过加密技术来保护，防止恶意攻击者篡改或窃听通信内容。

CAN 总线加密：控制区域网络 (Controller Area Network, CAN) 是汽车内部各个电子控制单元之间的通信网络。CAN总线加密可以防止黑客攻击者对CAN总线进行篡改，确保车辆的安全性和可靠性。



车辆诊断信息加密：汽车的诊断信息对于维护和故障排除非常重要。加密这些诊断信息可以防止未经授权的访问和保护车辆数据的隐私。

软件防篡改：为了防止黑客攻击和恶意软件的安装，汽车的软件可以使用加密技术来防止未经授权的修改或篡改。这有助于确保车辆的软件完整性和安全性。

车载娱乐系统加密：车载娱乐系统中存储的个人信息和娱乐内容可能受到攻击者的目标。加密这些数据可以保护用户的隐私和防止敏感信息泄露。


结束语

在数字化时代，汽车安全变得越来越重要。软硬件加密技术在保护车辆数据和通信方面发挥着关键作用。通过远程钥匙加密、车辆网络通信加密、CAN总线加密、硬件加密和软件防篡改等措施，我们可以提高汽车的安全性，防止潜在的攻击和数据泄露。保护车辆的安全是一个持续的挑战，汽车制造商和技术提供商将继续努力创新和改进加密技术，以确保我们的出行更加安全可靠。如果你对汽车电子、科技感兴趣，敬请期待我们的下一期科普内容，谢谢大家的支持！