汽车信息安全–车规MCU的密钥管理

汽车安全 10个月前 admin

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1.密钥分类及作用概述

2.密钥管理策略

3.小结

随着智能网联汽车的飞速发展，接入网络的车辆收到黑客攻击的场景越来越多。为保护网联汽车免受网络攻击，使用密码学对个人隐私数据、整车敏感数据进行保护逐渐引起了业内人士的重视。

在CP AUTOSAR中针对车内ECU间CANCANFD的安全通信设计了SecOC机制和IdsM机制；借鉴IT领域成熟的安全通信技术，使用TLS保护TCP/UDP级别的以太网通信，使用IPsec保护双方链接，在链路层使用MKA机制保护MAC层的数据加密、签名等。

上述所有的机制来源于密码算法。不过众所周知密码算法是公开的，除部分摘要算法外，大多数密码计算依赖于密钥，因此现代密码机制的安全性更多取决密钥的安全管理和保护。

今天主要讲车规MCU关于密钥的一些理解。

1.密钥分类及作用概述

在当前车规MCU的规格制定中，除了要满足ISO26262，ISO21434也要在考虑之中。因此，目前中高端车规MCU普遍都会设计硬件安全模块（HSM），该模块可以用于密码计算的硬件加速、敏感数据和密钥的存储。基本上在车规MCU中，密钥都是存放在HSM中。

为保证不同安全机制的有效性，通常情况是把密钥根据应用场景进行分类：

安全启动：非对称和对称密码体制均可使用，但考虑启动速度，对称密码体制使用较多；在HSM标识一般称之为Boot_Key;

安全通信：在车内ECU通信，为满足实时性，通常采用对称密码体制，称之为SecOC_Key；

安全存储：根据数据的重要程度有不同策略，但是目前见得多是对称加密

安全诊断：29服务：证书交换(非对称)、挑战响应认证（对称或非对称）

安全更新：一般多用非对称进行验签，对称用于解密（使用较少）。

安全调试：暂时还没有用到，因此一般整车下线后ECU Debug口会被封住，出bug直接换件。调bug一般是在家里复现。

2.密钥管理策略

我们知道，与功能安全不同，信息安全是要贯穿整车的完整生命周期。我们以一颗芯片从出厂到上车为例，生命周期通常分为：芯片出厂阶段、Tier-1开发阶段、OEM量产阶段、售后阶段和报废阶段，如下图：

很明显，在芯片出厂阶段就已经需要涉及到密钥管理了。

芯片出厂阶段：一般来讲，有经验和设计实力的芯片厂会设计2-3个密钥固化在HSM加密引擎中，该密钥通常只能由加密引擎访问以保证其安全性。这些密钥一般是在BootRom设计阶段被芯片原厂使用，主要协助做安全启动设计，称为原始密钥；例如TC3xx固化了2个对称密钥在HSM ROM中，芯驰E3系列在OTP里固化公钥哈希等

供应商开发阶段：该阶段的密钥通常也被称之为开发密钥；该类密钥通常不会由原始密钥派生，而是供应商自定义进行生成密钥。开发密钥一般存放在HSM侧的NvM，同时为了方便调试，HSM通常会留有接口获取密钥信息等，在开发上通信方式上也可以分为安全通信和旁路通信(忽略鉴权验证结果)；

OEM量产阶段：OEM在完成整车集成验证后，在汽车下线时会统一使用工具差分下发密钥到整车各ECU中(如网关、座舱域控、T-box、智驾域控等等)；或者基于某算法和开发密钥原始密钥进行派生；这个环境其实很容易出问题。常见的就是某ECU通信鉴权有问题，一看log发现密钥没刷。

售后阶段：售后阶段密钥的更新频率就少了很多，并且该阶段密钥是不能以任何方式泄露，包括使用诊断仪。因此，芯片出厂时如果能在HSM侧定义好各生命周期下资源权限，我想OEM会很乐意合作，就像芯驰在流片之前就已经找到α客户进行合作，随着芯片厂对于软件开发的重视，传统芯片厂->Tier 1-> OEM的合作模式会逐步向芯片厂->OEM、芯片厂-> Tier 1这类有特殊客制化的模式演进。

报废阶段：该阶段关于HSM存储的所有敏感信息包括密钥都应该被销毁。