应用PKI——数字证书在车联网中的作用

汽车行业正在经历一场变革性的转变，从传统的机械系统转向数字连接的生态系统。这一转变为创新、便利性和效率带来了前所未有的机遇。然而，这也带来了一系列独特的网络安全挑战，需要紧急关注。车辆黑客攻击、数据泄露，甚至远程控制关键车辆功能等网络威胁的风险都在增加。汽车行业已转向使用一种强大的工具来解决这些新兴的网络安全风险：数字证书。本文将探讨数字证书在保护联网汽车生态系统方面的关键作用。

一、联网车辆的网络安全挑战

随着车辆变得更加互联并依赖数字技术，它们变得越来越容易受到各种网络威胁。

这一挑战的核心是车对车(V2V)和车对万物(V2X)通信。这些连接允许汽车相互之间以及与周围基础设施交换数据，从而实现防撞和交通优化等功能。

然而，这些开放的通信渠道也为恶意行为者渗透车辆系统提供了机会。

黑客可能会拦截和操纵正在传输的数据，损害关键的安全功能，甚至远程控制车辆。此类攻击的后果可能很严重，使车辆乘员和其他道路使用者的安全面临风险。

软件比汽车还多

另一个值得关注的问题是远程访问和控制车辆车载系统的可能性。随着车辆变得更加由软件驱动，大量计算机系统控制各种功能，未经授权访问的风险也随之增加。恶意行为者可能会利用车辆软件或通信协议中的漏洞来控制重要系统，例如刹车、转向或发动机。

联网车辆生成和共享的大量数据也成为数据泄露和盗窃的主要目标。网络犯罪分子可能会收集和利用敏感信息，包括驾驶员位置、驾驶习惯和个人数据，从而导致隐私侵犯以及潜在的金融或身份相关犯罪。

应对汽车行业的这些网络安全挑战需要采取全面的协作方法。汽车制造商、技术提供商和监管机构必须共同努力开发和实施有效的安全措施，例如安全通信协议、强大的访问控制和高级数据加密。

二、公钥基础设施(PKI)和数字证书的作用

数字证书和公钥基础设施(PKI)是增强汽车网络安全的基础。数字证书充当虚拟身份证，在数字交互中建立用户、设备或实体的身份。

它包含关键元素，例如用于加密和签名验证的公钥、用于解密和签名的私钥以及用于确保证书完整性和真实性的数字签名。

这些证书由受信任的证书颁发机构 (CA)在验证持有者身份后颁发。

现代车辆包含约1亿行代码(预计到2030年该数字将增加两倍)，网络漏洞的复杂性和可能性大幅增加。

数字证书在汽车安全中的主要用途之一是身份验证和加密。这确保了只有授权的设备和软件才能与车辆通信，从而防止未经授权的访问和控制。

三、使用数字证书打造更安全、更高效的环境

数字证书还可以验证软件更新，确保它们来自合法来源且未被篡改，这对于维护车辆的完整性和安全性至关重要。

它们对于在车辆内实施嵌入式防火墙也至关重要。该防火墙控制到达机载计算机的通信，阻止未经授权的访问并报告可疑活动。

这种防火墙专门针对汽车环境，与车辆的实时操作系统和电子控制单元(ECU)集成，以有效过滤和管理外部和内部通信。它足够聪明，甚至可以标记看似无害的操作，例如扫描二维码进行注册，识别此类操作在某些情况下何时可能导致麻烦。

数字证书的作用扩展到促进安全启动和固件无线更新(OTA)，这是远程向车辆提供操作和安全软件更新的现代方法。

四、如何在联网车辆中实施 PKI 和数字证书?

为互联车辆实施PKI系统需要仔细规划和考虑几个关键因素。实施过程至关重要，尤其是对于汽车制造商团队而言。如果做得正确，在生成例行笔测试报告时可以更轻松地查明问题。以下是有关如何实施PKI和数字证书的分步指南：

• 识别和保护关键资产：认识到联网车辆本质上是具有各种内部和外部通信需求的“驱动数据中心”。识别需要保护的关键资产(例如 ECU(电子控制单元))并相应地实施安全措施至关重要。
• 应用深度防御：实施分层安全机制来保护敏感数据和车辆系统的完整性。这种方法可确保如果某一层受到损害，则会建立额外的防御层以防止攻击。
• 拥抱零信任原则：对所有通信和访问采用“从不信任，始终验证”的方法，要求通过数字证书和加密密钥进行身份验证。这最大限度地降低了未经授权访问的风险，并确保只有经过验证的组件才能在车辆网络内进行通信。
• 确保更新能力：车辆应能够接收固件和软件的无线 (OTA) 更新，以便及时进行安全补丁和更新。这需要一个强大的系统来验证和安全地交付更新。
• 实施强加密和身份验证：使用PKI对供应链不同部分之间传输的数据进行加密，确保只有经过授权的个人和设备才能访问敏感信息。数字证书通过验证用户和设备的身份在此过程中发挥着至关重要的作用。
• 管理身份和访问： 实施身份管理解决方案来控制对车辆系统和数据的访问。这涉及为用户和设备创建和管理数字身份，确保只有授权方才能访问关键系统和信息。
• 保护隐私：利用PKI解决方案为车辆创建匿名、可验证的身份，通过隐藏车辆在通信过程中的真实身份来保护驾驶员的隐私。

五、PKI和数字证书在联网车辆中的优势

实施 PKI和数字证书在验证设备身份和加密通信方面发挥着关键作用，确保只有授权方才能访问车辆系统和数据。以下是一些主要优点：

• PKI和数字证书为车辆通信提供强大的安全性，防止未经授权的访问和网络威胁。
• 它们确保只有授权的设备和个人才能与车辆系统交互，从而防止各种网络攻击。
• 这些技术促进了用户访问的管理，确保敏感的车辆数据只能由经过验证的用户访问。
• PKI和数字证书帮助汽车制造商满足全球严格的数据保护和隐私法规。
• 它们对车辆网络内的数据传输进行加密，确保数据完整性并防止篡改。
• 这些证书的数字化使汽车公司能够大幅削减AWS费用，并将计算资源重新分配到生产中更必要的方面，例如CFD模拟。
• PKI可实现安全且经过验证的车辆软件更新，防止恶意软件安装。

结论

随着汽车行业持续进行数字化转型，对强大的网络安全措施的需求变得前所未有的迫切。数字证书和支持它们的PKI正在成为保护互联车辆生态系统的重要工具。该技术提供了一个可信的身份验证、加密和数据完整性框架，以减轻日益增长的网络威胁风险，例如黑客攻击、数据操纵和冒充攻击。它对于确保联网车辆及周边基础设施的安全、隐私和可靠性至关重要。

汽车制造商可以通过采用数字证书和支持它们的PKI来构建更安全的互联汽车未来。这将保护司机、乘客和整个交通网络。

作者|Sam Bocetta
图源|Globalsign
编辑|公钥密码开放社区

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