干货|网络安全：关于车联网信息安全之SecOC总线新鲜值
摘要
当今世界，在互联网多模式发展和工业智能化趋势的背景下，传统制造业逐渐向“智能制造”转型升级。汽车产业在移动互联、大数据及云计算等技术的推动下向智能化、网联化发展的趋势愈发明显。当前，CAN总线作为汽车行业专用的总线，已暴露出了越来越多的车联网信息安全问题，无法适应汽车的发展趋势。
对此，传统的CAN总线引入一套通信认证的方法，即SecOC（SecureOnboardCommunication）。SecOC作为新一代车内网络安全总线方案，美亚网安已将该技术集成在车联网信息安全自动化检测试验设备中，通过在国内主机厂进行SecOC总线验证性测试，积累了测试用例，并取得了良好的效果。
整个SecOC总线报文结构如下所示，AuthenticI-PDU是需要被保护的数据；Authenticator为认证信息（通常使用消息认证码，即MessageAuthenticationCode，简称MAC，后文以MAC来简称此内容）；SecuredI-PDUHeader为可选用的报头；FreshnessValue为可选用的新鲜度值。
新鲜值由TripCounter、ResetCounter、MessageCounter、ResetFlag共8字节组成，如下图所示：
此计数器为递增计数器，初始值为0，在上电、唤醒等操作时自增，当TripCounter自增时，ResetCounter清零；MasterECU将一个新的TripCounter和ResetCounter放到同步消息中发送给SlaveECU，所有SlaveECU都保存TripCounter和ResetCounter。每一次自增后都将当前值写入非易失性存储中，建议存储在安全存储区域。
（建议TripCounter为3字节，0XFFFFFF=16777215，按使用寿命30年计算，16777215/30/365=1532，即平均每天可重复上电1532次，30年后才会出现溢出。若TripCounter溢出，将不会有效抵御重放攻击。）Reset_counter溢出时，TripCounter+1
此计数器单调递增，ResetCounter可根据实际场景设置不同的周期，周期单调递增（即ResetCounter+1）；当ResetCounter自增时，MessageCounter清零；MasterECU将当前最新的TripCounter和ResetCounter作为同步消息发送给SlaveECU。所有SlaveECU都保存TripCounter和ResetCounter。
（建议Reset_Counter为3字节，0XFFFFFF=16777215，CAN总线上最快10MS一帧报文发出，这里设置ResetCounter的递增周期为200ms（可配置），每秒钟会递增5次，每天递增5*60*60*24=432000次。16777215/432000=38，即不下电的情况下，ResetCounter在第38天后会发生溢出。溢出后将不再能够抵御放攻击）。
此计数器单调递增，发送ECU每发送一次报文数据帧，发送ECU的MessageCounter+1,截取MessageCounter的低位（MessageCntLower），作为新鲜值部分组包到CAN总线报文帧中（SecureI-PDU）。接收到成功验证一条指令后同样执行Message_Counter+1操作。
（MessageCounter建议14bit,高位10bit不出现在消息体中，低位4bit出现在消息体中。需保证在一次Reset周期内，MessageCounter不会出现溢出，溢出后将不在能够抵御重放攻击）。
实时同步来自MasterECU中的ResetCounter的值。取ResetCounter的低2位，作为新鲜值部分组包到CAN总线报文帧中。需要特别注意的是，建议要将TripCounter、ResetCounter、MessageCounter等存储在非易失性存储器（NVRAM）中，因为如果用普通Flash，通常只能擦写10万次，如果ResetCounter每200ms同步一次，Flash很快就会被写坏。因此可以考虑对Flash做磨损平衡处理，即ResetCounter和MessageCounter不存储，但是安全性会受影响，如果网格发出同步指令之前，某些ECU间的通信可能存在被重放攻击的可能性。
当前，美亚网安在汽车信息安全与汽车取证方面已经有了深度的研究，全面理解汽车电子电气架构和总线协议。未来，北京美亚网安将持续性的输出车联网信息安全技术的能力，加强同国内外主机厂的合作，为提升整个汽车行业的信息安全能力做出自己的贡献。
北京美亚柏科网络安全科技有限公司（简称：美亚网安）是国投智能控股厦门市美亚柏科信息股份有限公司（股票简称：美亚柏科，股票代码：300188）的全资子公司，是美亚柏科集团网络空间安全、大数据智能化、网络开源情报和智能装备制造四大产品战略重要组成部分。以服务国家网络强国战略为已任，力争成为网络空间安全的领先者。
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