****正在走向車聯網時代，迅速發展之際，安全形勢也日益嚴峻。最近，美國科研人員開發了乙個免費、通用、開源的軟體框架，用於保護汽車中的軟體更新。在開源框架投入****使用之前，研究團隊呼籲世界各地的安全專家幫助他們尋找該框架的漏洞。
簡介這款開源安全軟體框架名為「uptane」，它在目前廣泛使用的「tuf」（軟體更新框架）基礎上發展而來。
背景ecu
如今，汽車內部都會具有一些列的微機控制模組，簡稱「電子控制單元」（ecu），又稱為「行車電腦」、「車載電腦」。它是一種汽車專用微機控制器，和普通電腦一樣，由微處理器、儲存器、輸入輸出裝置、模數轉換器等大規模積體電路組成。這些ecu控制了汽車主要的安全裝置例如安全氣囊、剎車系統、發動機和傳動裝置等環節。
ecu公升級
然而，ecu和普通的計算機系統一樣，隨著根據使用者需要的變化，軟體缺陷和功能的相關更新，也會遭遇軟體（韌體）公升級的情況。例如， f1等汽車拉力賽的賽車，需要根據不同的賽道情況，來改善發動機動力輸出，以提高賽車成績，這時就會需要更新ecu。更新ecu韌體，就類似更新計算機主機板bios，對發動機來說，可以達到調控發動機動力輸出數值的效果。
傳統的公升級方式，一般都需要專業人員將ecu拆出，連線專業裝置進行公升級。然而，這種方法需要使用者去汽車維修站或者返回原廠進行公升級，操作難度大、過程複雜、風險高。
ota公升級
然而，對於新能源和車聯網汽車來說，例如豐電和特斯拉的一些型號，都可以通過空中無線通訊的「空中公升級服務」（ota）方式，對於ecu進行軟體公升級。公升級可以修復車輛控制單元的安全漏洞，或者追加新的功能。這種方式通過無線網路更新，無需使用者去維修站，更加方便、安全、快捷，同時也減少了廠家的召回。
安全風險
ota 公升級方式也並不是萬無一失的，黑客仍然會瞄準這些汽車軟體更新機制，安裝惡意軟體，病毒，甚至是勒索軟體。一旦發生類似事件，結果往往是災難性的。
uptane
uptane，正是為汽車製造商提供一種安全的軟體更新框架，以抵禦各種安全攻擊和威脅。它的設計正是針對汽車行業的特點，考慮到其特殊的風險和限制。其中眾多設計細節，是和美國大多數汽車行業廠商和專家一起合作完成的。所以，它具有更加好的靈活性，適應各個汽車廠家需求，抵禦各種安全風險。
研究人員稱開發uptane的首要目標，就是建立汽車軟體安全更新機制，保持最強的安全級別。不管更新的**是**，該機制都可以盡可能地確保軟體更新的真實性和可靠性，同時也能夠靈活地支援各個特殊的使用者模型和部署機制。
下面，首先介紹一下汽車安全威脅的**，即黑客針對ecu的攻擊要達成的目標和攻擊採取的行動。
攻擊型別
針對ecu的主要攻擊型別，根據其目的，可以分為：
第一，讀取更新
攻擊者會竊取軟體更新內容，研究ecu韌體內容，盜取汽車的智財權財富。
第二，拒絕更新
攻擊者想要阻止汽車修復軟體問題。有以下型別：
阻止更新攻擊：阻止汽車內部或者外部的網路流量，讓ecu無法接收任何更新。緩慢檢索攻擊：讓ecu緩慢地接收應用更新，這樣攻擊者可以同時展開安全攻擊。凍結攻擊：在ecu已經有更新的情況下，不定期的傳送給ecu已有的更新。軟體版本部分安裝攻擊：讓一些ecu無法完全安裝最新的更新。攻擊者可以通過阻止ecu的網路通訊來完成這個目的。有時，這種攻擊也會偶然地發生在電力**終端的情況下。
第三，阻礙工作
攻擊者會嘗試讓ecu工作失效，使汽車或者其元件短時間或者永久性的行為反常，有以下攻擊方式：
回滾攻擊：讓ecu安裝具有問題的過期軟體。無休止資料攻擊：這是攻擊者最簡單的攻擊方式之一，通過執行無休止的資料攻擊，傳送大量的資料讓ecu儲存空間耗盡，從而發生崩潰。混合軟體版本攻擊：它會引起ecu在互操作方面的失敗，阻止汽車正常工作。攻擊者通過給不同的ecu安裝不相容的軟體更新版本（不能同時安裝），從而達到攻擊目的。攻擊者雖然無法設計出新的軟體包，但是他們能夠給不同的ecu同時安裝不同版本軟體更新。混搭的攻擊：這種攻擊也會引起ecu互操作性方面的失敗，如果攻擊者盜用了伺服器金鑰，他們可以使用這些金鑰發布乙個獨特的新軟體映象。例如ecu-1和ecu-2都可以從軟體分支3上安裝更新。但是，攻擊者已經濫用簽署軟體版本的金鑰。這種混搭的攻擊，比前面提到軟體版本部分安裝攻擊和混合軟體版本攻擊更加惡劣，因為攻擊者可以任意組合更新。
第四，控制
這是第四點，也是最嚴重的一點。攻擊者能夠修改汽車的效能。攻擊者讓ecu安裝攻擊者選擇的軟體，這樣導致攻擊者可以隨意修改汽車的效能。他們可以通過任意的軟體攻擊，以惡意軟體覆蓋ecu現有的軟體。
攻擊行動
那麼，攻擊者又會採取那些具體行動呢？
攔截和改變網路通訊（例如進行中間人攻擊），這些行動的實現途徑包括：（1）汽車外部：攻擊者可以控制用於發布軟體更新的蜂窩網路；（2）汽車內部：攻擊者可以控制ecu閘道器、普通ecu、obd-ii 介面、 usb。危害汽車ecu。危害軟體更新的金鑰或者儲存金鑰的伺服器。
防禦機制
uptane 框架所具有的主要抵禦機制有以下四條：
第一，使用額外的儲存空間從無休止的資料攻擊中恢復。
第二，廣播元資料防止混合軟體版本攻擊。
所以，在can網路或者以太網路中，主ecu向某個從ecu傳送的任何元資料，也需要同時發向其他的ecu。
第三，使用版本清單檢測軟體部分安裝攻擊
即使有時ecu沒有受到任何其他攻擊，但是也偶爾會出現一種軟體版本部分安裝攻擊的情況，導致ecu只成功安裝了部分的軟體更新。
無論，這些攻擊是如何發生的，oem 都可以通過軟體版本清單和ecu關於它最近安裝的簽署資訊，檢測這種攻擊。在驗證和安裝更新後，ecu會使用oem在汽車製造期間提供的對稱金鑰，來驗證其安裝的軟體，然後傳送給主裝置。
ecu，每個點火週期只會進行一次簽署和發回它的版本清單。主裝置將蒐集這些簽名，構建汽車版本資訊，然後傳送給汽車製造商。如果汽車製造商發現最近的汽車更新，和它們實際安裝的不匹配，製造商將會收到警報，並且採取進一步行動。
第四，使用時間伺服器限制凍結攻擊
關於攻擊者對於ecu採取的凍結攻擊，是由於ecu桌面和伺服器程式不同，e無法具有可靠的時鐘。這樣主裝置不能判斷元資料是否超時。
為了解決這個問題，每個ecu應該使用外部時鐘，周期性地更新目前的時間。
集思廣益
因為uptane是開源的，所以與任何乙個開源專案的標準流程一樣，團隊正在呼籲全是世界的安全專家和學術機構，幫助他們發現該軟體框架的漏洞，以及模仿黑客對於該框架展開攻擊，以進一步完善該框架，最終形成穩定的版本。
參考資料
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