【導讀】要讓人們認識到汽車網絡安全的重要性并不容易。隨著汽車向半自動駕駛過渡，汽車主機廠 (OEM) 越來越關注汽車網絡安全問題。對汽車網絡實施控制的理由很明顯，目的是確保除了駕駛員（或在特定和約束條件下替代駕駛員的駕駛系統(tǒng)）之外沒有人可以控制車輛。
要讓人們認識到汽車網絡安全的重要性并不容易。隨著汽車向半自動駕駛過渡，汽車主機廠 (OEM) 越來越關注汽車網絡安全問題。對汽車網絡實施控制的理由很明顯，目的是確保除了駕駛員（或在特定和約束條件下替代駕駛員的駕駛系統(tǒng)）之外沒有人可以控制車輛。
2021 年，聯合國歐洲經濟委員會 (UNECE) 工作組發(fā)布了 UN-R155，這是一項針對 OEM 的網絡安全法規(guī)，旨在應對日益嚴重的網絡威脅。自 2022 年 7 月起，該法規(guī)對 UNECE 成員國生產的新車型的審批具有約束力。這意味著汽車供應商必須遵守 ISO 21434，以確保其所有網絡安全相關組件均符合該標準。當然，采購符合網絡安全標準的零件并不能保證 OEM 符合 UNECE 標準。不過，這是朝著這個方向邁出的重要一步，使 OEM 在實現這一目標的過程中處于更有利的地位。本文從先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和車艙監(jiān)控應用中使用的圖像傳感器的角度來探討網絡安全問題。
為何需要確保圖像傳感器的安全
在汽車中，有些位置很顯然應實施網絡安全，包括網關、互連、信息娛樂系統(tǒng)或通過網絡連接的任何其他汽車子系統(tǒng)。然而，大家可能疑惑的是為什么圖像傳感器也需要網絡安全。隨著當今對安全和駕駛輔助的重視，圖像傳感器就是車輛的“眼睛”。它們用于多種 ADAS 功能，例如車道偏離警告、行人檢測和自動緊急制動 (AEB)。它們會評估汽車周圍的環(huán)境，并為融合系統(tǒng)提供信息輸入以做出決策。未來，它們將協助識別和驗證汽車用戶的身份，并監(jiān)控用戶的生命體征。如果駕駛員喪失行為能力，車載計算機將能夠接管控制權。在這些情況下，汽車圖像傳感器必須具有出色的性能（高動態(tài)范圍、低照度能力、色調辨別力等）并保持正常工作，特別是在車輛可能遇到的最極端情況下。由于汽車的安全將越來越依賴圖像傳感器，因此汽車的中央計算機需要經過授權的正品零件才能與之交互。而且，還必須確保傳輸的任何圖像幀都沒有被篡改，并且所有幀都是由正品圖像傳感器生成的。此外，圖像傳感器應當只接受汽車系統(tǒng)而不是任何其他方的配置更改。以下用例說明了為什么汽車行業(yè)不能忽視因使用易受第三方篡改的冒牌圖像傳感器所帶來的威脅。
威脅 1：圖像傳感器被冒牌部件替換
AEB 系統(tǒng)依靠擋風玻璃后面的圖像傳感器來檢測汽車前方的物體或行人。如果駕駛員沒有及時做出反應，該系統(tǒng)可以決定施加制動，以防止發(fā)生碰撞。AEB 系統(tǒng)的運行前提是其圖像傳感器具有特定的特性（如高動態(tài)范圍、低照度性能等），并且系統(tǒng)已根據這些規(guī)格進行了校準。如果用非正品或冒牌部件替換了原裝圖像傳感器，可能會損害系統(tǒng)性能。雖然替換件可能看起來與原裝件完全相同，但其性能和特性可能會大相徑庭。由于 AEB 系統(tǒng)針對原裝圖像傳感器進行了優(yōu)化，因此替換件的不同特性將改變系統(tǒng)的性能。這意味著系統(tǒng)可能在距離幾米遠時才能檢測到汽車前方的物體或行人，使系統(tǒng)沒有時間做出適當反應，從而可能釀成悲劇性的后果。用仿冒品代替正品圖像傳感器，就好比讓視力不好的司機不戴眼鏡開車。
圖 1：用冒牌產品代替正品圖像傳感器的后果
威脅 2：圖像傳感器設置被修改
車輛系統(tǒng)經過校準和編程，可對圖像傳感器進行最佳配置，以始終盡可能真實地呈現車前的場景。但是，如果有人（或物）修改了圖像傳感器的配置，其性能就會受到影響，以致于可能不再能保證汽車系統(tǒng)能夠正確、完全或最佳地感知汽車所面對的場景，這就相當于向人類駕駛員的眼睛里投擲灰塵。
圖 2：篡改圖像傳感器設置的后果
威脅 3：圖像傳感器被繞過
圖像傳感器向圖像處理器提供原始視頻數據，然后圖像處理器使用這些數據提取有關前方障礙物的關鍵信息，以便汽車能夠做出適當的響應。例如，圖像處理器可以檢測到正在接近的車輛，然后從安全第一的角度來選擇是剎車還是駕駛汽車遠離危險。但是，如果有未經授權方試圖通過修改或繞過圖像傳感器來篡改系統(tǒng)，圖像處理器就無法再獲得反映真實場景的原始視頻數據。在這種情況下，系統(tǒng)可能無法再檢測到正在接近的物體。相反，圖像處理元件可能只能接收到沒有障礙物的暢通道路的循環(huán)圖像，其后果可能與人類駕駛員將視線完全從路面上移開一樣難以承受。
安森美 (onsemi) 的圖像傳感器符合網絡安全標準
圖 3：圖像傳感器被繞過的后果
安森美于 2018 年開始在其圖像傳感器中加入網絡安全功能，時間甚至比 ISO 21434 網絡安全標準發(fā)布還要早。最初，這樣做是為了滿足早期客戶的需求，但后來經過逐步發(fā)展，匯聚成了寶貴的網絡安全專業(yè)知識。因此，安森美的圖像傳感器已經為網絡安全做好了準備。其中一個關鍵功能是身份驗證，這使它們能夠向主機證明它們是正品，過程中需要使用證書鏈和預共享密鑰。另一個重要功能是，它們可以確保視頻數據的完整性，證明傳感器和系統(tǒng)之間的視頻數據流沒有被篡改。這種完整性是通過消息驗證碼 (MAC) 提供的。此外，通過特定密鑰寄存器在嵌入式數據視頻線路上使用 MAC，可防止傳感器控制和配置數據被篡改。
網絡安全組件是實現汽車網絡安全的第一步
網絡安全合規(guī)性是汽車圖像傳感器的必備條件，以防止圖像傳感器成為外界入侵復雜汽車電子系統(tǒng)的特洛伊木馬。對于 OEM 而言，為了確保網絡安全合規(guī)性，需要的不僅僅是在圖像傳感器中添加網絡安全控制電路，但它們對于 ADAS 和車艙監(jiān)控系統(tǒng)實現全面的網絡安全合規(guī)性至關重要。
（作者：Ludovic Rota，安森美產品營銷經理）
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