聊聊AUTOSAR: 基于DaVinci的SecOC开发与配置
一、什么是SecOC
当前车载网络通讯环境越来越复杂，未采取任何安全保护的报文，一旦被伪造或者篡改，将非常危险。为了提升信息的安全性，AUTOSAR标准中引进了SecOC，加入了通讯认证机制，能够有效的辨别出信息是否被篡改，提高了车内网络传输安全性。
SecOC的全称是Security Onboard Communication，中文名称是安全板载通信。SecOC占用报文负载中的若干字节，在其中填入新鲜度值和身份认证信息, 即发送数据的时候进行加密，接收数据的时候进行校验，可以提供消息身份验证及防止重放攻击。
二、SecOC如何实现
1.SecOC在AUTOSAR架构中的位置
数据在传送到PduR（PDU Router）模块后，对于需要进行SecOC的报文，PduR模块会将其路由到SecOC模块进行处理。SecOC模块会对发送报文添加认证信息，包括新鲜度值和MAC信息，对接收到的报文进行校验，查看新鲜度值和MAC信息是否正确，并将结果传回PduR，PduR负责进一步路由。
SecOC模块涉及到的新鲜度值和MAC认证的计算，分别会传到FvM模块以及Crypto相关模块处理。
2.SecOC报文格式
SecOC报文=原始报文PDU+截取的新鲜度值FV+截取的消息认证码MAC
截取的新鲜度值的长度和截取的消息认证码的长度在AUTOSAR文档中有规定：
比如SecOC Profile1格式规定，采用基于AES-128的CMAC算法计算MAC，使用新鲜度值的八个最低有效位作为截断的新鲜度值，并使用MAC的24位最高有效位作为截取MAC值。
| 简称 | 中文释义 | 全称 |
| PDU | 协议数据单元 | Protocol Data Unit |
| FV | 新鲜度值 | Freshness Value |
| CSM | 加密服务管理 | The AUTOSAR Crypto Service Manager |
| MAC | 消息认证码 | Message Authentication Code |
| FvM | 新鲜度值管理 | Freshness Value Manager |
3.新鲜度值（FV）
新鲜度值传达了信息的实时性，可以简单理解为计数器，主要作用是防止重放攻击。
完整的FV包括同步计数器（Trip Counter）、重置计数器（Reset Counter）、消息计数器（Message Counter）和重置标志值（Reset Flag）。截取的FV一般为Message Counter低位和Reset Flag。
FV一般由FvM(新鲜度管理模块)管理。新鲜度管理分为主从方式，发送新鲜值同步报文的ECU为主节点，接收新鲜值同步报文的ECU为从节点。一般在车载网络中，主节点为网关。
同步报文
主节点在上电后会向从节点发送同步报文，实现新鲜度值同步收发。
在运行中，所有从节点都接收同步报文的Trip Counter和Reset Counter，这样可以保证所有从节点上的发送ECU和接收ECU的这两个值都相同, 发送ECU可以根据这两个值构建自己完整的新鲜度值；接收ECU可以根据这两个值构建接收报文的完整性新鲜度值，进而判断接收到的MAC是否正确。
同步报文的格式如下：
4.MAC生成与校验
加密算法采用对称加密AES128- CMAC算法实现，具体实现由Crypto相关模块负责，可以采用软件加密或者硬件加密的方式。
SecOC主要负责将用于MAC计算的数据组合到一起，调用Crypto相关模块接口参数用于生成MAC或者校验MAC。
生成MAC要用到的数据有：数据标识符（参数SecOCDataId）、需要被保护的PDU原始数据和完整的新鲜度值，按照顺序组合到一起，用于生成/验证MAC。
举例说明：
当前报文DataId是0x000A（2字节），Pdu是0x0102030405060708（8字节），完整新鲜度值是0x0000010000010101（8字节）,
则传递给Crypto相关模块，用于AES128-CMAC计算的数据为：0x000A01020304050607080000010000010101
注：对称加密额外还需要Key，由加密模块负责。
5.发送接收流程
SecOC机制要求发送方和接收方的 ECU 都要实现 SecOC 模块功能。
在发送端，SecOC模块通过向发送的I-PDU中添加认证信息来创建一个Secured I-PDU。认证信息包括截取的新鲜度值和截取的消息认证码（MAC）。
在接收端，SecOC模块通过验证发送端SecOC模块所附加的认证信息，来检查I-PDU的新鲜度和真实性，如果验证成功，则将Pdu数据上传到上层模块中，如果验证失败，则忽略此报文。
注：本章节图片均摘取自《AUTOSAR_SWS_SecureOnboardCommunication.pdf》
三、SecOC配置
1.DBC 配置
1.1报文DBC配置示例
DLC = 12
DataID： 0x000B
PDU长度：8Bytes
FV完整长度(FreshnessValueLength）: 8Bytes(64bits)
FV截取长度（FreshnessValueTxLength）: 1Bytes(8bits)
Mac截取长度(AuthInfoTxLength）: 3Bytes(24bits)
1.2导入DBC文件
在DaVinci Configurator工具栏中，找到Input Files，打开后，点击Open the Input Files Assistant，在里面添加所需DBC文件。
添加成功后，需注意ECU Instance的选择，确认好DBC文件后，点击Update the configuration完成更新。
2.SecOC模块Davinci工程配置
2.1配置SecOC接收周期函数
2.2配置SecOC发送周期函数
2.3配置接收报文属性
MAC认证加密计算需要关联Crypto加密相关模块，接收报文需关联CSM模块接口函数，比如下图中的CsmJob_CmacVerify，用来验证接收到的报文的MAC是否正确。
Secured Rx Pdu Verification选项表示是否对接收的报文进行MAC验证。
2.4配置发送报文
发送SecOC报文时，需要添加认证信息，需要关联CSM模块的接口函数，比如下图中的CsmJob_CmacGenerate，用来计算生成MAC。
下面是SecOC报文发送报文示例：
SecOC具备身份验证和防重放攻击的功能，在汽车安全领域起到了很大的作用，也得到了越来越多的关注和使用。本文主要介绍了AUTOSAR SecOC的处理流程、实现机制以及Davinci配置方法，希望可以帮助大家对SecOC的原理和使用有更深一步的理解。之后，我们还将继续推出AUTOSAR系列其他相关文章，欢迎大家持续关注。