车载通信架构 ---车内通信的汽车网络安全

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

做到欲望极简，了解自己的真实欲望，不受外在潮流的影响，不盲从，不跟风。把自己的精力全部用在自己。一是去掉多余，凡事找规律，基础是诚信；二是系统思考、大胆设计、小心求证；三是“一张纸制度”，也就是无论多么复杂的工作内容，要在一张纸上描述清楚；四是要坚决反对虎头蛇尾，反对繁文缛节，反对老好人主义。

不觉间来到夏初六月，横坐在电脑前，敲击点文字，对自己也算一个时间的记忆，多年后再次点击，也期待那时会像触发记忆的闸口，让现在的这点岁月传递至那时那刻。

一、汽车网络安全问题：隐忧与破局之道

在信息技术如潮水般涌入现代车辆领域的当下，汽车网络安全问题犹如一颗潜藏的“定时炸弹”，其紧迫性与严重性日益凸显。安全研究人员凭借专业的技术手段和深入的分析，已然证实了汽车网络所面临的诸多威胁与风险，这些潜在的危险就像隐藏在暗处的“幽灵”，随时可能对车辆的安全运行造成严重冲击。

尽管业内已经提出了众多安全协议，试图为汽车网络安全保驾护航，但遗憾的是，这些协议大多存在明显的局限性。它们在制定过程中，未能充分考量拒绝服务（DoS）攻击以及外部连接漏洞所带来的严峻威胁。这就好比在建造一座大厦时，忽略了部分关键的结构支撑，使得大厦在面对特定风险时摇摇欲坠。

为了有效缓解这一棘手的问题，我们经过深入的研究和创新，提出了一种全新的、高度安全的车内通信协议——“控制器局域网（CAN）身份匿名化协议（ID - Anonymization for CAN，IA - CAN）”。这个协议宛如汽车网络安全领域的一把“利剑”，它不仅能够有力地抵御 DoS 攻击，就像坚固的盾牌一样守护着车内网络的安全；还能为车内组件与外部设备之间的先进车联网应用搭建起一条安全可靠的通道，确保信息的传输如同在加密的“隧道”中行进，安全无虞。

二、车辆连接与网络安全风险：复杂交织的挑战

现代汽车宛如一个高度智能化的“移动科技馆”，平均配备了 70 个电子控制单元（ECUs）。这些 ECU 如同汽车的“神经中枢”，为车辆提供了诸如自动驾驶、智能互联等一系列先进功能。它们通过串行总线在汽车内部紧密相连，采用一种被广泛认可的标准协议——控制器局域网（CAN）进行通信，就像人们通过共同的语言进行交流一样，确保了信息的顺畅传递。

汽车通信技术近年来取得了令人瞩目的创新成果。车与车（V2V）和车与基础设施（V2I）的短距离通信技术，让汽车之间以及汽车与周边基础设施能够实现信息的快速共享，就像构建了一个无形的“交通信息网络”。而通过嵌入式调制解调器或蓝牙配对手机实现的车与互联网通信，则让汽车成为了互联网世界的一部分，随时随地获取海量的信息和服务。车联网技术还进一步拓展了连接范围，包括与智能手机和平板电脑等外部设备的连接。以福特汽车的 OpenXC 为例，它就像一个“信息采集使者”，能够直接从车辆的车载诊断系统二代接口（OBD - II 端口）提取丰富的数据，并通过车辆接口（VI）将这些数据精准地传输至安卓设备，如图 1 所示，为用户带来了前所未有的便捷体验。

随着车辆连接变得愈发普遍，新的安全风险也如影随形。例如，RiskIQ 的研究数据显示，