電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)

近年來，汽車電子電氣架構(gòu)隨著新四化的推進(jìn)在加速演進(jìn)。多家機(jī)構(gòu)及頭部零部件供應(yīng)商對此均做過總結(jié)。圖中是其中一種對于電子電氣架構(gòu)演進(jìn)路線的總結(jié)。一共分為六個(gè)階段。第一階段是模塊化的架構(gòu)，每個(gè)功能對應(yīng)一個(gè)控制器，我們可以稱之為模塊化階段。第二階段是多個(gè)功能集成至一個(gè)控制器，但是本質(zhì)上只是多合一的功能集成形式，這個(gè)階段叫做集成化階段。第三階段是將功能按照域進(jìn)行劃分，例如底盤域、動(dòng)力域與智駕域，此時(shí)部分域中的功能由一個(gè)在中心的域控制器實(shí)現(xiàn)大部分控制功能，例如域控制器，這個(gè)階段叫做中心化。第四階段會(huì)有部分功能跨域進(jìn)行融合，此時(shí)某個(gè)功能很可能是跨域來實(shí)現(xiàn)的，從功能本身來舉例，全車OTA功能就是明顯的例子，這個(gè)階段叫做域融合階段。第五階段是當(dāng)域融合到一定程度后，大部分控制器的功能都集成到了一個(gè)中央行車電腦里面，并且全車大部分算力也都集中在這個(gè)控制器里，外圍只剩下傳感器及執(zhí)行器，這個(gè)階段我們可以稱之為中央行車電腦的階段。第六階段是當(dāng)中央行車電腦的功能與運(yùn)算任務(wù)，部分由云端實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)，這個(gè)階段是云計(jì)算的階段。從市場上很多公開的信息來看，大部分車型都處在第三、第四階段，有少數(shù)在研新車型已經(jīng)行進(jìn)到了第五階段，也有處于兩個(gè)階段之間的在研車型，因此并不能簡單的將某款車型的電子電氣架構(gòu)認(rèn)為完全是處在某個(gè)階段。并且單從功能層面來講，甚至部分功能已經(jīng)是主要由云計(jì)算來實(shí)現(xiàn)了，而電子電氣架構(gòu)卻還在第三階段。

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電子電氣架構(gòu)演進(jìn)的特點(diǎn)

那么電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)有什么樣的特點(diǎn)，我們通過這張圖來展示。最近軟件定義汽車的話題很火，并且也已經(jīng)有部分OEM在研新車型已經(jīng)使用了SOA架構(gòu)及開發(fā)模式。一方面是新技術(shù)的誕生與需求的變化導(dǎo)致電子電氣架構(gòu)加速演進(jìn)，另一方面電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)反過來給SOA的部署帶來了很大的便利。因此我們可以認(rèn)為電子電氣架構(gòu)帶來的第一個(gè)新事物就是SOA。同時(shí)，高級(jí)別自動(dòng)駕駛，智能座艙等熱門功能對總算力的需求進(jìn)一步增加，在電子電氣架構(gòu)上也可以明顯的看到為了滿足高算力的需求，分布在E/E架構(gòu)中的各個(gè)控制器的集成程度進(jìn)一步提升，這個(gè)也帶來了集成化的趨勢。除此之外，在原先IT/ICT領(lǐng)域的成熟技術(shù)也在大量移植到汽車工業(yè)中。例如以太網(wǎng)和安卓，以及在這之上的各種協(xié)議和應(yīng)用，其中以太網(wǎng)的應(yīng)用對電子電氣架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋷砹朔浅Ｉ钸h(yuǎn)的影響，技術(shù)移植過來就用，也是一個(gè)比較大的特點(diǎn)。集中化帶來了算力集中，而算力集中了之后，需要能夠有效利用算力去實(shí)現(xiàn)不同場景的業(yè)務(wù)需求，在這個(gè)背景之下，虛擬化技術(shù)也得到了應(yīng)用，使得多個(gè)類型的操作系統(tǒng)運(yùn)行在同一芯片上。除此之外，雖然算力分布是在繼續(xù)集中，但是業(yè)務(wù)場景與計(jì)算能力的多樣化卻在繼續(xù)，在同一個(gè)控制器里面集成CPU/GPU/NPU/MCU等異構(gòu)處理器處理復(fù)雜任務(wù)和場景的情況卻越來越普遍。最后一個(gè)我們識(shí)別到的特點(diǎn)，就是現(xiàn)在幾乎所有的新車型都是聯(lián)網(wǎng)的，而且還有近場端通信，加上全車OTA刷新也在推廣，這樣我們可以看到的是，幾乎所有控制器都可直接或者間接遠(yuǎn)程訪問并可以刷新。

以上是我們在E/E架構(gòu)演進(jìn)中觀察到的，那么這些特點(diǎn)和變化對信息安全有會(huì)有什么樣的影響，會(huì)帶來什么樣的挑戰(zhàn)呢？

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電子電氣架構(gòu)演進(jìn)帶來的相關(guān)的信息安全挑戰(zhàn)

我這里挑了幾個(gè)點(diǎn)來做分析，這個(gè)分析本身只是示例，我希望這里能夠起到一個(gè)拋磚引玉的作用。我們首先看一下SOA帶來哪些挑戰(zhàn)。SOA的功能與服務(wù)解耦。功能實(shí)現(xiàn)是抽象的。而且為了定制和迭代功能，SOA平臺(tái)中的服務(wù)往往選擇開放，功能也可定制化。這樣在通信層面可利用這些已有的服務(wù)，通過偽造身份實(shí)施攻擊，例如DoS攻擊。

同時(shí)，由于SOME/IP的C/S連接是在需求方有需要時(shí)建立連接，屬于動(dòng)態(tài)連接，用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流的方法分析安全風(fēng)險(xiǎn)非常復(fù)雜。這個(gè)是SOA帶來的一些挑戰(zhàn)。

那么虛擬化又會(huì)帶來什么呢？由于多操作系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)芯片上，不僅脆弱性增加了，漏洞的管理，修復(fù)也會(huì)更加復(fù)雜，有點(diǎn)牽一發(fā)而動(dòng)全身的感覺。同時(shí)，虛擬機(jī)本身也可能帶來額外的脆弱性。

那么異構(gòu)計(jì)算又會(huì)帶來什么呢？由于使用多種異構(gòu)芯片，芯片之間也會(huì)交換大量片間數(shù)據(jù)，這可能導(dǎo)致成功實(shí)施側(cè)信道攻擊或故障注入攻擊的可能性增加。

最明顯的集成化趨勢又會(huì)帶來什么樣的挑戰(zhàn)呢？由于控制器不斷集成，數(shù)量不斷減少，網(wǎng)絡(luò)層級(jí)層數(shù)也在不斷減少，這樣的結(jié)果就是，原先需要合并多個(gè)脆弱性構(gòu)建的攻擊路徑會(huì)變短，在先進(jìn)架構(gòu)上面可能只需要合并利用少量脆弱性，跨越2個(gè)控制器，可能T-Box與中央行車電腦，大約4顆芯片就可以接觸到執(zhí)行器從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控了。

下一個(gè)特點(diǎn)是現(xiàn)有技術(shù)的移植?，F(xiàn)在的控制器經(jīng)常大量使用開源組件，而開源組件本身就有一定風(fēng)險(xiǎn)，零日漏洞被發(fā)掘出來的可能性也大很多。并且大多數(shù)先進(jìn)架構(gòu)中都會(huì)使用以太網(wǎng)及移動(dòng)OS，原先很多分析攻擊的思路，攻擊用的工具也可以在車上使用。最后一個(gè)特點(diǎn)到不是完全由E/E架構(gòu)演進(jìn)帶來的。就是網(wǎng)聯(lián)化與全車OTA。這個(gè)變化帶來的是，幾乎車上的所有控制器，隨時(shí)，隨地都可能遭受攻擊。

這里只列舉了很少一部分新挑戰(zhàn)，實(shí)際上挑戰(zhàn)比這里列的肯定要多得多。那么我們應(yīng)該怎樣去應(yīng)對這些挑戰(zhàn)呢？

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