自動車システムをハッカーから守るために早期にセキュリティを設計することが重要な理由

プラトン再発行

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図 1 車両のサイバーセキュリティ

2015 年にセントルイスのダウンタウン近くの高速道路を走行中のジープチェロキーが、XNUMX 人の倫理的ハッカーにリモートで乗っ取られたことを覚えていますか? 裏話は、これらの「ハッカー」であるセキュリティ研究者のチャーリー・ミラーとクリス・ヴァラセックが、注目を集める偉業の数年前に自動車メーカーにアプローチし、セキュリティの脆弱性が自動車にもたらすリスクを警告したことです。しかし、当時のメーカーは自動車がサイバー攻撃の標的になるとは考えていませんでした。

より高度な自動化を可能にするハードウェアおよびソフトウェアコンテンツの量が多いため、車両には、他の多くのスマートで接続された IoT デバイスと同様に、実際には多くの潜在的なセキュリティの脆弱性があります。保護すべき主要な自動車分野、設計サイクルの早い段階からセキュリティを念頭に置いておくことが重要な理由、バンパーからバンパーまで車全体を保護する方法を見てみましょう。

ECU: ハッカーに抵抗できない

電子制御ユニット (ECU) から話を始めることができます。これは、車両の電気システムまたはサブシステムを制御する車載電子機器の組み込みシステムです。最新の車両には、燃料噴射、温度制御、ブレーキ、物体検出などのさまざまな機能を実行する 100 個以上の ECU が搭載されていることも珍しくありません。従来、ECU は、通信相手のエンティティを検証するという要件なしで設計されていました。代わりに、同じ配線バス上の任意のエンティティからのコマンドを受け入れ、情報を共有するだけでした。車両ネットワークは、インターネットなどの意味での通信ネットワークとは見なされませんでした。しかし、この誤解が最大の脆弱性を生み出しました。

に戻るジープのハッキング、Miller と Valasek は、ECU がいかに容易に攻撃されるかを実証するために着手しました. 最初に、彼らはセルラーネットワークを介して無線プロセッサのソフトウェアの脆弱性を悪用し、次にインフォテインメントシステムに進み、最後に ECU を標的にしてブレーキとステアリングに影響を与えました。これは、自動車業界がサイバーセキュリティにもっと注意を払うようになるのに十分でした.

今日では、ECU がゲートウェイを使用して設計されるのが一般的であり、相互に通信する必要があるデバイスのみが通信するようになっています。これは、車両内に広くオープンなネットワークを配置するよりもはるかに優れたアプローチです。

インフォテインメントシステムの悪用方法

ECU に加えて、車には他の脆弱性が含まれている可能性があり、悪意のある人物が車内のあるデバイスから別のデバイスに飛び跳ねることができる可能性があります。次のような活動のために携帯電話ネットワークに接続されているインフォテインメントシステムを考えてみましょう。

自動車メーカーによる自動車のファームウェア更新
ロケーションベースのロードサイドアシスタンスと遠隔車両診断サービス
今後ますます、車車間および車車間機能

問題は、インフォテインメントシステムがさまざまな重要な車両システムに接続されて、エンジン性能情報などの運用データをドライバーに提供するだけでなく、気候制御やナビゲーションシステムから運転機能に結びつくシステムに至るまでの制御に接続される傾向があることです。 . インフォテインメントシステムも、ダッシュボードとのある程度の統合がますます進んでおり、最新のダッシュボードはインフォテインメントディスプレイのコンポーネントになりつつあります。この車両サブシステムに存在するすべての接続と、これらの機能を実行する強力なフル機能のソフトウェアを考えると、誰かが脆弱性を悪用してそれらにハッキングする可能性があります。

車載ネットワークの保護

このような攻撃を防ぐには、ネットワークの権限の高いサブシステムと低いサブシステムの間で交換される情報の種類に、物理的または論理的なアクセス制御を適用することが重要です。通信の信頼性を確保するために、強力な暗号化と強力な識別および認証を組み合わせることで、ネットワークの世界で過去 30 年間に得られたセキュリティの経験を車載ネットワークに活用することも重要です。システムに堅牢なセキュリティ基盤を提供するために、これらすべての対策を設計サイクルの早い段階で計画する必要があります。早期にこれを行うことで、後で発生する問題に対処するためにセキュリティ対策を断片的に組み込むよりも、労働集約的でコストがかからず、残余リスクをより効果的に精査できます。

車載ネットワーク用のイーサネットの人気が高まっていることは、前向きな進展です。イーサネットには、高度運転支援システム (ADAS) や自動運転などのアプリケーションやインフォテインメントシステムのアプリケーションの増加に必要な速度をサポートする、コスト削減と強力なネットワーキングパラダイムが備わっています。イーサネット標準の一部は、デバイスがネットワークに参加して重要な機能を実行する前に、デバイス自体を識別し、その識別を証明することを規定しています。

NHTSA 自動車サイバーセキュリティのベストプラクティス

　 National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) は、多層型の自動車サイバーセキュリティアプローチを提案しています。、それぞれがサイバー攻撃に対して脆弱である可能性のある接続されたサブシステムのネットワークとして車載システムをより適切に表現します。更新されたサイバーセキュリティのベストプラクティスレポート今月リリースされた NHSTA では、基本的な車両サイバーセキュリティ保護に関するさまざまな推奨事項を提供しています。これらの多くは重要なシステムを開発するための常識的な慣行のように見えますが、これらの慣行は驚くほど多くのシステムに欠けています (そして今も欠けています)。よりサイバー意識の高い姿勢に関する提案には、次のようなものがあります。

本番デバイスでの開発者/デバッグアクセスを制限します。 ECU は、開いているデバッグポートまたはシリアルコンソールを介してアクセスされる可能性があり、多くの場合、このアクセスは特権レベルの操作で行われます。実稼働デバイスで開発者レベルのアクセスが必要な場合は、デバッグおよびテストインターフェイスを適切に保護して、特権ユーザーの承認を要求する必要があります。
暗号化キーとその他の秘密を保護します。車両コンピューティングプラットフォームへの無許可の高いレベルのアクセスを提供する可能性のある暗号化キーまたはパスワードは、開示から保護する必要があります。 XNUMX 台の車両のコンピューティングプラットフォームのキーが複数の車両へのアクセスを提供してはなりません。これは、各車両、さらにはサブシステムの一意のキーやその他の秘密に基づく慎重なキー管理戦略が必要であることを意味します。
車両メンテナンス診断アクセスを制御します。関連する機能の意図された目的を達成するために、可能な限り、診断機能を特定の車両操作モードに限定してください。そのような機能は、誤用または乱用された場合に潜在的に危険な影響を排除または最小限に抑えるように設計してください。
ファームウェアへのアクセスを制御します。優れたセキュリティコーディングプラクティスを採用し、開発プロセスにおけるセキュリティの成果をサポートするツールを使用します。
重要なデータを含むファームウェアを変更する機能を制限します。ファームウェアを変更する機能を制限すると、悪意のある人物が車両にマルウェアをインストールすることがより困難になります。
車内通信を制御します。可能であれば、安全信号を共通データバスでメッセージとして送信することは避けてください。このような安全情報を通信バスで渡す必要がある場合、その情報は、外部ネットワークインターフェイスを備えた車両 ECU からセグメント化された通信バスに存在する必要があります。重要な安全メッセージについては、メッセージ認証スキームを適用して、メッセージのなりすましの可能性を制限します。

NHTSA サイバーセキュリティのベストプラクティスレポートは、自動車アプリケーションを強化するための良い出発点を提供します。ただし、レシピ本でもなく、網羅的でもありません。 NHTSA はまた、業界が国立標準技術研究所 (NIST) に従うことを推奨しています。サイバーセキュリティフレームワークは、識別、保護、検出、対応、回復という XNUMX つの主要な機能に基づいて、車両向けの階層化されたサイバーセキュリティ保護を開発することについてアドバイスしています。また、次のような基準 ISO SAE 21434 道路車両のサイバーセキュリティは、ある意味で ISO 26262 機能安全規格に類似しており、重要な方向性も示しています。

車載用 SoC 設計の保護を支援

自動車メーカーは、社内のサイバーセキュリティの専門知識のレベルが異なります。設計プロセスの終わり近くに、自動車設計にセキュリティ層を追加することを選択する人もいます。ただし、設計がほぼ完成するまで待つと、脆弱性が未解決のまま攻撃にさらされる可能性があります。基礎からセキュリティを設計することで、脆弱なシステムの作成を回避できます (自動車用 SoC を保護するために必要なセキュリティのレイヤーについては、下の図を参照してください)。さらに、車両が路上を走っている限り（平均11年）セキュリティが持続することも重要です。

図 2 自動車のセキュリティ図