網(wǎng)絡(luò)安全 (cyber security) - 數(shù)據(jù)安全

相信在德國(guó)工作和學(xué)習(xí)的小伙伴對(duì)于買賣二手車一點(diǎn)都不陌生，不管是買車還是賣車，甚至是修車，土耳其兄弟的身影都無(wú)處不在。為了對(duì)土耳其兄弟的表示我崇高的敬意，以下簡(jiǎn)稱土耳兄。

土耳兄可以變腐朽為神奇，明明一臺(tái)快報(bào)廢的車，整吧整吧就能賣個(gè)好價(jià)錢。

修改里程表是土耳兄眾多技能包中最簡(jiǎn)單的一個(gè)，也是各大主機(jī)廠深惡痛絕的眼中釘，每年因?yàn)槔锍虇栴}的保養(yǎng)糾紛不計(jì)其數(shù)。很多按公里數(shù)leasing的汽車，也時(shí)常在被歸還4S店以后發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)修改過里程數(shù)。因此，汽車如何保護(hù)自身數(shù)據(jù)不被篡改，在新的車聯(lián)網(wǎng)大潮下，是對(duì)皮糙肉厚主機(jī)廠新的考驗(yàn)，更是對(duì)我土耳兄的傲慢挑釁。

汽車數(shù)據(jù)保護(hù)，當(dāng)然不止為了保護(hù)里程數(shù)，往高了講，也是對(duì)專利技術(shù)，用戶隱私的保護(hù)。今天我們就從嵌入式底層好好的扒一扒，到底數(shù)據(jù)保護(hù)是怎么搞得。

首先需要基礎(chǔ)知識(shí)鋪墊一下：

數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在汽車控制器里，最基本要求是掉電(熄火)的時(shí)候不會(huì)丟失，通常的兩種儲(chǔ)存方式是單片機(jī)內(nèi)部的Flash和外接的EEPROM芯片。

EEPROM的歷史比較悠久，利用范圍也廣，上一個(gè)世紀(jì)的汽車控制器，基本上都會(huì)在板子上通過SPI通訊協(xié)議掛一個(gè)EEPROM的外接芯片。由于外接芯片耗錢又費(fèi)力，新一代的處理器在單片機(jī)內(nèi)部集成了Flash模塊。Flash相比EEPROM的主要缺點(diǎn)是同一個(gè)地址讀寫次數(shù)有限，導(dǎo)致生命周期變短，所以要通過軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)用Flash模擬EEPROM。也就是我們常說(shuō)的模擬EEPROM技術(shù)。此處不展開了，對(duì)儲(chǔ)存技術(shù)感興趣的小伙伴可以自行谷歌或者留言找我要代碼。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，對(duì)當(dāng)代汽車數(shù)據(jù)的保護(hù)就是對(duì)控制器Flash儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)的保護(hù)和對(duì)讀寫Flash操作的保護(hù)。

這篇主要講儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的幾種保護(hù)方式吧（Data flash），還是拿我土耳哥最關(guān)心的里程表數(shù)據(jù)舉例。

首先第一層防護(hù)，對(duì)flash讀寫操作設(shè)置密碼，就好像你登錄銀行賬號(hào)一樣，輸對(duì)了密碼才讓你讀和寫。這是一層簡(jiǎn)單的防護(hù)。需要注意的是，密碼要放好，不要寫手上。

第二層可以通過加密對(duì)讀寫內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)：把當(dāng)前的里程數(shù)加密，以密文的形式儲(chǔ)存到flash里，例如汽車領(lǐng)域常用的通過AES128 ECB加密，顯示的時(shí)候再反加密。比如：

在現(xiàn)在市場(chǎng)上的單片機(jī)里，基本都有一個(gè)HSM的模塊，這個(gè)外設(shè)就是為了security 而生的。不僅可以用硬件單元幫你快速進(jìn)行加密算法的運(yùn)算，還可以幫你儲(chǔ)存好你的密鑰等其他功能?？梢岳斫鉃閱纹瑱C(jī)的保險(xiǎn)柜。

下面先簡(jiǎn)單的說(shuō)一下保險(xiǎn)柜HSM關(guān)于密鑰的儲(chǔ)存

用戶可以把自己的密鑰存到保險(xiǎn)箱里，這個(gè)保險(xiǎn)箱還有一個(gè)或者多個(gè)自己的私鑰，是在單片機(jī)生產(chǎn)時(shí)隨機(jī)自動(dòng)分配的。用戶看不到，單片機(jī)廠商說(shuō)他們也看不到。在用戶儲(chǔ)存自己密鑰的時(shí)候，保險(xiǎn)柜會(huì)自動(dòng)用自己的密鑰再加一層鎖。另外私鑰的儲(chǔ)存根據(jù)單片機(jī)廠商自己的設(shè)置還可以有不同的屬性。比如，私鑰更新的計(jì)數(shù)器，讀寫私鑰的權(quán)限設(shè)置，私鑰用途的設(shè)置，阻止debugger讀寫等操作。

通過對(duì)主單片機(jī)不同功能模塊代碼的權(quán)限設(shè)置以及debugger訪問權(quán)限的設(shè)置，想要從HSM拿到密鑰的可能性是非常低的。

當(dāng)然了，當(dāng)土耳哥認(rèn)識(shí)到困難重重之后，發(fā)現(xiàn)HSM如此神奇，決定親自提刀上陣，不用軟件的辦法了，直接來(lái)硬的，通過酸蝕，刻蝕等化學(xué)方法，找到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)接口，上電，外接控制器發(fā)fetch指令....等一系列操作，最終還是把密鑰找到了，自此過上了無(wú)憂無(wú)慮多兒多女的生活。硬件手段就不在本文的討論范疇之中了。如果你對(duì)暴力硬件感興趣，可以參考

https://duo.com/labs/research/microcontroller-firmware-recovery-using-invasive-analysis#section12

PS: 當(dāng)然了，市面上廣泛流行修改里程表的方法可能跟上述保護(hù)措施無(wú)關(guān)，有可能只是違規(guī)利用了汽車通訊和診斷協(xié)議UDS的某些服務(wù)。比如：