淺談車輛的信息安全定義及開發的難點

最近機緣巧合接觸到一款海外公司的車輛產品生命周期管理（PLM，Production Lifecycle Management）的軟件系統，叫做SystemWeaver。使用了一段時間它的車輛產品信息安全開發模塊，非常準確地還原了“ISO / SAE 21434道路車輛-信息安全工程”國際規范中定義的車輛信息安全工作過程，還挺有意思。

趁這個機會，寫篇文章和大家討論一下，什么是車輛的信息安全開發？

1. 車輛的信息安全，是什么？

9月5日，俄羅斯最大的打車平臺Yandex Taxi遭黑客入侵，把所有出租車同時叫到莫斯科Kutuzov Prospect上同一目的地，大量出租車造成的壅塞擾亂莫斯科交通。

Yandex Taxi遭黑客入侵

5月16日，英國安全公司披露特斯拉model 3和model y無鑰匙進入系統的漏洞，通過重定向車主的手機或密鑰卡與汽車之間的通信，可以欺騙無鑰匙進入系統，對車輛進行解鎖和啟動。

藍牙鑰匙漏洞被披露

近期，上海的車主在使用車機自帶的導航軟件時，出現了匪夷所思的交通警告提示。雖然后來經過上海警方證實，事實上并沒有發生。

車輛信息安全相關的事件，正在引起越來越多的關注。

雖說汽車是最復雜的家用工業產品，有幾百個電子零部件，里面運行著幾百萬行代碼，但是長久以來每輛車都是孤立的個體，說起信息安全大家都不信，那么復雜搞半天，還不如撬個鎖偷車來的實在。

可是隨著車聯網產業發展，“電動化、智能化、網聯化”的大趨勢下，車輛正在變成家庭中最復雜最精密的“電子產品”。

車聯網應用迅速豐富，從早期的遠程啟動發動機、遠程開空調、車載導航等簡單功能，到現在遠程診斷和排除車輛故障、付費升級軟件功能、監控車輛動態信息實時調整動力輸出達到最佳油耗性能比、無鑰匙進入車輛等等，同時新一代車聯網的發展也催生出了不同的業務場景，并產生/采集了大量極具價值的敏感數據，包括車輛運營大數據、車輛故障和修復數據、車主個人生物信息/行為信息等隱私數據，及支付和車主賬戶信息等財務數據。

車輛正在變成黑客眼中富有價值的復雜信息系統。以特斯拉為例，下一代智能網聯汽車架構正變成“域控制器+業務子網絡”的框架。域控制器軟件復雜度提升，高級操作系統（Linux/QNX/Android）大量使用，開源軟件方案引入，在增強汽車控制器性能和降低研發成本的同時，也提升了信息安全風險。

Model 3網絡架構是典型的“域控制器+業務子網絡”的框架（來源：網絡）

關于車輛信息安全的研究和防護體系建設，也正被美國、歐盟、日本、中國的監管部門和汽車行業重點關注起來。

2. 車輛信息安全開發的難點，是什么？

車輛，或者說車聯網信息安全，從類別上屬于物聯網信息安全問題，但是其復雜度高于一般物聯網系統。當前比較主流的車聯網經典模型，包含四個組成部分：

一方面，車輛本身就是一個邊界比較寬廣的復雜局域網系統。包含多個子系統和子網絡，資產分散度高，和邊界的距離淺，因此對黑客而言，攻擊面比較寬泛，風險自然更高。

另一方面，車輛研發流程約3年，長于絕大多數IT信息系統，項目管理難度更高。車輛子系統涉及動力、底盤、新能源、智駕、網絡娛樂等多個專業領域，參與車輛開發的供應商數量多，專業背景和技術能力參差不齊，對信息安全的理解和技術積累差異大。

導致整車信息安全方案開發過程中，最經常遇到的，就是供應商兩手一攤，說：這要求我們沒做過，不會啊，得加錢。

以上情況，造成了車輛研發過程中的信息安全流程管控難度極大。行業亟需一套車輛信息安全開發流程的管理措施，甚至一套信息安全開發流程的自動化管理工具，來支撐整車的研發流程。目前，行業中還是比較缺乏相關經驗的人才和配套工具的。

懂這個，好找工作。

3. 整車信息安全開發流程，是什么？

《ISO / SAE 21434道路車輛-信息安全工程》標準應運而生，而且在21~22短短兩年，ISO 21434、歐盟的WP.29 R155法規、中國的強制標準《汽車整車信息安全技術要求》陸續推出，或即將公布。

通過一系列的流程要求，技術要求和檢測要求，為整車信息安全開發樹立標準的開發流程方法論。而且這一個二個的，不是法規就是強標，車廠你也別說做不做了，就說還賣不賣吧。

ISO 21434、WP29和中國強標相互照應，所以本文就以ISO 21434為例子，簡單介紹一下標準定義的車輛信息安全開發流程。

按照ISO 21434的定義，車輛信息安全分為7個相互依賴的過程：組織的信息安全管理、項目相關的信息安全管理、信息安全的分布式活動、信息安全的持續性活動、概念階段、產品開發階段、后開發階段、威脅分析和風險評估模型。

ISO21434框架

4. TARA的過程，是什么？

車輛信息安全管理流程的一個重要階段，就是風險評估（TARA，Threat analysis and risk assessment），通過TARA分析為后續信息安全需求定義和產品開發提供了“法律依據”。

在TARA階段，明確的定義了整車和零部件級別TARA的基本過程，這是車輛信息安全流程早期，對工程師經驗要求高，且工作量相當大的信息安全分析工作。

業內目前的主流做法是依賴自身培養的信息安全專家，通過維護一張非常龐大的Excel表格，來進行TARA分析。

但是，在SystemWeaver的swExplorer工具提供了半自動化的操作過程，可以很清晰地展示TARA過程。

ISO 21434定義的TARA過程，從“資產分析”開始，經過“損害場景”、“威脅場景”、“攻擊路徑”一系列分析，評估出每一個“資產-威脅場景”的風險級別，生成TARA報告。然后根據風險級別定義信息安全目標，從目標得出每一條高級別的信息安全需求，然后細化需求輸出指導產品進行信息安全開發。

資產識別。從系統角度出發，梳理系統內部組件以及各自的資產，并且識別系統外部和系統存在交互。在這個階段，通常需要繪制一張系統資產模型圖，標識出資產和數據流關系。

系統資產和數據流圖

系統資產識別

損害場景分析。針對每一個識別出的資產的完整性、可用性和保密性，以及其它信息安全屬性，分析每個屬性的可能被損害的場景，詳細描述該損害場景的損害過程。并且對每一條梳理出的損害場景，從多個維度進行損害級別的打分，測算出該損害場景的損害級別。

這個過程涉及大量的重復文本編輯工作，聽起來就很累人。SystemWeaver工具提供了復制粘貼操作，可以簡化一部分工作。

威脅場景分析。根據損害場景，用窮舉的方法構建每一條可實施的攻擊鏈路，匯聚成攻擊樹。

對攻擊樹上的每一條攻擊鏈路，SystemWeaver能夠根據ISO21434標準中提到的三中威脅可行性的評估方法（Attack Vector，CVSS，Attack Potential），分別采用不同的評估維度，計算得出它對應的風險級別。

從風險等級高的威脅場景，可以推導出信息安全目標，也就是最高等級的信息安全需求。

最后，得出信息安全目標，生成TARA分析報告，產出信息安全需求。走到這個階段，已經完成了TARA分析的全部工作，可喜可賀。接下來就正式進入漫長的產品開發過程了，在開發過程中，可能還會重復迭代TARA，得出新的信息安全需求。可以說，信息安全開發流程，是一個循環往復、逐漸精進的過程。

5. 工具的優勢，是什么？

根據本文的簡單說明，大家應該都對車輛信息安全流程建設工作（的復雜性和工作量）有了基本概念。其主要特點總結一下，就是：知識點多，流程復雜，工作量大，累死個人。

如果是一個經驗相當豐富的信息安全專家，哪怕對信息安全流程相當熟悉，進行完整的TARA分析也要脫掉一層皮。

那么對于信息安全人才極度匱乏的汽車行業（投簡歷啊，記得投簡歷），信息安全團隊經驗不足的情況下，在車輛研發過程中非常容易遺漏關鍵信息安全過程，導致最后生產出的車輛無法通過法規和強標的檢測。

在這個過程中，SystemWeaver這一類產品生命周期管理系統（PLM），能夠提供完善的產品研發流程管理工作的方法論，串聯其研發工作上下游，有效地降低了產品管理工作的門檻，避免分析過程產生遺漏。

比如說，SystemWeaver針對大型項目信息安全開發，提供了版本控制和協作評審的特性。從資產識別、損害場景分析、到信息安全目標整個過程中，每一個設計或分析成果，都有“Work”、“Frozen”、“Released”三個階段，設計在Released階段時定版，如果定版后還需要修改，就必須升級到新版本從Work階段開始編寫。