智能汽车安全研究教学文档

智能汽车安全研究教学文档 1. 智能汽车攻击面概述 智能汽车的攻击面主要分为以下几类： 1.1 云服务攻击路径 通过车联网云服务实现远程控制 主机安全问题和认证相关问题 1.2 移动终端攻击路径 通过Phone到IVI(车载信息娱乐系统)的路径 可能通过WiFi、蓝牙等无线连接方式 涉及协议安全和无线电安全问题 1.3 其他攻击路径 GNSS定位模块 ADAS先进驾驶辅助系统 各类传感器 V2X车用无线通信技术 2. 车内网络组件 2.1 主要组件 TCU (远程信息控制单元)：负责车辆远程通信 ECUs (电子控制单元)：车辆各系统的控制核心 IVI (车载信息娱乐系统)：多媒体和交互界面 OBD-II ：车辆诊断接口 2.2 典型攻击链 移动终端 → 后端服务 → 车联网模块 → 车载网络 → 命令执行 3. 车载总线安全 3.1 CAN总线基础 定义 ：控制器局域网(Controller Area Network) 特点 ：基于消息传递协议，无需主机即可通信 物理层 ：使用CAN高电平(CANH)和CAN低电平(CANL)两条线路 3.2 CAN总线安全问题 广播数据包易监听 ：所有节点都可接收总线消息 消息源不可靠 ：无法确认数据来源，易被伪造篡改 总线脆弱性 ：易受DoS攻击，如重放或洪泛攻击 3.3 CAN数据包结构 | 字段名 | 字长(位) | 作用 | |--------|----------|------| | 起始位(SOF) | 1 | 帧传输开始标志 | | 标志符(ID) | 11 | 唯一识别码和优先级 | | 远程传输请求(RTR) | 1 | 数据帧为0，远程请求帧为1 | | 标志符拓展位(IDE) | 1 | 基本帧格式为0 | | 数据长度代码(DLC) | 4 | 数据字节数(0-8) | | 数据段 | 0-64 | 待传输数据 | | 循环冗余校验(CRC) | 15 | 数据校验 | 3.4 CAN工具 SocketCAN ：统一CAN工具接口 CAN-utils ：抓包、转储、重放等工具包 Kayak ：可视化CAN分析工具 4. OBD-II接口安全 4.1 OBD-II概述 车辆诊断系统，连接至CAN总线 提供标准化的OBD-II参数ID(PID) 接口提供12V直流电源 4.2 攻击面 物理接入攻击 ：类似"车内网的BADUSB" 无线访问攻击 ：通过配套应用安全问题 5. ECU攻击方法 5.1 前门攻击 劫持OEM的访问机制 逆向工程原厂编程方式 J2534协议攻击 ： 使用J2534工具观察记录分析 通过填隙DLL或嗅探器协同工作 5.2 后门攻击 固件提取解包分析 硬件调试： 分析电路板 检查SRAM、EEPROM、FlashROM等存储 5.3 漏洞利用 发现非预期访问机制 使用Fuzzing和漏洞挖掘技术 6. IVI系统安全 6.1 攻击面 物理输入 ：辅助插孔、USB、触摸屏等 无线输入 ：蓝牙、Wi-Fi、蜂窝连接等 内部网络 ：总线网络、以太网等 OTA更新 ：固件传输和更新过程 6.2 攻击方法 云服务攻击 ：针对OTA服务器 通信协议攻击 ：拦截修改升级包 Android系统攻击 ：针对基于Android的IVI 配套APP测试 ：移动应用安全测试 硬件攻击 ：蓝牙/Wi-Fi安全测试 7. 车间通信安全(V2X) 7.1 通信方式 蜂窝网络 DSRC(专用短程通信技术) 混合方式(DSRC+Wi-Fi+卫星等) 7.2 DSRC技术 频段：5.85GHz~5.925GHz 基于802.11p和1609.x无线协议 有效距离：路旁设备约1000米，车辆约300米 7.3 安全机制 基于PKI(公钥基础设施)的安全措施 使用ECDSA-256椭圆曲线加密算法 证书类型： 长期证书(LTC)：包含车辆标识符 短期证书(PC)：用于匿名传输 8. 无线电安全 8.1 基本工具 SDR(软件无线电) Hack RF等可编程电台 GNU Radio配合工作 8.2 调制方式 ASK (幅移键控)：振幅变化表示数据 FSK (频移键控)：载波频率变化表示数据 8.3 攻击目标 TPMS (胎压监测系统) 使用315/415MHz UHF频段 可进行信号干扰和伪造 遥控钥匙和防盗系统 使用125KHz RFID通信 攻击方式： 信号干扰 前向预测攻击 字典攻击 应答器内容导出 PKES (靠近即开锁系统) 攻击方式类似RFID 9. 研究技能树 逆向工程 ：固件逆向和协议逆向 嵌入式知识 ：针对ECU的研究 车载总线 ：CAN等总线协议 无线电安全 ：V2X相关技术 数据安全 ：认证和加密技术 移动安全 ：车机和配套APP 渗透测试 ：云服务和网络攻击 10. 研究工具推荐 CAN分析 ：CAN-utils、Kayak、socketcand 无线电 ：Hack RF、GNU Radio 逆向工程 ：IDA Pro、Ghidra、Binwalk 硬件调试 ：JTAG调试器、逻辑分析仪 移动安全 ：Frida、Burp Suite 11. 研究方向建议 CAN总线安全增强 ：研究更安全的通信机制 ECU固件分析 ：挖掘嵌入式系统漏洞 无线协议安全 ：V2X和TPMS等协议分析 OTA安全机制 ：固件更新过程的安全性 车联网认证体系 ：PKI系统的优化和改进 12. 参考资源 《汽车黑客大曝光》 SAE J2534标准文档 CAN总线协议规范 OBD-II标准文档 802.11p和1609.x协议文档 通过系统性地研究这些攻击面和安全机制，可以全面了解智能汽车的安全状况，并针对性地提出防护措施。