丰田/雷克萨斯车载系统安全漏洞分析与防护指南

漏洞概述

腾讯科恩安全实验室在2017款雷克萨斯NX300车型的AVN(音频、视频和导航)系统中发现了严重安全漏洞，这些漏洞也影响其他丰田/雷克萨斯车型(如LS和ES系列)。攻击者可利用这些漏洞实现对车辆的远程无接触攻击，向车内CAN网络发送恶意指令。

受影响系统组件

AVN系统架构

• DCU(显示控制单元)
  • 主电路板模块暴露的攻击面：Wi-Fi、蓝牙和USB接口
  • 通过CAN消息与车内ECU间接通信
• MEU(地图多媒体扩展单元)

漏洞详情

1. 蓝牙服务漏洞 (CVE-2020-5551等)

• 类型：堆内存缓冲区错误漏洞(两个独立漏洞)
• 位置：蓝牙连接建立过程中(配对前阶段)
• 影响：
  • 允许远程代码执行(RCE)
  • 以root权限在DCU的Linux系统中执行代码
  • 完全无需用户交互(无接触攻击)

2. 系统完整性漏洞

• 安全启动缺失：DCU系统不支持安全启动
  • 后果：允许系统篡改(如替换启动动画等)

3. CAN消息过滤绕过

• 现状：DCU uCOM模块实现了CAN消息过滤机制
• 绕过方法：
  • 通过逆向uCOM固件及其更新逻辑
  • 刷写恶意固件到uCOM电路板模块
  • 实现向娱乐CAN总线发送任意CAN消息

攻击链分析

完整攻击流程

1. 初始入侵：

   • 通过蓝牙漏洞获取DCU的root权限
   • 部署持久化恶意代码

2. 命令与控制：

   • 被入侵的DCU自动连接到攻击者Wi-Fi热点
   • 反弹远程可交互的rootshell

3. CAN网络渗透：

   • 通过SYSuCOM和CANuCOM发送任意CAN消息
   • 利用CAN诊断消息欺骗ECU执行非预期操作

4. 物理影响：

   • 触发车辆非预期的物理动作
   • (注：不影响转向、刹车或节气阀控制)

攻击前提条件

1. 蓝牙MAC地址获取：

   • 若DCU曾与手机配对过，可使用Ubertooth One设备嗅探MAC地址

2. 攻击范围：

   • 需在车辆近距离范围内(蓝牙有效距离)

厂商回应与修复

丰田公司确认：

• 漏洞影响使用"特定多媒体单元"的丰田/雷克萨斯车型
• 现实世界利用复杂度高，发生可能性有限
• 已采取的修复措施：
  • 生产线直接修复
  • 为已售车辆提供软件更新

防护建议

1. 车主防护措施

• 立即更新：安装丰田/雷克萨斯提供的软件更新
• 蓝牙管理：
  • 不使用时关闭车载蓝牙
  • 定期清除已配对设备列表
• 物理防护：
  • 在非信任环境中考虑使用RFID屏蔽袋保护钥匙

2. 企业防护建议

• 安全启动实施：为所有车载ECU部署安全启动机制
• 固件签名验证：
  • 强化固件更新过程的签名验证
  • 防止未授权固件刷写
• 网络隔离：
  • 加强娱乐系统CAN与关键控制CAN之间的隔离
  • 实施严格的CAN消息过滤规则
• 蓝牙服务加固：
  • 降低蓝牙服务运行权限
  • 增加配对前阶段的输入验证

技术影响评估

1. 攻击可行性：

   • 需要专业的多媒体系统知识
   • 依赖特殊工具(如Ubertooth One)
   • 受限于蓝牙物理距离

2. 潜在影响范围：

   • 仅限于娱乐系统和部分非关键ECU
   • 无法控制关键安全系统(转向/制动等)

3. 攻击检测难度：

   • 常规使用中难以察觉异常
   • 需专业车载IDS系统进行监测

延伸思考

1. 汽车安全研究趋势：

   • 从关键ECU向信息娱乐系统转移
   • 无接触攻击成为研究重点

2. 防御体系构建：

   • 需建立分层的车载网络安全防护
   • 重视看似非关键组件的安全影响

3. 行业协作：

   • 白帽研究对提升整车安全的重要性
   • 漏洞披露流程的规范化需求

参考资源

1. 腾讯科恩实验室完整报告：
   https://keenlab.tencent.com/zh/2020/03/30/Tencent-Keen-Security-Lab-Experimental-Security-Assessment-on-Lexus-Cars/

2. JVN漏洞公告：
   https://jvn.jp/en/vu/JVNVU99396686/index.html

3. 安全周报道：
   https://www.securityweek.com/vulnerabilities-expose-lexus-toyota-cars-hacker-attacks