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警（jǐng）惕傳感器漏洞- 汽車圖像傳感器決（jué）勝網絡安（ān）全賽道

2023-9-26 來源：- 作者：-

向自動駕駛過（guò）渡的趨（qū）勢，加上公眾對無人駕（jià）駛汽車安全性的擔憂，使網（wǎng）絡安（ān）全成為汽車原始設備製造（zào）商(OEM)的首要關注點。必須保障汽車係統的完整性和對車輛的（de）控製，從而確保駕駛員、乘客和（hé）行人的安（ān）全。網（wǎng）絡安全對於（yú）通過（guò）網絡連（lián）接的汽車子係統等必不可少，對用於先進（jìn）駕駛輔助係統（tǒng） (ADAS) 和駕駛（shǐ）員監控的圖像傳感器也同樣至關重（chóng）要。

圖像傳感器相當於汽車的眼睛，支（zhī）持 ADAS 功（gōng）能，例如車道偏離（lí）警告、行人檢測和緊急製動。它們幫助汽車係統評估周圍環境並監控駕駛員的行為。未來，它（tā）們（men）還將協助識（shí）別和驗證汽車用戶的身份並監控他（tā）們的生命體征（zhēng），以便（biàn）在駕駛員（yuán）喪失行為能力時通過車載計算機來控（kòng）製汽車。因此，圖像傳感器必須保（bǎo）持正常使（shǐ）用，尤其（qí）是在汽車可能遇到（dào）的極端情況下。

網絡安全威脅

汽（qì）車圖像傳感器主要受到四種網（wǎng）絡安全威脅的影響：偽造、篡改、繞過（guò）和竊聽（特別是對於車內應用）。

由於汽車半（bàn）導體行業當前（qián）的供應短缺問題，假冒產品呈上升趨勢。雖然安裝非正版（bǎn）部件可能並非出於（yú）惡意，但它會影響係統性能。由於非正版部件使用（yòng）的是不同（tóng）的啟動過程、協議、固件和軟件，最輕（qīng）微的後果是 ADAS 係統根本無法運行。最糟（zāo）糕的（de）情況是，係統使用性能嚴（yán）重退化的不合格部件，導致（zhì）係（xì）統的安全功能受到損害（hài）。

自動緊急製動 (AEB) 係統運行的前提是其圖像傳感器具有明確的特性（如高動態範圍和低光性能）並按照這些規格（如（rú）曝光控製（zhì）和每秒幀數）進（jìn）行校準。假冒的傳感器可能看起來與正品相同，但（dàn）其性能和（hé）特性卻大相徑（jìng）庭。例如，假冒偽劣的攝像頭可能（néng）使用（yòng）的是相同的傳感器，但沒有經過測試以保證最終的組件滿足性能要求，這可能表現為會在高強度工作下出現故障（zhàng）。也就是說，它在正常條件下可以工作，但（dàn）在其它（tā）條件（例如炎熱、陽（yáng）光充足的白天或寒冷（lěng）的冬夜）下會出現性能降級或幹脆失效。一些複雜的仿冒品可能會模仿真實的傳感器支持初（chū）始化操作或簡（jiǎn）單的（de）設備健康檢查，但其在（zài）動態範圍或幀速率方麵（miàn）的（de）性能會大打折扣。由於 AEB 係統是使用正品部（bù）件進（jìn）行的優化，因此假冒（mào）替代品的性能下降同（tóng）樣會影響係統的性能，可能還會帶（dài）來災難性的後果。比如，本來（lái）可以在車前較遠的距離就檢（jiǎn）測到物體或行人，留下（xià）幾秒鍾的反（fǎn）應時間，現在可能隻能在幾米內（nèi）檢測到，沒有足夠的時間避免（miǎn）碰撞（圖 1）。

圖 1：用假冒產品代替正版圖像傳感器的後果

篡改圖像傳感器配（pèi）置也會損害（hài）其（qí）性能。汽車係統通過編程來配置圖像傳感器，以優化機器視覺算法的圖像質量，這些算法已針對特定實現方案進行了認證和測試。但是，如果（guǒ）有人（或某（mǒu）程序）修改了配置，則性能（néng）可能會受到影響。可能無（wú）法再保證汽車係（xì）統能正確感知（zhī）汽車麵臨的場景（jǐng）（圖 2）。

圖 2：篡改圖（tú）像傳感器（qì）設置的後果

圖像傳（chuán）感器不（bú）正常工作會讓汽車“失（shī）明”，無法檢測到潛在威脅。圖像傳感器向圖像處理器提供原（yuán）始視頻數據，這（zhè）些數據可用於提取有（yǒu）關前方障礙物的關鍵信息，以便汽車能夠做出適（shì）當的響應。例（lì）如，從傳感（gǎn）器接收原始（shǐ）視頻（pín）數據的（de）係（xì）統可以發現（xiàn）正在靠近的車輛，並按照（zhào）最安全的操作（zuò）來選擇是踩刹車還是駕駛汽車遠離危險。如果圖像傳（chuán）感器不正常工作，係統將不再（zài）接收到原（yuán）始（shǐ）視頻數（shù）據，並且可能根本無法檢測到正在靠近的車（chē）輛（liàng）（圖 3）。

圖 3：圖像（xiàng）傳感器不正常工作的後果

確保符合規範

2021 年，聯（lián）合國（guó）歐洲經濟委員會 (UNECE) 工作組發（fā）布了 UN-R155 網絡安全法規，要求 OEM 建立網絡安全管理係統 (CSMS)。該（gāi）法規自 2022 年 7 月起生效，以應對上述日益增長（zhǎng）的威脅。汽車供應商必須確保所有相關組（zǔ）件符合 ISO 21434 網絡安全標準。雖然僅使用（yòng）符合 ISO 21434 標準的（de）部件還不足以滿足 UNECE 的要求，但這是符合規範的關鍵要素。

安森美 (onsemi) 自 2018 年開（kāi）始在部分 ADAS 圖像傳感（gǎn）器中部署（shǔ）網絡安（ān）全功能，使其符合網絡安全規範。這些傳感器有望（wàng）在（zài） 2024 年之（zhī）前達到網絡安全標準（zhǔn）。身份驗證功能使安森美的圖像傳感器能夠向主機證明它是正品。這一過程通過使（shǐ）用證書鏈或預共享密鑰來實現。為確保視頻數據的完整性，必須使（shǐ）用消息（xī）身（shēn）份驗證碼（或 MAC）來證明傳（chuán）感器和主機之間的視頻數據流未被篡改。最後是保護傳感器控製和配置數據，防止使（shǐ）用 MAC 篡（cuàn）改特定密鑰寄（jì）存器。由於（yú）防篡改協議因係統而異，因此係統處（chù）理器在檢測篡改情況（kuàng）時（shí）將擁有最終決（jué）定權。

總之，網絡安全規範對於防止汽車圖像傳感器成為汽車（chē）複雜電子係（xì）統（tǒng）中的特（tè）洛伊木馬至關重要。對 OEM 而言（yán），要想符合規範，需要的不僅僅是圖像傳感器中的網絡安全控製電路。而含網絡安全的圖像傳感器是使（shǐ） ADAS 和車內監控係統完全符合網絡安全規範的基本要求。

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