汽車系統(tǒng)互聯(lián)是一個(gè)令人期待的高速增長的市場,，同時(shí)也面臨一個(gè)難題亟待解決,。如今數(shù)據(jù)安全變得日益重要，然而，汽車系統(tǒng)中有許多設(shè)備都存在安全隱患,。例如，相對于現(xiàn)在大多數(shù)汽車電控單元（ECU）的8位,、16位和32位處理器,，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)安全算法，ECC和RSA內(nèi)存占用過高,，運(yùn)行速度太慢,。此外,，隨著汽車的平均壽命超過11.6年，未來還必須考慮量子計(jì)算攻擊的風(fēng)險(xiǎn),，因?yàn)榱孔佑?jì)算攻擊可能會(huì)破解ECC和RSA秘鑰,。
為解決這些問題，SecureRF公司和意法半導(dǎo)體合作開發(fā)出一項(xiàng)即使在最小的汽車處理器上仍能極速運(yùn)行的面向未來的低功耗安全解決方案,。最近,，SecureRF的WalnutDSA（數(shù)字簽名算法DSA）和Ironwood KAP（密鑰協(xié)商協(xié)議KAP），這兩種安全算法被移植到意法半導(dǎo)體的SPC58ECxx 32位微控制器平臺(tái)上,。為更好地演示車載信息服務(wù)系統(tǒng)控制單元（TCU）與多個(gè)ECU的相互認(rèn)證過程,，兩家公司還合作開發(fā)了一個(gè)解決方案演示模型，并在2018年底特律汽車技術(shù)展會(huì)上展出了該模型,。
SecureRF的群論密碼學(xué)（GTC）是數(shù)字簽名算法DSA和密鑰協(xié)商協(xié)議KAP的基礎(chǔ),，這雖然不是一個(gè)新的密碼學(xué)分支，但有助于解決物聯(lián)網(wǎng),、汽車系統(tǒng)和其它互聯(lián)應(yīng)用中相對較新的安全問題,，可以保護(hù)越來越多的資源受限的產(chǎn)品設(shè)備的安全。GTC密碼學(xué)有三大優(yōu)勢：運(yùn)算速度快,，即使在最小的設(shè)備上仍能快速運(yùn)算,，RAM / ROM占用低，能夠抵抗所有已知的量子攻擊,。與其它加密方法相比,，GTC的運(yùn)算效率更高，所以更省電,。SecureRF的GTC解決方案軟硬件均可實(shí)現(xiàn),。
在SPC58ECxx上，性能優(yōu)勢顯著
為參展TU Automotive展會(huì),，雙方將數(shù)字簽名算法DSA和密鑰協(xié)商協(xié)議KAP的匯編語言算法移植到SPC58ECxx微控制器,，以進(jìn)一步優(yōu)化這一高效加密方法的運(yùn)算時(shí)間和能耗。
SPC58ECxx是意法半導(dǎo)體為車身,、網(wǎng)絡(luò),、安全、通信連接等汽車應(yīng)用專門開發(fā)的32位通用微控制器,，主要特性包括180MHz的e200z4d PowerPC雙核處理器,、高達(dá)4MB的閃存和512KB的RAM、硬件安全模塊以及許多通信外設(shè),，例如,，LIN、SPI,、UART,、以太網(wǎng)AVB、Flexray和CAN FD,。SPC58ECxx是按照ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),，安全等級達(dá)到ASIL-B級，適合安全關(guān)鍵的汽車應(yīng)用,。
該演示項(xiàng)目運(yùn)行在意法半導(dǎo)體的SPC58ECxx 探索板上,，與ECC驗(yàn)證相比，GTC方法的性能優(yōu)勢明顯,。下表在運(yùn)算時(shí)間和ROM / RAM內(nèi)存占用率方面對GTC解決方案與橢圓曲線密碼學(xué)（ECDSA + ECDH）方案進(jìn)行了比較,，不難看出，橢圓曲線密碼學(xué)方案的運(yùn)算時(shí)間長達(dá)GTC方法的12.6倍,。
GTC解決方案將讓意法半導(dǎo)體的客戶能夠?yàn)榘遢d微控制器提供安全啟動(dòng)和安全固件更新等重要的安全功能,，并使基于SPC58ECxx的TCU能夠與整個(gè)車輛的資源有限的ECU相互驗(yàn)證，演示解決方案如下圖所示：
在互聯(lián)ECU上,，優(yōu)勢更顯著
保護(hù)ECU的微小處理器的安全對于設(shè)計(jì)人員來說是一個(gè)關(guān)鍵問題,，而這正是本解決方案最重要的優(yōu)勢之一?？焖僬J(rèn)證是必備功能,。其它安全方法對于許多汽車系統(tǒng)可能不實(shí)用，然而,，GTC的方法適用于最小的處理器,，并且依然能夠提供出色的性能。下面的屏幕截圖是GTC和ECC在8位處理器上的性能對比,。
WalnutDSA/Ironwood KAP （綠線）與ECDSA/ECDH （紅線）認(rèn)證RAM和ROM占用率比較
在上圖中,，每個(gè)垂直尖峰表示完成一次驗(yàn)證。ECDSA / ECDH完成一次驗(yàn)證需要7.69秒,，而SecureRF的WalnutDSA和Ironwood KAP只需68毫秒,，是前者的九十分之一！這種速度優(yōu)勢以及由此產(chǎn)生的超低能耗和最小的RAM / ROM容量要求,，使SecureRF方法非常適合資源受限的處理器,。
SecureRF加密方法最適合完全隔離安全子系統(tǒng)和主處理器內(nèi)核的SPC58ECxx硬件安全模塊（HSM）。SecureRF解決方案也非常適用于無HSM單元的微控制器,，例如,，SPC58ECxx的精簡版SPC582Bxx。SPC582Bxx搭載運(yùn)行頻率120MHz的單核e200z4d PowerPC處理器,，配備高達(dá)1MB的閃存和192KB的RAM,。但是，用戶必須開發(fā)軟件安全解決方案,，以彌補(bǔ)硬件安全功能的缺失,。該解決方案確保在性能極佳的同時(shí)占用較少資源,，不會(huì)對系統(tǒng)造成任何過大負(fù)荷。
由于設(shè)計(jì)生命周期長,，汽車系統(tǒng)需要能夠防御未來的量子計(jì)算的安全威脅,。 SecureRF的方法是抗量子計(jì)算攻擊的加密方法，適用于當(dāng)前已知的所有攻擊,。
對于使用資源受限的處理器的汽車設(shè)計(jì)人員,，我們的專家將提供初步的安全建議，并協(xié)助設(shè)計(jì)安全解決方案,。