摘要：智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有高帶寬、低時(shí)延、多樣化的通信模式和高度的安全性要求等特點(diǎn)，近年來(lái)的發(fā)展速度極快?；诖耍疚姆治隽酥悄芫W(wǎng)聯(lián)汽車通信安全風(fēng)險(xiǎn)，探討了智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)優(yōu)化措施，包括優(yōu)化認(rèn)證機(jī)制與加密機(jī)制、聚焦訪問(wèn)控制和設(shè)備管理、做好安全監(jiān)控與入侵檢測(cè)、強(qiáng)化安全測(cè)試與數(shù)據(jù)隔離等內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車；通信安全風(fēng)險(xiǎn)；防護(hù)措施

一、引言

隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，汽車行業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)深刻的變革。智能網(wǎng)聯(lián)汽車作為一種集成了先進(jìn)的信息通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛、道路、云端和外部設(shè)備之間的智能化信息交互的新型汽車，已經(jīng)成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車不僅可以提高駕駛的安全性、舒適性和效率，還可以實(shí)現(xiàn)更多的智能化服務(wù)和應(yīng)用，為人們的出行帶來(lái)更多的便利和價(jià)值，其通信安全理應(yīng)得到重視。

二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信特點(diǎn)

（一）高帶寬數(shù)據(jù)傳輸

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生并處理大量數(shù)據(jù)，涉及車輛控制、環(huán)境感知、導(dǎo)航定位等多個(gè)方面。為確保這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，高帶寬成為必要條件。高帶寬保障車輛能夠在短時(shí)間內(nèi)接收和發(fā)送大量信息，例如高清地圖數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)信息等。此外，高帶寬對(duì)于實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)如遠(yuǎn)程監(jiān)控、車載娛樂(lè)等同樣重要，這使得智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求遠(yuǎn)超傳統(tǒng)車輛[1]。

（二）低時(shí)延通信需求

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的安全駕駛依賴于實(shí)時(shí)、快速的信息交換，低時(shí)延通信在此發(fā)揮關(guān)鍵作用，時(shí)延指的是數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端的時(shí)間。對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車來(lái)說(shuō)，低時(shí)延通信確保了車輛能夠迅速響應(yīng)周圍環(huán)境變化，如緊急剎車、避障等。此外，車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信也需低時(shí)延，以保證交通系統(tǒng)的協(xié)同效率[2]。

（三）多樣化的通信模式

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在通信方面呈現(xiàn)出多樣化的模式，包括車對(duì)車（V2V）、車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車對(duì)行人（V2P）及車對(duì)網(wǎng)絡(luò)（V2N）等，每種模式針對(duì)不同的通信對(duì)象和場(chǎng)景。以車對(duì)車通信為例，可實(shí)現(xiàn)車輛間直接交換信息，提高道路安全性。而對(duì)于車對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)說(shuō)，則能夠連接車輛與云端服務(wù)，提供更廣泛的信息與服務(wù)，這種多樣化的通信模式共同構(gòu)成了智能網(wǎng)聯(lián)汽車的通信網(wǎng)絡(luò)。

（四）高度的安全性要求

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在通信過(guò)程中，面臨著各種安全威脅，包括數(shù)據(jù)竊取、隱私泄露、網(wǎng)絡(luò)攻擊等，其通信系統(tǒng)需具備高度的安全性。為保證智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全，應(yīng)設(shè)法加強(qiáng)數(shù)據(jù)加密和身份認(rèn)證，并采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，防范可能的網(wǎng)絡(luò)攻擊，進(jìn)而更好保障車輛及乘客的安全[3]。

三、智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全風(fēng)險(xiǎn)分析

（一）車內(nèi)系統(tǒng)通信安全風(fēng)險(xiǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車內(nèi)部通信系統(tǒng)是車輛自動(dòng)化和智能化的核心，其安全性對(duì)整車的安全運(yùn)行至關(guān)重要。車內(nèi)系統(tǒng)主要包括各類傳感器、控制單元、信息處理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)間的通信若存在安全漏洞，可能導(dǎo)致關(guān)鍵信息的篡改、丟失或延遲，從而引發(fā)車輛控制失效或錯(cuò)誤決策，此類風(fēng)險(xiǎn)源于軟件漏洞、硬件故障、惡意攻擊等。例如，黑客可通過(guò)軟件漏洞侵入車輛控制系統(tǒng)，進(jìn)而控制車輛行為。此外，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性增加了維護(hù)難度，也為安全隱患的排查帶來(lái)挑戰(zhàn)。

（二）車外信息交互通信安全風(fēng)險(xiǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車與外部環(huán)境的信息交互包括與其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施、行人等的通信，這一過(guò)程中信息傳輸安全尤為重要。車外通信安全風(fēng)險(xiǎn)主要包括信號(hào)干擾、數(shù)據(jù)截取與篡改、假信息注入等，這些風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致車輛接收到錯(cuò)誤的信號(hào)或指令，進(jìn)而作出不當(dāng)反應(yīng)，如錯(cuò)誤變道、速度不當(dāng)調(diào)整等，嚴(yán)重威脅行車安全。車外通信安全風(fēng)險(xiǎn)的形成，部分源于無(wú)線通信的開放性，部分源于外部設(shè)備的安全防護(hù)不足，理應(yīng)得到重視[4]。

（三）云端通信安全風(fēng)險(xiǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車大量依賴云計(jì)算服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析，云端通信的安全風(fēng)險(xiǎn)主要包括數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程加密不足、云服務(wù)平臺(tái)安全漏洞、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性不足等方面。這些風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致敏感數(shù)據(jù)泄露、車輛行為數(shù)據(jù)被非法獲取和利用、車輛被遠(yuǎn)程控制。值得注意的是，云服務(wù)的安全性不僅取決于車輛制造商，還受云服務(wù)提供商的安全策略和實(shí)施效果影響。

（四）外部設(shè)備通信安全風(fēng)險(xiǎn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車通常會(huì)與各類外部設(shè)備進(jìn)行通信，如智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)等，設(shè)備間通信加密不足、設(shè)備自身安全漏洞、設(shè)備被惡意軟件感染等風(fēng)險(xiǎn)同樣需要引起重視。例如，智能手機(jī)作為車輛遠(yuǎn)程控制的媒介，若遭受攻擊，可能導(dǎo)致車輛控制信息泄露或被非法操作。外部設(shè)備通信安全風(fēng)險(xiǎn)存在一定特殊性，這些設(shè)備通常由車輛用戶自行選擇和配置，其安全性不在車輛制造商的直接控制范圍內(nèi)，因此加大了安全管理的難度[5]。

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)優(yōu)化措施

（一）優(yōu)化認(rèn)證機(jī)制、加密機(jī)制

針對(duì)認(rèn)證機(jī)制，智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)應(yīng)采用基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）的認(rèn)證方法，在此架構(gòu)中，每個(gè)車輛和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都擁有唯一的公鑰和私鑰，其中私鑰保密，公鑰公開。在通信過(guò)程中，發(fā)送方使用接收方的公鑰進(jìn)行加密，而接收方則用其私鑰解密。PKI體系在身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)完整性保障的功能極為強(qiáng)大，可以有效防止身份偽造和信息篡改。這一過(guò)程還需要應(yīng)用高級(jí)認(rèn)證協(xié)議，如OAuth 2.0，這對(duì)于保障車輛與外部服務(wù)如云計(jì)算平臺(tái)的安全接入同樣重要，其中OAuth 2.0允許用戶提供一個(gè)令牌，而非用戶名和密碼給第三方服務(wù)，這種情況下即使在第三方服務(wù)中的認(rèn)證信息被泄露，攻擊者也無(wú)法直接訪問(wèn)車輛系統(tǒng)。

對(duì)于加密機(jī)制，本文建議采用AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，AES是一種廣泛使用的對(duì)稱加密算法，提供了三種密鑰長(zhǎng)度，包括128、192、256位，智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)可以根據(jù)不同的安全需求選擇適當(dāng)?shù)拿荑€長(zhǎng)度。如對(duì)于車輛控制命令等高度敏感的數(shù)據(jù)，可使用256位的AES加密。也可以考慮應(yīng)用RSA等非對(duì)稱加密算法，這類算法可用于初始的密鑰交換階段，該算法可通過(guò)一個(gè)稱為公鑰加密的過(guò)程，使得任何擁有公鑰的人都可以加密信息，但只有持有對(duì)應(yīng)私鑰的人能夠解密。此外，還應(yīng)考慮引入動(dòng)態(tài)密鑰管理機(jī)制，如Diffie-Hellman密鑰交換算法，該算法可生成共享密鑰，且無(wú)需雙方事先共享秘密信息，能夠允許兩個(gè)通信實(shí)體在一個(gè)不安全的通道上協(xié)商出一個(gè)共享的秘密密鑰，用于后續(xù)的對(duì)稱加密通信。這一過(guò)程還可以考慮開展密鑰生命周期管理，確保密鑰在一定時(shí)間或使用次數(shù)后自動(dòng)更新，具體可通過(guò)集成密鑰管理服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如利用硬件安全模塊（HSM）來(lái)安全地存儲(chǔ)、管理和生成密鑰。

（二）聚焦訪問(wèn)控制和設(shè)備管理

為了保障智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全，必須聚焦訪問(wèn)控制和設(shè)備管理，具體要點(diǎn)如下：

首先，訪問(wèn)控制優(yōu)化。智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)需對(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部通信接入點(diǎn)的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格管理，此過(guò)程涉及多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)身份認(rèn)證、權(quán)限授權(quán)、審計(jì)跟蹤以及訪問(wèn)控制策略的持續(xù)更新。在身份認(rèn)證方面，有效的身份認(rèn)證機(jī)制通常包括密碼、生物識(shí)別技術(shù)、智能卡或者這些方法的組合，也可以考慮使用動(dòng)態(tài)密碼或基于時(shí)間的一次性密碼，進(jìn)一步提高身份認(rèn)證安全性；對(duì)于權(quán)限授權(quán)，可采用基于角色的訪問(wèn)控制（RBAC）模型，通過(guò)分配不同的角色給不同的用戶群體，系統(tǒng)可以控制每個(gè)角色的訪問(wèn)權(quán)限，如為車輛維修人員提供車輛診斷系統(tǒng)的訪問(wèn)權(quán)限，而司機(jī)權(quán)限則應(yīng)限制在駕駛相關(guān)功能的操作方面；審計(jì)跟蹤可實(shí)現(xiàn)對(duì)訪問(wèn)控制有效性和后期問(wèn)題的追蹤，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)所有訪問(wèn)行為的記錄和監(jiān)控，如記錄訪問(wèn)時(shí)間、訪問(wèn)者身份、訪問(wèn)的數(shù)據(jù)或系統(tǒng)等信息，同時(shí)審計(jì)日志需要在發(fā)生安全事件時(shí)提供關(guān)鍵信息，助力追蹤和定位問(wèn)題源頭；為持續(xù)更新訪問(wèn)控制策略，必須關(guān)注不斷演變的威脅環(huán)境，車輛制造商和網(wǎng)絡(luò)安全團(tuán)隊(duì)需要不斷評(píng)估新出現(xiàn)的安全威脅，并相應(yīng)地調(diào)整策略。

其次，設(shè)備管理加強(qiáng)。在設(shè)備管理方面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車內(nèi)部的各種設(shè)備如傳感器、控制單元和通信模塊的安全管理同樣至關(guān)重要。為確保設(shè)備未遭到未授權(quán)的修改或篡改，應(yīng)定期進(jìn)行設(shè)備完整性檢查，具體可采用數(shù)字簽名或哈希等技術(shù)，以此保證設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行自我檢查，以確保其固件和軟件未被非法修改。面對(duì)不斷出現(xiàn)的新型威脅，定期的固件更新也極為關(guān)鍵，更新過(guò)程應(yīng)確保數(shù)據(jù)的安全性，防止在傳輸中被攔截或篡改，同時(shí)應(yīng)聚焦加密和數(shù)字簽名技術(shù)的應(yīng)用，確保只有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的更新方可安裝。另外，還應(yīng)聚焦故障檢測(cè)和響應(yīng)，通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常行為，優(yōu)化早期識(shí)別和防御安全威脅。如一旦檢測(cè)到異常，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)隔離受影響的設(shè)備，并采取修復(fù)措施，車輛在遭受攻擊時(shí)保持關(guān)鍵功能運(yùn)行的能力也需要設(shè)法保障，進(jìn)而更好保護(hù)乘員安全。

（三）做好安全監(jiān)控與入侵監(jiān)測(cè)

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車通信安全領(lǐng)域，安全監(jiān)控與入侵檢測(cè)的重要性不言而喻，為確保其有效性，必須綜合考慮多個(gè)方面，具體如下：

首先，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的多層次安全監(jiān)控。應(yīng)構(gòu)建一個(gè)覆蓋各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，在車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)方面，控制器局域網(wǎng)（CAN）等內(nèi)部通信系統(tǒng)是重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象。監(jiān)控工具需要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)捕獲和分析，以識(shí)別潛在的惡意攻擊或異常通信模式。對(duì)于車輛與外部設(shè)備的通信，重點(diǎn)監(jiān)控藍(lán)牙、Wi-Fi等無(wú)線連接的安全性，以及通過(guò)這些通道進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換安全性。在車輛與基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)方面，需要聚焦車輛與道路邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換安全性，特別是車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信。結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜攻擊近年來(lái)在全球各地頻發(fā)，如利用車輛控制器局域網(wǎng)（CAN）中的安全漏洞，攻擊者可篡改車輛的內(nèi)部通信數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)汽車部分功能的控制，如通過(guò)非授權(quán)設(shè)備連接汽車的OBD-II端口并發(fā)送惡意指令，導(dǎo)致車輛剎車系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)異常。為應(yīng)對(duì)這類攻擊，必須設(shè)法增加對(duì)車輛內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)包的加密處理，同時(shí)實(shí)施更加嚴(yán)格的訪問(wèn)控制策略，以此檢測(cè)和防御類似的攻擊，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩⑾拗品鞘跈?quán)設(shè)備的接入權(quán)限，類似事件的再次發(fā)生可得到有效防范。

其次，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的入侵檢測(cè)算法。入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）的核心在于其檢測(cè)算法的先進(jìn)性和適應(yīng)性，可利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，從大量網(wǎng)絡(luò)交互數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)并建立正常通信行為的模型。通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和調(diào)整，模型能夠適應(yīng)新的通信模式，從而有效識(shí)別出與眾不同的異常行為或攻擊跡象。值得注意的是，算法需要具備高速處理能力，以便實(shí)時(shí)分析大量數(shù)據(jù)，快速識(shí)別和響應(yīng)安全威脅。具體實(shí)踐可考慮開發(fā)一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)自主學(xué)習(xí)車輛通信模式，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與已學(xué)習(xí)模式不符的異常行為。例如，攻擊者嘗試通過(guò)模擬車輛內(nèi)部通信協(xié)議，發(fā)送異常指令以控制車輛，上述系統(tǒng)可通過(guò)分析歷史通信數(shù)據(jù)，以及完成學(xué)習(xí)的車輛正常通信模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏離情況，進(jìn)而迅速識(shí)別出異常行為并發(fā)出警報(bào)，輔以車輛制造商對(duì)受影響的車輛的遠(yuǎn)程干預(yù)，可更好保護(hù)乘員安全。

最后，安全事件響應(yīng)計(jì)劃。當(dāng)安全監(jiān)控系統(tǒng)識(shí)別出潛在威脅時(shí)，周密的響應(yīng)計(jì)劃極為關(guān)鍵，該計(jì)劃應(yīng)包含多個(gè)方面。包括立即隔離受影響的系統(tǒng)部門、通知車輛制造商和網(wǎng)絡(luò)管理員、啟動(dòng)應(yīng)急恢復(fù)程序，進(jìn)而防止威脅擴(kuò)散，迅速采取進(jìn)一步措施，并實(shí)施數(shù)據(jù)備份恢復(fù)、系統(tǒng)重啟。此外，響應(yīng)計(jì)劃還應(yīng)包括對(duì)事件的徹底調(diào)查，以明確安全漏洞并制定后續(xù)改進(jìn)措施。如面對(duì)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)攻擊，企業(yè)應(yīng)立即對(duì)所有受影響車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程隔離，切斷它們與外部網(wǎng)絡(luò)的連接，同時(shí)企業(yè)安全團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)迅速啟動(dòng)深入調(diào)查，快速定位軟件漏洞，在最短時(shí)間內(nèi)推送軟件補(bǔ)丁，以此迅速解決安全問(wèn)題，并對(duì)受影響用戶提供免費(fèi)的技術(shù)支持與服務(wù)補(bǔ)償。

（四）強(qiáng)化安全測(cè)試與數(shù)據(jù)隔離

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展伴隨著日益突出的通信安全風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化安全測(cè)試與數(shù)據(jù)隔離同樣屬于防護(hù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在安全測(cè)試方面，需采取全面系統(tǒng)化的測(cè)試策略，聚焦軟件、硬件、通信共三個(gè)層面，如對(duì)車載軟件進(jìn)行定期的滲透測(cè)試和漏洞掃描，全面開展車載硬件的物理測(cè)試，軟件安全控制和硬件安全漏洞識(shí)別可由此實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)通過(guò)模擬各種網(wǎng)絡(luò)攻擊場(chǎng)景，檢測(cè)車輛在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的安全性能，具體應(yīng)覆蓋常規(guī)情境，且涵蓋極端環(huán)境下的應(yīng)急響應(yīng)能力，進(jìn)而持續(xù)評(píng)估和提升系統(tǒng)的抗攻擊能力。對(duì)于數(shù)據(jù)隔離來(lái)說(shuō)，應(yīng)將關(guān)鍵數(shù)據(jù)與其他非關(guān)鍵數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)和處理，減少關(guān)鍵信息被非法訪問(wèn)的風(fēng)險(xiǎn)。具體可將數(shù)據(jù)分為多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有不同的安全級(jí)別和訪問(wèn)權(quán)限，如車輛控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)與娛樂(lè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)隔離，確保即使后者受到攻擊，也不會(huì)影響到車輛的基本運(yùn)行安全。此外，還應(yīng)關(guān)注安全測(cè)試與數(shù)據(jù)隔離的有效結(jié)合，安全測(cè)試不僅要針對(duì)系統(tǒng)的整體性能，也需聚焦于數(shù)據(jù)隔離機(jī)制的有效性，以確保各個(gè)隔離區(qū)域的安全性，同時(shí)應(yīng)定期更新安全測(cè)試的方案和工具，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通信安全是智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展的基礎(chǔ)和保障，也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究的重要課題。作為汽車行業(yè)的重要發(fā)展方向，我國(guó)智能網(wǎng)聯(lián)汽車在近年來(lái)的發(fā)展中取得了喜人成果，但為了保證其能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，必須給予通信安全領(lǐng)域的長(zhǎng)期重視，各類新算法、新技術(shù)、新硬件的積極引入和應(yīng)用屬于其中關(guān)鍵。

作者單位：鄭光橋 一汽大眾汽車有限公司

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