如何防范對(duì)汽車無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的攻擊

無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)是大多數(shù)現(xiàn)代汽車的基本配置。其最大的優(yōu)勢(shì)就是方便，車輛自身就能檢測(cè)鑰匙并自動(dòng)解鎖。但是很多人對(duì)此類系統(tǒng)的安全性提出質(zhì)疑。他們認(rèn)為無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的便利性有時(shí)候需要付出代價(jià)：信息安全。
多年來，安全研究人員發(fā)現(xiàn)了汽車系統(tǒng)中的許多漏洞。因此，人們對(duì)汽車網(wǎng)絡(luò)安全需求攀升。 近期關(guān)注度較高的案例是2020年11月特斯拉Model X無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)中的一系列漏洞。該漏洞是由比利時(shí)魯汶大學(xué)的Lennert Wouters發(fā)現(xiàn)的。

密鑰卡攻擊中的步驟
特斯拉Model X無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的操作步驟如圖所示。圖中的數(shù)字表示各個(gè)步驟。請(qǐng)注意，目標(biāo)車輛已被鎖定，且目標(biāo)密鑰卡已遠(yuǎn)離車輛。

1.攻擊者接近目標(biāo)車輛，通過擋風(fēng)玻璃讀取車輛識(shí)別號(hào)碼(VIN)，并為攻擊設(shè)備中的修改后的車身控制器(BCM)配置仿真SE以使用目標(biāo)VIN

2.攻擊者找到目標(biāo)密鑰卡，并將攻擊設(shè)備靠近它，并佯裝成目標(biāo)車輛，以約5米的距離通過低頻(LF)連接。攻擊者使用從VIN派生的標(biāo)識(shí)符來強(qiáng)制先前配對(duì)的目標(biāo)密鑰卡通過藍(lán)牙低功耗(BLE)顯示為可連接

3.攻擊者利用Raspberry Pi通過BLE將惡意固件更新推送到目標(biāo)密鑰卡，以獲得對(duì)密鑰卡的完全控制。可以通過在最大30米的距離處使用目標(biāo)密鑰卡上無線下載服務(wù)(OTA)來執(zhí)行此更新

4.在更新目標(biāo)密鑰卡之后，攻擊設(shè)備將通過BLE重新連接。由于密鑰卡正在運(yùn)行由攻擊者控制的惡意固件，該固件允許將任意應(yīng)用程序協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU)命令發(fā)送到目標(biāo)密鑰卡中的SE，因此攻擊者能夠從智能鑰匙中的SE向目標(biāo)車輛提取許多有效的一次性解鎖命令（例如解鎖車門、行李箱等）

5.攻擊者接近目標(biāo)車輛并使用有效的解鎖命令來解鎖目標(biāo)車輛。解鎖命令通過BLE從Raspberry Pi發(fā)送到目標(biāo)BCM

6.攻擊者可以物理訪問車輛內(nèi)部，并可以通過位于中央顯示屏下方的診斷端口將攻擊設(shè)備物理連接至車載網(wǎng)絡(luò)。攻擊設(shè)備通過控制器局域網(wǎng)(CAN)連接到目標(biāo)BCM

7.攻擊設(shè)備指示目標(biāo)BCM與修改后的密鑰卡配對(duì)。在通過BCM挑戰(zhàn)應(yīng)答驗(yàn)證后，添加修改后的密鑰卡，必要的憑據(jù)將存儲(chǔ)在密鑰卡的仿真SE中

8.攻擊者使用攻擊設(shè)備上新配對(duì)的密鑰卡啟動(dòng)車輛，使用先前存儲(chǔ)在模擬密鑰卡SE中的憑據(jù)成功通過挑戰(zhàn)應(yīng)答驗(yàn)證，然后將目標(biāo)車輛開走

導(dǎo)致密鑰卡易受攻擊的漏洞/缺陷

此類攻擊主要是由于以下兩種漏洞/缺陷造成的：

盡管在密鑰卡上執(zhí)行了簽名驗(yàn)證，但是由于存在漏洞，攻擊者使用惡意固件通過BLE更新密鑰卡。此外，盡管有效的密鑰卡通常存儲(chǔ)從后端接收簽名證書，但是當(dāng)與密鑰卡配對(duì)時(shí)，這些證書不會(huì)被車輛BCM驗(yàn)證。

值得注意的是，安全研究人員已于2020年8月負(fù)責(zé)任地向特斯拉披露了這些問題。特斯拉于2020年11月發(fā)布OTA補(bǔ)丁。

采用應(yīng)用安全測(cè)試工具解決執(zhí)行及設(shè)計(jì)漏洞/缺陷

第一種情況，密鑰卡簽名驗(yàn)證不當(dāng)，這類問題通常可以用靜態(tài)應(yīng)用安全測(cè)試、軟件組成分析（識(shí)別已知漏洞）和模糊測(cè)試（檢測(cè)未知漏洞）來發(fā)現(xiàn)。此外，滲透測(cè)試重點(diǎn)檢測(cè)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，比如安全相關(guān)的功能和固件更新，也可以檢測(cè)出此類漏洞。

第二種情況是BCM和密鑰卡之間的配對(duì)協(xié)議設(shè)計(jì)中缺少證書驗(yàn)證。這些類型的設(shè)計(jì)問題通常可以通過安全設(shè)計(jì)審查來識(shí)別。此外，必須對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐{分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，這有助于定義適當(dāng)?shù)陌踩蟛⒃O(shè)計(jì)相應(yīng)的安全控制措施。

汽車行業(yè)已經(jīng)有許多幫助改善網(wǎng)絡(luò)安全的舉措，例如ISO SAE 21434網(wǎng)絡(luò)安全工程標(biāo)準(zhǔn)以及聯(lián)合國(guó)關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)的第155號(hào)條例等。

開發(fā)100％安全的汽車系統(tǒng)不大現(xiàn)實(shí)，因此汽車企業(yè)需要考慮并部署適當(dāng)?shù)拇胧﹣韱⒂肙TA更新，以便及時(shí)修補(bǔ)新發(fā)現(xiàn)的漏洞。