誰動了我的汽車—車聯(lián)網(wǎng)安全探討

以前，汽車是孤立的，物理隔離的，因此黑客很難遠程入侵汽車內(nèi)部電腦（ECU），除非進行物理入侵，而這個是需要很高的犯罪成本。隨著互聯(lián)網(wǎng)的進化，當golo3這樣的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品通過OBD（On Board Diagnostics）診斷座將汽車內(nèi)部ECU聯(lián)網(wǎng)之后，汽車受到的遠程網(wǎng)絡(luò)攻擊就不再是猜想。可以預(yù)見，一旦車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品普及，關(guān)于汽車被攻擊的現(xiàn)實案例就會出現(xiàn)并越來越多。

試想一下，在高速公路上汽車發(fā)動機被人為控制突然熄火，會是怎么樣的一場結(jié)局？你，害怕了嗎？

一 OBD診斷座與ECU拓撲結(jié)構(gòu)

在詳細探討車聯(lián)網(wǎng)安全之前，首先我們來了解下OBD診斷座，如下圖是SAE J1962標準對OBD診斷座的定義：

OBD診斷座是一個包含16pin的母座，除上圖給出的引腳的定義，其它沒有給出的引腳都由汽車廠商自己定義。不同的ECU通信協(xié)議可能采用不同的引腳， KWP（key word protoctol）關(guān)鍵字協(xié)議采用的是7號引腳或者15號引腳，目前最普遍的500kbaud的iso15765協(xié)議(高速CAN)采用的是6號引腳和14號引腳。OBD診斷座一般位于汽車方向盤的下面，不同的車型具體位置可能不一樣，下圖給出的是豐田凱美瑞2011經(jīng)典版OBD診斷座的具體位置：

圖2 豐田凱美瑞2011經(jīng)典版診斷座位置

接下來我們需要了解ECU和ECU之間的拓撲結(jié)構(gòu)。ECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，通俗的的說，它其實就是一些用于控制，記錄或者改變汽車的狀態(tài)的單片機或者ARM芯片。一般現(xiàn)在汽車內(nèi)部都會有十幾個到幾十個不等的ECU，不同的ECU掌管不同的模塊，比如，發(fā)動機控制模塊（PCM）會接受傳感器信號，通過復(fù)雜的計算來控制燃油的供應(yīng)量，空氣的配給（電子節(jié)氣門），噴油及點火的時機，進氣壓力的調(diào)整，還要根據(jù)溫度、負荷、爆震、燃燒狀況等來決定發(fā)動機的補償控制系數(shù)。按照功能的不同，我們又可以把ECU分為動力，車身，底盤，其它等幾大類。下表列舉了高配置的2011款經(jīng)典版凱美瑞的一些ECU模塊。

表1 2011款經(jīng)典版凱美瑞的一些ECU模塊

汽車內(nèi)部除了ECU之外，還會有大量的傳感器以及執(zhí)行器等部件，通過它們的協(xié)調(diào)工作共同完成復(fù)雜的智能化操作。那么ECU與ECU，ECU與其它部件又是如何通信的呢？如下圖是汽車內(nèi)部各個部件之間的拓撲結(jié)構(gòu)

圖3 CANBUS拓撲結(jié)構(gòu)

實際情況比上圖中復(fù)雜的多,不同車型之間也會有差別，各部件之間可能還會出現(xiàn)直接相連接，總體來說原理是差不多的，所有部件平等的連接在CAN總線上。CAN總線具備低成本，總線利用率極高，可靠的容錯機制，高速的傳輸速率等物理特性。它是基于廣播形式的，也就是說同一總線上的任何一個節(jié)點往總線上發(fā)消息，總線上其它的節(jié)點都可以收到該消息，然后根據(jù)消息的頭部來判斷是否是發(fā)給自己的消息。不同波特率的總線之間通過網(wǎng)關(guān)來完成信號適配。

二 通過OBD診斷座我們能做什么

我們知道OBD診斷座的設(shè)計初衷是用于汽車診斷，它是汽車ECU與外部進行交互的唯一接口，也就是說汽車診斷儀能做的我們都能做，我們先來看看符合市場要求的診斷儀應(yīng)該具備的功能：

除此之外，我們知道CAN總線是基于廣播的形式來發(fā)送消息的，并且消息一旦發(fā)送到CAN總線上，接收到此消息的ECU是無法確定該消息是從哪個節(jié)點發(fā)來的，即消息不包含源地址或者目標地址，消息頭部僅僅是個標識符，ECU僅僅是根據(jù)這個標識符來辨認是否是發(fā)給自己的。這樣的設(shè)計缺陷自然就能導(dǎo)致消息偽造和欺騙攻擊。OBD診斷座作為總線上的一個節(jié)點，不僅能監(jiān)聽CAN總線上面的消息，而且還能偽造消息（比如傳感器消息）來欺騙ECU，從而達到改變汽車行為狀態(tài)的目的。

綜合上述的兩種情況，我們可以把CAN總線上的消息分為如下兩種：

通過精心構(gòu)造上面定義的任何一種消息序列發(fā)往總線，惡意攻擊者都有可能改變汽車的狀態(tài)。

這里可以列舉幾種攻擊以及攻擊帶來的后果。比如惡意攻擊者可以通過對車身系統(tǒng)發(fā)送消息序列來解鎖汽車車門和尾箱，從而達到竊取車主財物的目的；再比如攻擊者可通過構(gòu)造消息序列發(fā)送給OBD診斷座強制讓跑在高速上的車輛發(fā)動機熄火，從而達到車毀人亡的目的。

三 對車聯(lián)網(wǎng)的攻擊途徑

OBD車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品由云端服務(wù)器、手機APP、盒子三大基本要素構(gòu)成，攻擊其中的任何一個要素以及要素之間的通信，都能夠給車聯(lián)網(wǎng)帶來毀滅性的打擊。我這里例舉幾點：

四 案例演示

這里選擇2011款的豐田凱美瑞經(jīng)典版作為演示對象，如下圖：

圖4 2011款的豐田凱美瑞經(jīng)典版

1.獲取當前車速：http://v.qq.com/page/m/3/m/m0130i9zr3m.html

2.欺騙汽車儀表盤:：

詳細視頻演示：http://v.qq.com/page/r/q/h/r0130lc5fqh.html

3.欺騙ABS警告燈：

點亮ABS警告燈，讓車主認為防抱死系統(tǒng)有問題。

詳細視頻：http://v.qq.com/page/x/5/i/x0130inc45i.html

4.殺死發(fā)動機（kill engine）：

向OBD診斷座發(fā)送特定指令后,點燃的發(fā)動機瞬間熄火。

詳細視頻演示：http://v.qq.com/page/j/j/n/j0130x1x4jn.html

五 總結(jié)

和PC時代一樣，破壞總是會伴隨著創(chuàng)造而誕生，它會稍微落后于創(chuàng)造，但是車聯(lián)網(wǎng)的安全問題遠遠比以前要重要很多，因為它與人們生命息息相關(guān)！可以想象，當汽車不再孤立，安全問題絕對是最先需要考慮的領(lǐng)域！

未完待續(xù)，敬請關(guān)注。