Autosar信息安全入门系列01-SecOC基础介绍

1. 概述

本文为Autosar通信入门系列介绍，如您对AutosarMCAL配置，通信，诊断等实战有更高需求，可以参见AutoSar 实战进阶系列专栏，快速链接：AutoSar实战进阶系列导读

本篇我们一起看下SecOC，全文大纲如下：

2. SecOC基本概念

2.1 SecOC是什么？

在车载网络中，大部分的数据都是以明文方式广播发送且无认证接收，例如应用最广的CAN通讯设计之初是没有考虑过信息安全问题，其明文传输、报文广播传输、极少网络分段等特性，让进入整车网络的黑客可以轻松伪造报文对车辆进行控制，为了提升CAN网络的安全性，BOSCH在AUTOSAR标准中补充了SecOC标准，为传统CAN通讯引入了通讯认证机制。

SecOC在其全称是Security Onboard Communication，即板端加密通讯，是AUTOSAR标准中关于ECU间通讯安全提出的标准，在Autosar架构中的位置如下图，其中PduR负责将传入和传出的安全相关I-PDU路由到SecOC模块，SecOC模块对路由来的I-PDU进行添加或处理安全相关信息后，将结果再传播回PduR，再由PduR进一步路由I-PDU。

在SecOC标准中，AUTOSAR主要基于两种手段来实现数据的真实性和完整性的校验：
基于MAC的身份验证和基于Freshness的放重放攻击。

2.2 新鲜度值与MAC值

新鲜度值（Freshness Value）：传达了信息的实时性，可由时间戳校验和帧计数器校验两种模式生成。
时间戳检验的挑战在于多个ECU间需要进行时间同步，以消除各ECU振荡器自身产生的偏差。目前，只有TTCAN和更先进的Flexray总线支持这种机制，因此帧计数器模式被选用。新鲜度值的主要作用是防止重放攻击。
新鲜度值的组成如下图所示：由同步计数器，重置计数器，消息计数器及重置标志位组成。

MAC（Message Authentication Code）：是保障信息完整性和认证的密码学方法之一。
CMAC（Cipher–based Message Authentication Code）通常用于对称加密。整车厂可以选择在车辆下线刷写程序时静态分配密钥，或者使用云端服务器动态地给车辆分配密钥。例如，对于一个具体的I-PDU，其需要认证的数据和完整的新鲜度值会与Data ID进行拼接，然后进行加密运算以得到实际的MAC。

2.3 SecOC报文格式

如下图，SecOC报文格式如下由三部分组成：PDU+新鲜度值+MAC值。其中新鲜度是截取低字节，MAC值是截取高字节部分拼接而成。

3. SecOC报文发送及接收逻辑

3.1 SecOC报文的发送

SecOC通过CMAC算法生成相关的MAC值，并截取有效MAC数据及新鲜值数据填充到报文PDU中，对外完成发送。

3.2 SecOC报文的接收

SecOC提取接收报文PDU中包含的截取的MAC信息，通过本地CMAC算法和PDU以及新鲜值数据，生成本地MAC信息，与接收的MAC信息比对，如果正确则路由到上层且更新本地的该报文的新鲜度值，如果错误则会拿接收的MAC信息与默认码比对，如果默认码比对也不正确则该PDU数据无效。