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在車載以太網絡中，影響網絡安全的因素主要有： 1、廣播通信：在廣播消息、組播消息以及目的地址不明確的消息傳播時會使用廣播的傳遞方式，主要處于這個網絡就可以接受到對應的廣播報文； 2、缺乏相應措施控制車載節(jié)點在車載網絡中發(fā)送過多流量，工程師在設計ECU時應考慮限制自身發(fā)送過多流量，而除了設計錯誤和設備故障，安全策略主要用于抵抗網絡攻擊產生的較大流量。 僅是一個節(jié)點發(fā)送的大量廣播和過量消息就可以引起車載網絡控制器中MAC層服務的癱瘓和故障，此外，隨處可偵聽的廣播也是安全隱患（無法區(qū)分廣播報文接受者用意是好還是壞）。 因此交換機的安全保障主要分為以下兩點： 1、禁止接受過多流量； 2、禁止發(fā)送過多流量。 對應上述需求，有以下措施可以借鑒： 一、VLAN 在構建車載網絡數(shù)據(jù)信息時，可以根據(jù)娛樂、控制和盡力而為流量的區(qū)別來對信息進行分類。也可以通過VLAN技術做出了詳盡描述，該技術的核心是在以太網中虛擬分割出許多子網，屬于同一個子網的節(jié)點擁有形同的VLANID。使用VLAN技術后，即使是廣播信息，或是物理連接于統(tǒng)一交換機的不同節(jié)點，也可以通過VLANID進行消息的隔離 從安全的層面考慮，VLAN技術不僅可以隔絕虛擬網絡之間的消息，還可以減少廣播范圍（避免廣播風暴）。此外，VLAN隱藏了過濾/丟棄數(shù)據(jù)包的功能：攜帶有交換機不支持的VLAN標簽的數(shù)據(jù)包，將被拋棄（這個功能一般沒有被提起）。如果交換機接受的數(shù)據(jù)不含有VLAN信息，交換機可以直接將其丟棄或根據(jù)端口、協(xié)議、報頭等賦予該數(shù)據(jù)VLAN標簽。 如下圖：不同應用場景設置不同VLAN VLAN技術不僅有助于網絡安全的提升，還可以簡化不少問題：
2. 性能：可以將特定的通信分配至特定VLAN，并在交換機中進行優(yōu)先處理。 如上圖中對汽車以太網的流量隔離做出了詮釋。在此例中，“汽車交換機”作為對流量進行隔離的ECU。此ECU可以放置在汽車部位任意位置，每個端口均配置了VLAN過濾策略。在交換機接受到診斷流量時，會根據(jù)診斷流量的VLAN將此流量轉發(fā)至相應節(jié)點。如此操作簡單有效，如同建立了一個防火墻，對車載信息安全提供了更大的可能性。 對于汽車上其他為外部接口而言，VLAN同樣能夠發(fā)揮作用。進出汽車的流量可以在同一個接口處分別打上或去除VLAN標簽。在ECU內部，只有特定區(qū)域才有權對標記的數(shù)據(jù)進行處理，此方法有效隔離了數(shù)據(jù)。汽車制造商應在開發(fā)過程中重視VLAN的開發(fā)。 二、 其他交換機配置交換機的主要任務是讀取接受數(shù)據(jù)的目的地址，找到目的轉發(fā)端口后，將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。 因此，交換機內部存在一個轉發(fā)表，該表記錄了接收到數(shù)據(jù)的源端口和MAC地址。當接受到的數(shù)據(jù)需要轉發(fā)到轉發(fā)表中存儲的目的MAC地址時，交換機只要根據(jù)轉發(fā)表進行轉發(fā)即可。另外，當轉發(fā)到未知目的地址的情況時。這時，交換機會向所有端口發(fā)送數(shù)據(jù)（廣播）。上述也是交換機的工作原理。 許多黑客利用交換機工作原理，不斷向交換機發(fā)送未知目的地址的數(shù)據(jù)包，使得交換機不斷廣播，導致網絡癱瘓。 當然可以采取一些措施避免黑客進行上述攻擊，如： 1、設置交換機僅在啟動階段只進行一次地址學習，或者完全關閉交換機的地址學習功能，改用靜態(tài)IP地址的映射。同樣可以使用用這些方法建立ARP地址表，完成MAC地址和IP地址的映射。對于汽車這樣一個靜態(tài)網絡，完全可以采用這些方法建立地址表，還可以根據(jù)地址條目數(shù)量、地址范圍和變化頻率對地址學習進行限制。 2、還可以建立組播消息的過濾策略。交換機會將組播消息轉發(fā)至滿足組播要求的端口，因此只有同組內成員可以接受都組播消息。但是，同樣需要對非組內成員接受到組播消息的行為進行會話，可以將其拋棄或者轉發(fā)至特定地址。 3、交換機現(xiàn)在還可以使用強制認證策略，使得端口處于禁用狀態(tài)，直到成功認證后方可啟用。網絡節(jié)點的認證需要由交換機固件或直連到交換機的微控制器完成，這樣可以保證快速啟動。 密鑰管理 密碼學的基本原理要求：不能將同一密碼用于不同功能或者設備，且同一密碼的使用時間不宜過長。 不同的過程，如數(shù)據(jù)認證、密鑰交換和數(shù)據(jù)加密應分別使用各自的密碼。這樣，在某一密碼收到損害時，如數(shù)據(jù)加密，仍可以正常地通過密鑰交換更改數(shù)據(jù)加密的密碼。保證密鑰安全的方式有：宣布照顧密鑰的使用時間，保證它僅用于有限的數(shù)據(jù)；跟還有不同地汽車功能和適用范圍進行分類，各類通信分別使用不同地密鑰。 汽車不同ECU的密鑰分配是一項十分復雜的工作，在IT網絡中，密鑰分配有相關規(guī)范。由于這些密鑰管理辦法消耗大量資源且需要一個線上的授權服務器，無法對實時和速度保證，因此不適用于汽車網絡。在汽車網絡中，可以由一個專用于ECU作為密鑰master，給網絡內的其他ECU分配密碼。 實現(xiàn)上述想法的基本思路為：密鑰交換是通過對稱加密實現(xiàn)的，由診斷請求、定期或者外部的服務后端服務器觸發(fā)。密鑰master是唯一與后端服務器進行密鑰相關通信的ECU，當然也可以使用非對稱密碼學方法來完成密鑰管理。 上述內容，是將傳統(tǒng)以太網中應用到信息安全策略移植到車載以太網應用中，多方面、分層級保護信息安全措施。 自媒體提供了一個展現(xiàn)自己觀點的平臺，我有幸參與其中，來暢所欲言的表達自己觀點。但鑒于眼界和以往經驗，闡述的觀點有可能具有一定的局限性，望讀者批判性的閱讀。 若您有所收獲，我將萬分激動，因為他人的認可是我幸福度提高的動力和源泉，也是我不斷更新的動力。 |
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