ISO21434：一种可适应的确保车辆空中更新(OTA)安全的设计方法

ISO21434：一种可适应的确保车辆空中更新(OTA)安全的设计方法

研究背景

研究问题

随着汽车电子控制单元（ECUs）数量的增加，汽车制造商在自动化、智能化和连接性方面的需求日益增长，这使得对安全的OTA（Over-The-Air）更新技术的需求变得更加迫切。本文提出了一种适应性的安全设计方法，以确保现代汽车中的OTA更新安全。

研究难点

现有的OTA更新技术在实施安全设计时存在不足，尤其是在识别和缓解潜在漏洞方面，导致汽车行业在OTA系统的安全性方面存在显著的实践差距。

关键论点

• 本文提出的安全设计方法结合了ISO/SAE 21434标准，通过威胁分析和风险评估（TARA）来识别和缓解OTA更新过程中的潜在漏洞。
• 采用逻辑安全分层概念，该方法通过分层的安全控制机制，确保了OTA更新系统的安全性。

相关工作

• 现有的研究工作集中在不同的OTA更新框架上，如Uptane和OMA-DM，但在系统性实施安全设计方面仍然存在不足。
• 相关文献表明，虽然安全设计在企业系统中得到了广泛应用，但在汽车网络中的实施仍在发展阶段。

研究方法

本文提出的适应性安全设计方法包括以下几个要点：

总体结构

方法论的设计围绕安全工程生命周期展开，强调在OTA系统的概念和产品开发阶段早期整合安全活动，以降低成功网络攻击的风险。

方法设计

• 安全生命周期整合：在OTA开发生命周期的早期阶段，应用ISO/SAE 21434的指导方针，确保从一开始就考虑到安全性。
• 逻辑安全分层概念：根据识别的威胁类型，在不同的系统区域实施安全控制，以应对不同层级的攻击。

方法创新点

• 本文的适应性安全设计方法通过结合TARA和逻辑安全分层概念，提供了一种系统化的框架，旨在提升OTA更新的安全性。
• 通过对潜在攻击向量的分析，本文方法能够有效识别并缓解针对汽车OTA更新的安全威胁。

实验设计

本文的实验设计包括以下几个方面：

数据收集

通过实施基于Uptane框架的OTA更新原型，收集与OTA更新过程相关的安全数据。

样本选择

选择现代汽车的ECUs作为实验对象，测试OTA更新过程中的安全性。

实验设定

采用渗透测试方法，验证提出的安全设计方法在防御已识别风险和威胁方面的有效性。

参数配置

实验中使用的主要参数包括OTA更新的频率、更新包的大小和ECU的响应时间等。

结果与分析

本文的实验结果表明，提出的安全设计方法在提高OTA更新的安全性方面取得了显著成效：

威胁识别

通过TARA分析，识别出OTA更新过程中存在的多种高优先级威胁，尤其是拒绝服务（DoS）和篡改攻击。

风险评估

采用风险矩阵对识别的威胁进行评估，确定每个威胁的影响程度和发生概率，从而制定相应的缓解措施。

渗透测试结果

渗透测试验证了所提出的安全设计方法在抵御DoS攻击方面的有效性，确保了OTA更新系统在面对攻击时的稳定性和可靠性。

总体结论

本文提出的适应性安全设计方法为现代汽车的OTA更新提供了一种系统化的安全保障。通过结合ISO/SAE 21434标准和逻辑安全分层概念，本文有效识别并缓解了OTA更新过程中的安全威胁，为汽车制造商和相关利益相关者提供了重要的安全设计指导。未来的研究将进一步扩展这一方法，以应对更复杂的安全挑战，推动汽车网络安全的发展。