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車載網路：現代汽車的數位心跳
創提科技
2024/12/23
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在汽車領域，「智能汽車」一詞毫不誇張。如今的汽車已不再是原始的機械工程，而是通過先進的車載網路無縫連接的精密數位生態系統。這些滾動計算機由複雜的電子控制單元(ECU)網路提供動力，ECU是負責管理從發動機性能到資訊娛樂系統等一切事務的微型計算機。這些ECU（高端車型多達250個）通過數英里長的線路和一系列通信協定相互連接，形成了現代汽車的“神經系統”。但是，這些錯綜複雜的系統是如何運作的，它們在塑造汽車性能和安全方面發揮了什麼作用？讓我們來詳細瞭解一下。
有線世界：車載通信的主幹網
現代汽車使用多種通信協議來實現ECU之間的無縫互動。這些協議可確保安全關鍵型系統（如制動控制）和便利功能（如資訊娛樂系統）協調運行。以下是目前最常用的通信技術：
1. CAN（控制器局域網）：
CAN是仍在行業中佔據主導地位的老牌協定。 CAN因其可靠性和成本效益而被廣泛採用，可連接ECU並促進諸如線控駕駛系統和診斷等重要操作。然而，CAN缺乏內置的安全功能，因此成為網路安全研究的焦點。
2. LIN（本地互聯網絡）：
LIN是一種輕量級協定，主要用於ECU與感測器或致動器之間的低速通信。LIN的簡單性使其具有成本效益，但其功能有限且攻擊面極小，這就意味著從安全角度來看它並不那麼重要。
3. FlexRay:
FlexRay在設計上超越了CAN，可為安全關鍵型系統提供更高的頻寬和確定性的通信。儘管 FlexRay 具有潛力，但其元件的高成本和專有性限制了它的廣泛應用。
4. 汽車乙太網：
車聯網的未來在於汽車乙太網，它具有無與倫比的頻寬和靈活性。該技術主要用於高端汽車，支援自動駕駛和實時數據處理等現代需求，很可能成為CAN和FlexRay的後繼者。
塑造車輛安全：網路拓撲結構
網路拓撲結構決定了車輛的通信和安全框架。它決定了元件之間的數據流和交互性，從而確保效率，最大限度地減少延遲，並隔離關鍵系統以提高安全性。隨著車輛越來越先進，網路架構也從簡單的共用設置發展到帶有域控制器和防火牆的複雜設計，以滿足自動駕駛和實時診斷等現代功能的需求。
1. 線路總線拓撲結構：
這種簡單的結構將所有ECU連接到一個共享網路中。這種結構雖然具有成本效益，但卻存在很大的安全隱患，因為單個ECU受損就有可能危及整個系統。值得慶幸的是，這種拓撲結構已基本過時。
2. 中央閘道(GW)：
這種中層架構將車輛分為不同的域，如資訊娛樂系統和安全關鍵型系統。中央閘道起到防火牆的作用，防止這些域之間直接通信，從而提高安全性。
3. 帶有域控制器（DC）的中央閘道：
在高端汽車中，這種拓撲結構是在中央網關旁引入域控制器的。這些控制器充當附加防火牆，可進行複雜的路由選擇、過濾和安全管理。汽車乙太網通常作為這種設置的主幹網，實現高速數據交換。
4. 區域控制器架構：
目前正在開發的基於區域的拓撲結構旨在通過將連接整合到區域控制器來降低複雜性和重量。這種前瞻性方法為軟體自定義車輛鋪平了道路，增強了可擴充性並支援機器學習等先進功能。
協定安全的重要性
通信協議是現代汽車的生命線，但其安全性卻千差萬別：
• CAN:應用廣泛但本身並不安全，依賴於外部保障措施，因此成為網路安全研究的焦點。
• LIN:由於功能有限，攻擊潛力低。
• FlexRay和乙太網：兩者都能提供強大的頻寬和性能，但在成本和可用性方面存在差異。乙太網可與現代軟體系統無縫集成，是更有潛力的競爭者。
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車聯網的未來：更智慧、更安全
隨著汽車的發展，其內部網路必須跟上自動駕駛、機器學習和實時診斷的新興需求。這一轉變促使汽車乙太網和區域控制器架構得到了廣泛應用，從而確保未來的汽車更智慧、更高效、更安全。
結論
車載網路正變得日益複雜，為網路安全帶來了新機遇，也帶來了新挑戰。 要確保這些錯綜複雜的系統在不斷變化的威脅面前保持穩健，需要創新的工具和方法。這正是dissecto發揮作用的地方。通過HydraVision（用於自動化網路測試的安全測試環境）等產品，我們使主機廠能夠類比、分析和處理汽車網路架構各個層面的潛在漏洞。
通過提供評估和加強安全措施的工具，我們簡化了保護現代汽車的流程，使製造商能夠專注於創新，同時滿足對網路完整性和安全性日益增長的需求。