中国通信学会-车联网安全技术与标准发展态势前沿报告（2019）-2019.12-40页_860kb

车联网安全技术与标准发展态势前沿报告（2019年）

核心内容概述

本报告由中国通信学会发布，分析了车联网安全技术与标准的全球发展态势及我国现状，预测了未来技术趋势，并探讨了工程难题与政策建议。车联网是汽车、电子、通信、交通等行业深度融合的新型产业形态，其安全问题涵盖功能安全、网络安全、隐私保护等多个方面，是构建车联网应用的关键环节。

主要观点与关键信息

一、车联网安全研究概述

• 车联网定义：车联网基于车内网、车际网和车载移动互联网，实现车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）、车与行人（V2P）以及车与网络（V2N）之间的无线通信和数据共享。
• 通信技术：目前全球主流的车联网通信技术包括DSRC（IEEE 802.11p）和C-V2X（基于蜂窝网络的车联网），其中C-V2X包括LTE-V2X和NR-V2X。
• 安全挑战：车联网终端和路侧设备面临多种安全威胁，包括信息泄露、车辆失控、非法接入、运行环境风险、数据篡改、隐私泄露等。
• 安全需求：车联网系统需要实现消息来源认证、完整性保护、抗重放机制、机密性保护、终端身份与位置信息隐藏等。

二、全球发展态势

（一）车联网安全管理系统

• IEEE 1609系列协议：作为WAVE的高层协议，IEEE 1609.2定义了安全消息格式和处理过程，采用PKI体系结构实现终端互信。
• SCMS系统（美国）：SCMS系统通过根CA管理、选举人机制、匿名证书和LOP（位置模糊代理）实现隐私保护。
• CCMS系统（欧洲）：欧洲采用信任列表管理器（TLM）和CPOC机制，支持多种信任模型，包括单根CA、交叉认证、桥接CA等。

（二）车联网安全信任锚点模型

• 信任锚点：根CA是车联网信任锚点的核心，通过分层管理、隔离环境、第三方评估等方式确保其安全性。
• SCMS与CCMS差异：SCMS通过选举人机制管理根CA，CCMS通过TLM和ECTL实现多信任模型支持。

（三）车联网隐私保护技术

• 隐私类型：包括位置隐私、用户数据隐私和用户身份隐私。
• 隐私保护措施：采用匿名证书、LOP、定期更换证书、加密存储等方式，防止用户身份和位置信息泄露。
• 美国SCMS：每周更换20张匿名证书，有效时间不超过一周，防止轨迹描绘。

（四）车联网安全监管

• 美国NHTSA：发布《联邦自动驾驶系统指南：安全愿景2.0》，要求汽车厂商进行网络安全评估。
• 英国：提出智能网联汽车网络安全关键原则，涵盖顶层设计、风险管理、产品售后服务、数据安全等方面。
• 德国：颁布《道路交通法第八修正案》和《自动驾驶道德准则》，明确自动驾驶的定义、责任划分和道德规范。
• 中国：《网络安全法》明确网络运营者安全义务，工信部发布《国家车联网产业标准体系建设指南》。

（五）车联网安全标准

• ISO/SAE：联合制定ISO 21434标准，涵盖车联网通用术语、安全目标、安全要求、安全功能组件等。
• ITU-T：开展V2X通信安全研究，发布《X.1373安全软件更新能力》等标准。
• ETSI：制定ITS安全规范，涵盖安全架构、服务、管理、隐私保护等方面。
• 3GPP：发布TS 33.185标准，规范LTE-V2X安全架构，研究NR-V2X安全机制。

三、我国发展态势

（一）车联网安全管理系统

• 安全机制：采用PKI机制实现终端间的安全认证和通信。
• 系统架构：存在集中式和分布式两种架构，集中式架构适用于统一管理，分布式架构适用于多主体协同。
• CA系统：包括注册CA、V2V假名CA、V2I授权CA、证书撤销CA等。
• 系统部署：需要安全的初始配置流程，涉及公私钥对生成、证书申请、存储等。

（二）车联网安全管理系统产业实践

• 标准制定：国家标准化管理委员会发布GB/T 37376-2019、GB/T 37374-2019、GB/T 37373-2019等标准。
• 平台建设：中国信科发布首个车联网安全管理系统，国汽智联搭建VSS众测平台，支持V2X安全认证和测试验证。
• 互联互通展示：C-V2X“四跨”展示活动，实现跨芯片、跨终端、跨整车、跨平台的互通。

（三）车联网安全监管

• 法律法规：《网络安全法》、《国家车联网产业标准体系建设指南》等政策文件对车联网安全提出明确要求。
• 监管方向：强调全生命周期管理、数据安全、系统安全、责任划分、应急响应等。

（四）车联网安全标准

• 标准组织：TC114、TC260、CCSA、C-ITS等设立车联网安全工作组，加快标准制定。
• 已完成标准：《基于LTE的车联网通信安全技术要求》、《车联网信息服务数据安全技术要求》、《车联网无线通信安全技术指南》等。
• 在研标准：《基于LTE的车联网无线通信技术安全证书管理系统技术要求》、《车联网信息服务用户个人信息保护要求》等。

四、技术预见

（一）5G车联网安全技术

• 技术演进：从LTE-V2X向NR-V2X演进，支持更多车联网业务。
• 安全需求：引入单播、组播模式，需研究完整性、机密性、抗重放攻击等安全机制。
• 隐私保护：需结合区块链等技术，实现数据防篡改和可追溯性。

（二）车联网与边缘计算融合的安全

• 边缘计算作用：支持低时延、高可靠性的车联网业务处理。
• 安全挑战：数据多源异构、终端资源受限、传统云计算机制不适用。
• 安全机制：需在数据安全、身份认证、隐私保护、访问控制等方面进行创新。

（三）车联网通信设备认证及安全交互技术

• 安全机制：采用数字证书、数字签名、验签等方式保护消息来源和内容。
• 初始配置：需安全存储公私钥对、数字证书等敏感信息，实现系统隔离。
• GBA框架：通用引导架构支持多证书安全导入，减少对根证书的依赖。

（四）车联网安全管理系统增强技术

• 异常行为检测：包括本地检测和后台安全运营中心全局检测，结合大数据和威胁情报实现动态防护。
• 挑战：存在误报、漏报问题，需优化检测机制和算法。

（五）可信计算在车联网中的应用

• 安全架构：基于密码体系、可信主板、可信软件、可信网络连接，实现系统度量和控制。
• 可信计算发展：TCPA推动可信计算商用化，TPM2.0成为国际标准，国内推动可信计算3.0。
• 应用场景：可信计算可用于保护核心驾驶系统、驾驶辅助应用等敏感操作。

（六）基于区块链理念的车联网及安全技术

• 区块链优势：分布式存储、点对点传输、加密算法、智能合约等技术适合车联网场景。
• 应用方向：通过统一账本记录生命周期信息，实现去中心化信息互通。
• 未来影响：区块链可能推动车联网技术革新和产业变革。

五、工程难题

（一）满足车联网安全需求的安全芯片

• 性能挑战：需支持每秒2000次验签处理，目前市场支持SM2算法的车规级产品缺失。
• 国密支持：需满足国密二级等级要求，实现国产密码算法与国际标准的兼容。

（二）车联网相关的安全算法

• 当前算法：主要采用非对称密码算法，如ECC、SM2等。
• 未来趋势：可能引入隐式证书机制，减少空口开销，但我国尚无相关算法支持。

（三）车联网业务管理模式

• 管理模式影响：不同业务模式导致不同的安全管理系统架构。
• 国内问题：CA系统架构和证书互认机制尚不明确，需进一步研究。

六、政策建议

（一）加强车联网安全总体规划部署和顶层设计

• 国家战略：从国家层面提升车联网安全的规划部署，促进产业发展。

（二）加快颁布国家车联网安全相关的法律法规和有关政策

• 法律制度：完善车联网安全法律体系，明确责任划分和监管机制。

（三）落实责任，加强协作

• 多方合作：组织行业监管部门、研究机构、车联网企业、安全厂商等共同制定标准和规范。

（四）推进自主关键技术研发

• 国产密码体系：加快基于SM2、SM3、SM4等国产密码算法的车联网安全规范和协议标准制定。

总结

本报告全面分析了车联网安全技术与标准的全球发展态势和我国现状，涵盖通信安全、隐私保护、信任模型、安全监管、安全标准及技术预见等方面。报告指出，车联网安全是实现智能交通和自动驾驶的关键，需从技术、标准、政策等多方面协同推进，尤其强调自主技术研发和标准化建设的重要性。同时，报告也指出了当前车联网在安全芯片、安全算法、业务管理模式等方面存在的工程难题，为未来技术发展和政策制定提供了重要参考。