网络安全：关于SecOC及测试开发实践简介

2021-02-09 19:57:24· 来源：北汇信息作者：蒋露

03、新鲜度值管理
在SecOC中，给出了多种新鲜度值管理方案：
❀ 基于counter的递增，即包含了原有方案的机制
❀ 基于全局时间戳，源于时间戳的唯一性
❀ 基于同步的复合counter

这里我们主要谈一下第三种方案。在此方案中，完整的新鲜度值包括同步计数器（Trip Counter）、重置计数器（Reset Counter）、重置标志值（Reset Flag）和消息计数器（Message Counter）。其中消息计数器又分为高值和低值，而真正在报文中发送的值只包含消息计数器的低值和重置标志值。

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图4 新鲜度值结构

新鲜度值的更新如下所示，完整的新鲜度值为0x10000040F，实际发送的新鲜度值为0xF。而由于重置标志值为1 bit，消息计数器虽然以步长1递增，实际发送到总线上的新鲜度值则是以2的步长递增。

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图5 新鲜度值示例

从上述内容可以看出，新鲜度值存在2个重要的基准：同步计数器和重置计数器，这2个计数器需要接收方和发送方保持一致。SecOC在新鲜度值管理上提出了主从模式的框架，由主节点向接收方和发送方分发同步计数器和重置计数器，从而达到同步的目的。

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图6 主从模式的新鲜度值管理

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图7 新鲜度值的分发示例

04、MAC生成
MAC是对受保护数据的身份认证。其中涉及的加密算法多种多样，每个算法还可以有多个配置。这里我们以SecOC提供的一个方案Profile 1进行说明，其使用CMAC/AES-128的算法，截取8 bit的新鲜度值和24 bit的MAC，配置信息如下所示。

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图8 Profile 1配置

除此配置外，MAC生成还需要128 bit的密钥（这里预先定义了0x0102030405060708090A0B0C0D0E0F10）、16 bit的Data ID（这里预先定义了33）、完整的新鲜度值和需要认证的数据。Data ID是用来标识I-PDU的数据，可以给密钥管理机制提供支持。以demo中时间戳为8.300203的I-PDU进行说明，需要认证的数据为0xE8030000000000FF，完整的新鲜度值为0x100000405，实际进行加密运算的数据为Data ID、待认证数据和完整新鲜度值的拼接，计算后的实际MAC为0x498330e818f3fbb068759ff3b72d015f，截取24 bit后发送的MAC为0x498330。

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图9 MAC发送示例

这里使用的加密为对称加密，以更快地进行I-PDU的交换。通常的做法还包括利用非对称加密的方式来传递对称加密的密钥，以此完成密钥的定期更新。通过对Data ID、I-PDU和密钥的映射，以及密钥的更新和分发，可以做到一个非常完整的密钥管理方案。

05、SecOC测试开发
从上面可以看出，SecOC的机制是比较复杂的，按照过往的项目经验，需要测试验证的内容包括新鲜度值管理、MAC认证、密钥分发等。

为了保证ECU的运行环境，并监测ECU自身的行为，我们需要仿真其外部条件，包括同步报文、ECU接收的SecOC报文等。为了实现此仿真环境，可以使用CANoe提供的Security模块。

在CANoe的Security Configuration中，对SecOC方案的进行选择与配置，并将其与控制器的端口形成映射。

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