

HSM指Hardware Security Module,它是一種有自己獨立的CPU、密碼算法硬件加速器、獨立Flash等,用于生成、存儲和管理加密密鑰,以及執行加密運算和安全操作。
HSM通常包含硬件隔離、加密芯片、隨機數生成器等安全組件,能夠提供高級的安全保護,防止密鑰泄露和惡意攻擊。
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TEE
TEE 可信執行環境是在車載零部件的開放系統 REE(Rich Execution Environment,例:Linux、Android、AUTOSAR、RTOS ?? 等系統)上,創建一個可信的、獨立的、物理隔離的執行空間,即隔離的安全屋。安全資產不出可信域,例如密鑰證書、核心邏輯等安全資產,TEE 整體架構和提供的基礎服務如下圖。

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TEE 和 HSM 技術特點與主要應用場景
TEE 是基于硬件隔離技術的軟實現,
HSM 是基于硬件設備的硬實現,
一下列出了各自的技術特點和應用場景。
TEE:
生態開放,易于擴展
應用安全:遠程控車 / 充電樁 /OTA 加固等;
軟件實現,降低成本
安全存儲:業務證書密鑰 / 隱私數據 / 重要數據等;
規范接口,易于移植
生物識別:指紋、人臉、聲紋、視頻等保護;
動態空間,按需提供
金融支付:支付應用 / 電子證明 / 區塊鏈等;
基于硬件,限于硬件
其他業務:數字版權保護 / 可信 UI/ 設備認證 / 安全通信。
HSM:
硬件算力,性能較高
安全通信:車內外通信,例 TLS、SecOC?等;
獨立硬件,安全性高
密鑰保護:根證書 / 共享密鑰等;
硬件空間,小而固定
安全啟動:鏡像保護等;
技術成熟,生態完善
安全日志:文件加密等。
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TEE 和 HSM 相結合的方案
TEE 和 HSM 既可各自獨立地應用于車端的各個零部件,也可結合起來共同打造更安全的方案,滿足更高的車規級安全需求,安全性可達到金融級別的 CC EAL5+。
在本方案中,HSM 掛載在 TEE 下,應用都需經過 TEE 訪問 HSM。車企相關的根證書密鑰等都可保存在 HSM,業務相關的證書密鑰、用戶數據等可保存在 TEE,安全擴展業務都可運行在 TEE,TEE 和HSM 相結合的具體方案請參考下圖。

TEE和HSM的結合安全方案關于 TEE 和 HSM 的證書密鑰的產線方案建議如下:
HSM 的證書密鑰導入導出:(根證書等)
方式 1:委托HSM 提供商實施(建議)。
方式 2:通過TEE 和 TEE 的產線工具實現。
TEE 的證書密鑰導入導出:(業務證書等)
離線:在本地通過 TEE 的產線工具和加密狗實施。
在線:通過網絡連接后臺實施,需要借助 TEE 產線工具。
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TEE 和 HSM 在車端的分布
根據整車各零部件的安全需求,結合 TEE 和 HSM 各自的技術特點,為整車共建安全基礎能力,TEE 和 HSM 在車端的分布建議如下:

圖7.5-3 車端的安全基礎能力分布圖
安全基礎能力建設思路
側重于有性能需求的功能,使用 HSM,例:ADAS、SecOC 等。
側重于有擴展需求的功能,使用? ?TEE,例:智能座艙、TBOX、TLS、業務安全等。
TEE 目前主要用于性能較高?MPU?場景,例:智能座艙、中央計算單元、TBOX 等。
HSM 即可用于 MPU 又可用于 MCU,例:TBOX、車窗、車門、燈控、診斷功能等。
主要零部件建議支持 HSM 和 TEE,例:TBOX、中央計算單元等。
業務安全、隱私數據盡可能采用? TEE,例:遠程控車、充電功能、生物識別等。
主要零部件若不支持 HSM,建議支持 TEE 功能。
安全基礎能力擴展思路
TEE 擴展性很強,如用 HSM 實現受限的場合,可考慮用 TEE 實現。
對安全性要求較高的場景,可考慮用 TEE 和 HSM 結合的方式實現。
既有國密算法需求,又有國際算法需求場合,可考慮用 TEE 實現。
僅需證書密鑰安全時,僅需 HSM 實現即可。
實際應用
本方案可滿足車載合規和縱深防御的安全基礎能力需求,根據各種應用場景,充分利用 TEE 和 HSM 技術互補特點,既可單獨使用,又可結合使用。為整車和零部件的安全架構設計提供了更多的選擇方案, 也能解決車企安全合規的部分痛點。
在實際開發中,無法使用 HSM 的場合下,可以啟用 TEE 滿足安全需求。
在安全業務中,TEE 是HSM 有益的補充,TEE 可提供業務邏輯保護、外設保護、可信界面、面向海外智能座艙系統的數字視頻版權保護等功能,更為車載的數據安全解決方案提供了技術支撐。
在安全和性能方面,HSM 具有更高的安全和性能。TEE 在安全擴展能力方面更具有優勢。
可根據具體架構環境,采取 TEE 和 HSM 相融合的方式,取長補短,保護車載安全資產。本方案考慮今后智能車載的安全需求,安全能力支撐由原來的單點逐步擴展為多點,以滿足不斷增 長的車載安全業務,這不僅僅為了滿足合規要求,更為了構建車載整體安全防御體系提供了底層技術支撐。俗語稱 “九層之臺, 起于累土” ,只有構筑好車載安全基礎能力,車載整體安全才能成為可能。
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