HW / SW / 介面資安考量

為什麼分開討論？

HW 層：硬體無法修補（一但出貨）
SW 層：可透過 OTA 修補
介面層：跨 HW + SW，攻擊面最大

不同層級的資安考量、生命週期、修補機制都不同。

硬體 (HW) 資安要素

1. Hardware Security Module (HSM)

HSM 的核心職責：
├── 金鑰生成（TRNG）
├── 金鑰儲存（不可萃取）
├── 加密運算（簽章、驗章、AES）
├── 安全啟動 (root of trust)
├── 副通道防護（DPA、SPA）
└── 防篡改 (tamper resistance)

汽車 HSM 標準：

• EVITA（早期共識）
  • EVITA Full / Medium / Light
• AUTOSAR Crypto Stack API
• FIPS 140-2 / 140-3 認證

2. Secure Boot Chain

Boot ROM (immutable)
  ↓ verify (with root pubkey in eFuse)
2nd-stage Bootloader (updatable, signed)
  ↓ verify
Application Firmware
  ↓ verify
(Optional) Runtime Integrity Check

→ 09-Production/02-Provisioning (root key 注入)

3. eFuse / OTP

一次性可程式化記憶體（不可改）：

• Root public key hash
• Device unique ID
• Anti-rollback counter
• 配置位元（debug 關閉等）

4. Debug 介面控制

5. 抗篡改 / 抗副通道

• Tamper sensors（外殼開啟偵測）
• DPA / SPA resistance 設計
• Timing attack resistance（constant-time crypto）
• Fault injection resistance（電壓/時脈 glitch）

軟體 (SW) 資安要素

1. Memory Safety

語言層級：
├── C/C++ → 需嚴格 MISRA、CERT、SAST
├── Rust → 預設 memory safe
└── Java/Python → managed memory

執行時：
├── ASLR（如平台支援）
├── DEP / NX bit
├── Stack canaries
└── Control Flow Integrity (CFI)

2. Secure Coding Standards

• MISRA C / C++
• CERT C / C++
• AUTOSAR C++ Guidelines
• 編譯器警告全開 (-Wall -Wextra -Werror)

3. Cryptographic Implementation

常見錯誤：

• ECB mode（不該用）
• 弱 RNG（如 rand()）
• Hardcoded keys（嚴禁）
• Custom crypto algorithm（嚴禁）

4. Memory Protection

• MPU (Microcontroller MPU) / MMU
• 分離 user/kernel
• 分離 ASIL D / ASIL B / QM partitions

5. Logging & Audit

secure_logging:
  what_to_log:
    - "Security-relevant events"
    - "Authentication attempts"
    - "Configuration changes"
    - "Update events"

  protection:
    - "Tamper-evident (signed entries)"
    - "Ring buffer with persistence"
    - "Bounded growth (no DoS)"

  what_NOT_to_log:
    - "Cryptographic keys"
    - "PII (without encryption)"
    - "Full authentication credentials"

介面層資安要素

CAN Bus 資安

詳細參考 user CLAUDE.md 的 network-security-rules.md

1. SecOC (AUTOSAR Secure Onboard Communication)
   ├── CMAC + Freshness Value
   ├── 抗 replay
   └── 標準化 AUTOSAR R19-11+

2. 訊息過濾 (Gateway-based)
   ├── White-list per zone
   ├── Rate limiting
   └── 不合預期訊息丟棄

3. IDS (Intrusion Detection)
   ├── 頻率異常
   ├── 訊息類型異常
   └── 訊號值異常

Automotive Ethernet 資安

1. MACsec (IEEE 802.1AE)
   ├── GCM-AES-128/256
   └── 連線層加密

2. IPsec
   ├── 應用於 DoIP
   └── 強加密、抗 replay

3. VLAN segmentation
   ├── 分離 ADAS / Infotainment / Diagnostic
   └── Gateway 控制 inter-VLAN

Cellular / V2X

Cellular：
├── TLS 1.3 + Certificate pinning
├── Per-device cert (mTLS)
└── 抗 IMSI catcher

V2X：
├── IEEE 1609.2 (Security)
├── SCMS (PKI)
├── Pseudonym certificates
└── Misbehavior detection

UDS (Diagnostic) 資安

UDS Security Access (0x27)
├── Seed-Key with cryptographically strong key
├── 失敗鎖定（10 次後鎖 10 min）
├── Session-based authorization
└── 角色分級（Tester、Production、OEM）

更強的方案：
├── UDS Authentication (0x29) - 基於憑證
└── Diag-over-DoIP + IPsec

HW/SW/介面 整合視角

+──────────────────────────────────────+
│           Application SW              │
│  • Secure coding                      │
│  • Memory safety                       │
│  • Crypto library use                  │
+─────────────┬────────────────────────+
              │
+──────────────────────────────────────+
│            BSW / Middleware           │
│  • SecOC                              │
│  • Crypto stack                       │
│  • TLS stack                          │
+─────────────┬────────────────────────+
              │
+──────────────────────────────────────+
│           OS / Hypervisor             │
│  • Partition isolation                │
│  • Privilege levels                   │
│  • MPU configuration                  │
+─────────────┬────────────────────────+
              │
+──────────────────────────────────────+
│              Hardware                  │
│  • HSM                                │
│  • Secure Boot ROM                    │
│  • eFuse / OTP                        │
│  • Tamper sensors                     │
│  • Debug lockout                      │
+──────────────────────────────────────+
              │
+──────────────────────────────────────+
│             External I/F              │
│  CAN / Ethernet / Cellular / UDS      │
│  • Per-protocol security              │
│  • Trust boundary checks              │
+──────────────────────────────────────+

證照考點

Related Notes

• 07-Product-Development/01-Design-Requirements
• 09-Production/02-Provisioning
• 10-Operations-Maintenance/02-Updates

Practice

• 07-Product-Development/Practice-Development