汽车信息安全基石：SHE（安全硬件扩展）深度解析

---

1. 什么是SHE？为什么汽车需要硬件级安全？

SHE（安全硬件扩展）是一种硬件安全模块，作为微控制器上的片上扩展，专门设计用于保护汽车电子系统的敏感数据和加密密钥。它由HIS组织（由奥迪、宝马、保时捷、大众组成）制定标准，旨在通过硬件级别的保护来防止软件攻击。

在传统汽车中，电子控制单元（ECU）的密钥管理和加密操作主要在软件层实现，这使得系统容易受到各种攻击。SHE通过将密钥控制从软件域转移到硬件域，为汽车电子系统提供了更高级别的安全保护。

---

2. SHE与HSM的关系

SHE通常被视为HSM（硬件安全模块）的轻量级版本。根据EVITA项目的分类，HSM按安全级别分为三个等级：Full、Medium和Light。SHE的安全级别处在Medium和Light之间，为汽车ECU提供了成本效益较高的安全解决方案。

---

3. SHE的核心架构与工作原理

3.1 系统架构设计

SHE模块通常集成在微控制器内部，形成一个安全的隔离区域。这个区域包含控制逻辑、AES加密模块、存储器和伪随机数生成器（PRNG），仅与CPU通信。这种设计确保了敏感操作和数据在受保护的环境中执行。
下图展示了SHE在汽车芯片中的典型架构：

---

3.2 核心功能特性

SHE提供了一系列重要的安全功能，包括：

• AES-128加解密：支持ECB和CBC模式，提供高效的数据加密能力
• CMAC生成与验证：用于消息认证，确保数据完整性和真实性