整车 FOTA 信息安全方案

一、引言

 

随着汽车智能化与网联化的发展，整车 FOTA（Firmware Over-The-Air）功能日益普及。FOTA 使得车辆能够通过无线网络远程更新固件，提升车辆性能、修复漏洞等。然而，这一过程面临诸多信息安全风险，如 FOTA 包被篡改、通信被窃听或劫持、本地存储被非法访问等。因此，构建一套完善的信息安全方案至关重要。

 

二、FOTA 包的完整性、合法性与机密性保障

 

（一）数字签名算法

 

采用非对称加密算法中的 RSA（Rivest–Shamir–Adleman）算法对 FOTA 包进行签名。RSA 算法基于大整数分解难题，具有较高的安全性。

 

1. 密钥生成

- 首先生成一对 RSA 密钥，包括公钥和私钥。私钥由汽车制造商的安全团队在安全环境下生成并妥善保管，公钥则嵌入到车辆的 FOTA 验证系统以及 FOTA 后台服务器中。

- 生成密钥时，选择两个大素数 p 和 q，计算 n = p * q，然后计算欧拉函数 φ(n)=(p - 1)(q - 1)。选取一个整数 e，满足 1 < e < φ(n)且 gcd(e, φ(n)) = 1（gcd 表示最大公约数），通过扩展欧几里得算法计算出 d，使得 ed ≡ 1 (mod φ(n))。公钥为 (e, n)，私钥为 (d, n)。

2. 签名步骤

- 对 FOTA 包进行哈希运算，采用 SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit）算法。SHA-256 能够将任意长度的数据转换为固定长度的 256 位哈希值，具有抗碰撞性强等特点。

- 用 RSA 私钥对哈希值进行签名，得到签名结果 S。

3. 验签步骤

- 车辆在接收 FOTA 包时，首先使用相同的 SHA-256 算法对 FOTA 包进行哈希运算，得到哈希值 H1。

- 然后使用嵌入的 RSA 公钥对签名 S 进行验签操作，得到一