在當今科技主導的時代，軟件安全與信息安全的重要性空前提升，汽車領域更是如此。隨著汽車智能化與網聯(lián)化程度持續(xù)加深，市場迫切需要魯棒的加密機制來保障數(shù)據(jù)與通信安全。數(shù)十年來，汽車行業(yè)推行了諸多策略來維護車輛信息安全。但如今業(yè)界逐漸意識到，一旦車輛的軟件安全系統(tǒng)被黑客攻破，此前所有防護措施都將失效。黑客入侵車輛后，能夠使安全功能全面癱瘓，危及乘客和其他道路使用者的生命安全。因此，當下的車輛設計必須兼顧信息安全與軟件安全，畢竟若無軟件安全，信息安全也就無從談起。

在現(xiàn)代車輛所需的軟件安全基礎架構中，真隨機數(shù)生成器（TRNG）是關鍵組成部分。TRNG用于生成高質量隨機數(shù)，這對于防范軟件安全漏洞、維護數(shù)據(jù)完整性至關重要。

TRNG對汽車市場為何重要？

現(xiàn)代網聯(lián)自動駕駛汽車愈發(fā)依賴內外部安全通信系統(tǒng)來執(zhí)行各類關鍵功能。這些功能包括車內交互、車對車通信（V2V，汽車相互通信，共享道況和交通信息）、車對基礎設施通信（V2I，車輛與交通信號燈、道路傳感器等基礎設施交換數(shù)據(jù)，以優(yōu)化交通流和提升安全性），以及車對云通信（V2C，用于OTA在線升級、遠程診斷和控制）。

然而，車輛連接能力大幅提升的同時，風險也顯著增加。車輛聯(lián)網程度越高，遭受網絡威脅的潛在入口就越多。車輛通信系統(tǒng)一旦遭到未經授權訪問，可能引發(fā)諸多危險，輕則導致個人隱私泄露，重則能讓不法分子操控車輛關鍵功能，危及車內乘客及其他道路使用者的生命安全。

在此背景下，TRNG成為信息安全與軟件安全解決方案的關鍵組件，原因如下：

各類安全協(xié)議的加密密鑰：TRNG可確保用于保障通信安全的加密密鑰具有不可預測性，能有效抵御攻擊。這種不可預測性對于維護車輛與基礎設施間數(shù)據(jù)交換的完整性和機密性至關重要。

身份驗證：TRNG在生成安全令牌和認證碼方面發(fā)揮關鍵作用，有助于驗證網絡設備的身份，防止未經授權的訪問。

各類加密函數(shù)的一次性隨機數(shù)（nonce）生成和初始計數(shù)器值：一次性隨機數(shù)是唯一且不重復使用的隨機數(shù)，用于保障通信安全。部分加密模式使用初始計數(shù)器值，以確保每個數(shù)據(jù)塊都得到唯一處理。這兩個概念對于維護加密函數(shù)的安全性和完整性十分重要。

熵：TRNG通過提供高熵值，助力開發(fā)能抵御復雜網絡攻擊的安全、可靠通信協(xié)議。例如，它為校驗和與哈希函數(shù)生成隨機數(shù)，幫助維護數(shù)據(jù)完整性，防止數(shù)據(jù)被篡改。

若缺乏可靠的TRNG，車輛安全將面臨風險，甚至可能引發(fā)嚴重后果。

TRNG有哪些重要標準？

多個標準和認證機構制定了TRNG的規(guī)范與驗證方法，并為真隨機數(shù)解決方案的設計和認證提供了指南，確保其能有效抵御攻擊。美國國家標準與技術研究院（NIST）就是其中代表，它發(fā)布的一套標準被業(yè)界廣泛采用：

NIST SP 800-90A：該標準提供了確定性隨機位生成器（DRBG）的設計和實現(xiàn)指南，其中DRBG是加密應用中生成高質量隨機數(shù)的關鍵。

NIST SP 800-90B：該標準主要關注隨機位生成中使用的熵源，旨在確保隨機性魯棒且安全。該標準對于驗證DRBG種子熵的質量至關重要，有助于確保初始隨機性足夠強。

NIST SP 800-90c：該標準給出了將DRBG與熵源結合來構建非確定性隨機位生成器（NRBG）的建議。這種結合能夠提供快速、高效且可預測的隨機源，對于維護加密操作的安全性和完整性至關重要。

NIST還負責管理聯(lián)邦信息處理標準（FIPS）140-3，該標準規(guī)定了TRNG等加密模塊的安全要求，以確保合規(guī)并獲得認證。

對TRNG而言，其他重要標準還有德國聯(lián)邦信息安全局（BSI）發(fā)布的BSI AIS 20/31，這是一套技術指南，規(guī)定了確定性和物理RNG的要求及評估方法。

符合所有這些標準的TRNG能夠生成適用于加密的高質量隨機數(shù)，為安全通信奠定堅實基礎。

汽車領域的標準：ISO 26262和ISO/SAE 21434

針對汽車市場設計TRNG時，還有兩個關鍵認證標準。一是ISO 26262，它主要關注道路車輛中電氣和電子系統(tǒng)的功能安全。該標準為汽車系統(tǒng)的整個生命周期提供了指導準則，確保安全性融入開發(fā)的各環(huán)節(jié)。

二是近期推出的ISO/SAE 21434，它關注汽車網絡安全。該標準規(guī)定了汽車系統(tǒng)開發(fā)和生產環(huán)節(jié)中的網絡安全風險管控要求，旨在保護車輛免受網絡威脅。遵循這些標準可確保TRNG生成高質量隨機數(shù)，滿足汽車行業(yè)嚴格的信息安全和軟件安全要求。

新思科技提供的解決方案

多年來，新思科技提供經過硅驗證的數(shù)字TRNG解決方案。這些解決方案將調理電路與噪聲源相結合，實現(xiàn)了隨機數(shù)流的自動種子設定和持續(xù)的熵源供應。新思科技TRNG的噪聲源不依賴特定工藝電路，因此能在不同技術和工藝間輕松移植。

除了這些市場領先的TRNG解決方案，新思科技如今又邁出重要一步，針對汽車市場率先推出經認證的獨立TRNG IP，該IP符合ISO 26262和ISO/SAE 21434標準。這款創(chuàng)新產品彰顯了新思科技的行業(yè)領先地位，也體現(xiàn)了其提供先進汽車軟件安全與信息安全解決方案的決心。

▲新思科技汽車用NIST TRNG的總體示意圖

新思科技汽車用TRNG可無縫集成到汽車系統(tǒng)，用于生成加密應用所必需的高質量隨機數(shù)。其設計注重可靠性、安全性，且符合行業(yè)標準，是汽車制造商的可靠之選。

汽車用TRNG具備的信息安全和軟件安全功能

新思科技汽車用TRNG已通過ASIL B認證，不受隨機故障和系統(tǒng)性故障影響。這種合規(guī)性對于極為注重可靠性和容錯性的汽車安全應用至關重要。該TRNG還符合ISO 26262嚴格的安全流程和文檔要求，在系統(tǒng)性故障方面達到了汽車應用最高安全完整性等級——ASIL D級標準。

新思科技汽車用TRNG集成了多種先進安全機制來保障可靠性。這些機制采用冗余和故障安全設計，即便發(fā)生某些故障，也能維持系統(tǒng)功能和安全性。具體安全機制如下：

接口奇偶校驗總線保護：在數(shù)據(jù)傳輸中添加奇偶校驗位，支持檢測和糾正錯誤，以維護數(shù)據(jù)完整性。

雙軌警報：監(jiān)測兩條獨立的數(shù)據(jù)路徑，以檢測差異，針對硬件故障或篡改情況觸發(fā)警報。

針對輸入變化緩沖器和安全寄存器的奇偶校驗保護：使用奇偶校驗位來驗證關鍵器件中的數(shù)據(jù)準確性，檢測并糾正錯誤，確保隨機數(shù)生成的完整性。

新思科技提供全面的功能安全文檔，包括質量手冊、設計失效模式和影響分析（DFMEA）、安全手冊、安全案例報告、相關失效分析（DFA）、ISO 26262評估報告，以及失效模式、影響和診斷分析（FMEDA）。

此外，新思科技汽車用TRNG還符合ISO/SAE 21434網絡安全流程要求，確保其遵循汽車網絡安全最新標準。出于安全考量，TRNG還包含如下功能：

熵源監(jiān)控：持續(xù)監(jiān)控熵源，確保隨機性質量始終保持高水平，并及時察覺任何潛在的質量下降。

健康測試：內置健康測試定期檢查TRNG的性能，確保其正常運行并處于所需參數(shù)范圍內。

自檢邏輯：自檢機制用于驗證所生成隨機數(shù)的完整性和正確性。

網絡安全交付內容包括多份文件，例如威脅模型和安全風險分析報告、網絡安全案例報告，以及網絡安全評估報告。

符合ISO/SAE 21434保證了TRNG不僅達到安全標準，還滿足現(xiàn)代車輛對魯棒網絡安全措施的強制性要求。

結語

汽車行業(yè)正飛速發(fā)展，對魯棒軟件安全與信息安全機制的需求空前迫切。新思科技的汽車用獨立TRNG是一項具有里程碑意義的創(chuàng)新成果。通過提供符合最高級別認證的TRNG，新思科技為汽車軟件安全與信息安全樹立了新標桿。

該IP不僅能保證生成高質量隨機數(shù)，還滿足ISO 26262和ISO/SAE 21434的嚴格要求。憑借魯棒的安全特性、便捷的集成能力和良好的可擴展性，新思科技的汽車用TRNG必將成為保障聯(lián)網自動駕駛汽車軟件安全與信息安全的重要基石。

總之，新思科技全新的汽車用TRNG彰顯了公司的市場領先地位，以及其通過廣泛且不斷擴充的IP組合提升汽車軟件安全與信息安全的決心。隨著車輛網聯(lián)化和自動化程度不斷提高，可靠安全的TRNG的重要性不言而喻。