SWEST17
組込みシステム技術に関するサマーワークショップ
車載セキュリティにおける課題

Renesas Electronics Corporation
Automotive Information Business Department
Daisuke Oshida2015/7/23

Rev. 0.00© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

00000-A

自己紹介



１９９７年～２００１年 （株）ＭＣシステムにてコピーの営業に従事
１９９９年～２００１年 （株）中勢ゴムにてドアゴム製造業務に従事
２００１年～２００４年 （株）ＡＰＲＯより派遣にてＣＣＤの開発
２００５年 ＮＥＣ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（株）に中途入社
 2005年～2010年 プロセス開発・デバイスインテグに従事– 2005年～2010年
65nm～28nmの配線技術の研究開発
 2011年2月末より、技術営業職に職種転換– 2011年～2013年
PUFを用いたセキュリティソリューション検討
ISO/IEC 15118, IEC 61980標準化委員– 2013年～
V2X向けセキュリティソリューションの開発

 大まかな人物像

2

通勤往復６時間超（山梨～東京）
酒好き
タバコがやめられない
趣味：ダイエット（32kg減/2年間）
特技：リバウンド（現在1年間で24Kgリバウンド中）
海釣り全般が趣味だったが、結婚と同時に諦め© 2010 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

アパート前万力大橋

脇道104cm（当時）

地図的にココらへん
ほったらかしの湯

スーパー

国道

嫁の教え子の家

駅周辺

保育園

ほうとうガチバトル
３連覇の歩成RENESAS Group CONFIDENTIAL© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

保育園までの道

これからの自動車～走る・曲がる・止まる

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から賢い車へスマート社会における「賢いクルマ」
ＩＴ

クラウド（ＩＴ）情報
リアルタイム認識

車両制御機
能安
全制御5

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クラウド（IT）情報 ・リアルタイム認
識・車両制御の連動が賢さの秘訣
安全・安心・快適な
これからのクルマ社会を実現する。

Connectivity System in Automotive
Smart Phone

Mirror Link/cast

Security Function

EVITA

NFC
Keyless Entry

Telematics Control Unit
(TCU)

IPsec/SSL

Application unit (AU)

HSM

LCD

SDIO

V2X

Host CPUSD

UART

GPS

UART

CellularUSB

AVB

CAN

Radio
CentralGateway(GW)

ADAS Unit

RadarCamera
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In-vehicle network

自動車にセキュリティは必要か？

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快適性・利便性への要求
快適性・利便性向上の波は避けられない

外部との接続止まるな
スマホ連携ETC
ナビゲーション
ナビゲーション

ABS
エアコン
パワーウィンドウ
カーオーディオ

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安全性への要求

半導体の経年劣化“しわ”の増加 ＝ 運転能力の劣化
安全への要求の高まり⇒自動走行の流れ
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自動車で守るべき資産の推移

自動車内部にある守るべき資産は増加傾向にあり、PCと同等に近づきつつある
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セキュリティ技術のトレンド
サイドチャネルアタックと対策の歴史
暗号理論の歴史

自動車に要求されるセキュリティ

ランダムレイアウト
AES：Rejndael暗号(2001)
ノイズジェネレータ/電流制御
RSA暗号方式の実用化(1996)
理論の発見は1977年
タイミング撹乱

DES暗号方式(1977)

剥離解析
電磁波解析
単純電力解析
電力差分解析
線形読解法(1993)
タイミング解析
差分読解法(1989)

自動車市場で要求されるセキュリティ技術は、ネットワークの技術に比べて後発である
しかし、攻撃手段が確立しているので、ネットワークと同等のセキュリティ技術が必要である
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自動車のセキュリティ上の脅威

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たくさんある自動車における脅威• 不正V2X通信
データ受信• なりすましサーバ
からマルウェア/不正データ受信

V2X com

Navi

OBD2

Dashboard
Gateway
EPS
EngineBrake• 記録媒体、情報端末を通じたマルウェアの混入• 従来からある脅威

ADAS• シリアルライタによるチューニング
• ソフト読出し• ITと制御の融合で生じる脅威

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• センサ情報改竄• ECUの置き換え• 不正CANデータ混入• リプログラミング自動車におけるセキュリティの重要性
偽チップ（複製） または、ソフトウェアの改竄

善良な一般市民を自称する作者が考えても、これだけの悪事が挙げられる！

個人情報⇒純正と偽った商品の流通（ＥＶ/ＰＨＶ用バッテリー、電源ケーブル等）
偽造チップ

保証されていないバッテリーの使用
最悪は燃えるケースもRenaissance⇒バックドアを使った個人情報の流出
クレジットカード情報、個人住所などの悪用
被害金額が膨大になる。

ＥＣＵの改竄
⇒ＥＣＵ内部の設定変更（リミッターカット等）
リミッターカット、燃料費調整など⇒重大事故への発展。車の寿命も短くなる。

⇒走行距離の偽造
タコメーターの初期化⇒中古車市場における不正な金額での取引
最悪はカーメーカーの信用を落とすことも⇒自動車の盗難（イモビライザーへのアタック等）
イモビライザーを攻撃⇒鍵が無くても車を盗難可能
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偽造チップ
Renaissance

偽造チップ
Renaissance

偽造バッテリー自動車のセキュリティ上のニーズ

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自動車社会におけるセキュリティニーズ＜EV/PHV充電＞※路側機経由か、3G等のキャリアを使うかまだ明確になっていない••••

IEC 61851
ISO/IEC 15118/12139
IEC 61980
SAE J2836/J2847/J2931

・家⇔自動車認証
・充電スポット⇔自動車認証• ISO 20077/20078/20080

自動車ﾒｰｶ・ｻｰﾊﾞ
ITSサービス＜ITS/車間通信＞
・Diagnosis
・挙動を利用したサービス
・故障予知検出・etc＜路車間通信＞
・道路/地域情報・課金（ETC等）
・etc• C2CCC Protection Profile• ETSI 103 097 etc…
• CAMP＜車車間通信＞＜内部情報＞
・完全性/可用性/機密性
・自社ノウハウ・プライバシー情報• EVITA・etc• SHE16© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

・衝突防止・交通渋滞緩和・自動走行• C2CCC Protection Profile・etc• ETSI 103 097 etc…
• CAMP

欧州自動車市場でのセキュリティに関する標準化動向
欧州を中心とした、自動車へのｾｷｭﾘﾃｨ実装のニーズ高まり。
⇒ ECUの不正改竄防止、ﾘﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸの保護⇒ ECUの認証/ﾃﾞｰﾀの暗号化が必須

OEM：⇒多タイプに及ぶ、SHE互換MCUの要求（Gateway、イモビなど）⇒Mid/High-endの暗号エンジン搭載MCUの要求

Tier1：⇒自動車プラットフォーム向けHSM（Hardware Security Module）の要求⇒EVITA互換のRSA内蔵次世代HSMの要求

2008年4月： “SHE” (H/Wによる暗号処理）の議論開始
2008年7月： 欧州ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ “EVITA”ｽﾀｰﾄ
2009年4月： “SHE” の仕様がHIS（独のｶｰﾒｰｶｰ団体）を通じて公表される計画の具体化要求

アイデア/コンセプトのステージ
2009年7月： RFQに “HSM” を要求される動き
2010年6月： 自動車ﾌﾟﾗｯﾄﾌｫｰﾑに“SHE” 対応要求
2010年7月： EVITAが3種類の “HSM”をsecure on-board architectureに規定

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２０１１年１２月に耐タンパを含めた議論（ＰＲＥＳＥＲＶＥ）
が欧州でスタート

世界規模で広範囲の車載用途に対して、ｾｷｭﾘﾃｨ機能搭載が展開されていく方向要求されるセキュリティ機能
 Authentication
 End to Endの機器認証
 自動車システム内部の機器認証

 通信経路の暗号化
 耐タンパ性 Secure storage– 内蔵Flashメモリ– 外部接続Flashメモリ
 Secure Boot
 Side channel attack耐性
 外部モニター機能（温度/電圧等のモニター）18© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

暗号とは
 ここで知っておいて欲しいコト 暗号って何？
 何を守るの？
 暗号方式の種類と特徴
 一方向性関数（HASH）って何？
 HASHって何に使うの？
 乱数って何に使うの？
 MACの重要性
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暗号理論における暗号方式と鍵の関係
プログラム（平文）る

ねさ

これが“鍵”！！

す暗号方式

５０音表で○文字分だけ後ろにずらす。
ただし、行をはみ出たら同じ行の“あ”段に戻る。

ろ復号方式

なす

そ

５０音表で○文字分だけ前にずらす。
ただし、行をはみ出たら同じ行の“お”段に戻る。

２文字ずらす２文字

何文字ずらす？

２文字るね

さす

暗号方式と鍵の両方を使って、元の文章に戻す
20© 2010 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

？

？

？

？

暗号方式だけで鍵が解らないと、元の文章には戻せない現代暗号方式の概要 （教科書ベース）
送信者

受信者（鍵作成者）
共通鍵を生成共通鍵を送付平文 共通鍵暗号文 共通鍵

暗号化

平文

復号

共通鍵暗号方式
暗号/復号時、同じ鍵を使う

公開鍵と秘密鍵を生成

公開鍵を送付

平文

公開鍵

暗号文

秘密鍵

平文

復号

公開鍵暗号方式
公開鍵暗号方式
暗号/復号時、それぞれ別の鍵を使う

秘密鍵のみ管理が必要鍵の管理

共通鍵の管理が必要

鍵の送付

共通鍵の送付

公開鍵のみ送付

共通鍵を送付する必要がある為、盗聴に注意が必要

公開鍵を送付するだけなので、改竄のみ注意が必要

短い

長い（共通鍵暗号方式の数百～数千倍）

認証には適していない

第三者に証明できる

鍵の送付時の危険性
処理時間
認証
暗号方式例
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受信者（鍵作成者）

暗号化

共通鍵暗号方式
特徴

送信者

DES, AES© 2010 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

公開鍵の管理は不要

RSA, ECC

公開鍵暗号方式を少し深く見てみる

データを安全に送付する

送信者
＋
データ

＝

22

暗号化された
データ

＝
秘密鍵

データ

自分が送った事を証明する＋
データ

暗号化された
データ

公開鍵

送信者
（鍵のオーナー）＋受信者（鍵のオーナー）＝秘密鍵＋暗号化されたデータ© 2010 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

暗号化されたデータ受信者

＝公開鍵

データ

ＨＡＳＨ関数とは任意長の入力値を固定長に「不可逆圧縮」する関数

09A548E5FF63
1056CBF93682
166D47C201EA

自由なデータNIST(米)では、SHA1 / SHA2に対して暗号移行ガイドが提示されている。
SHA1：署名生成は2013年以降、Disallowed
SHA2：2015年以降も Acceptable

HASH関数への要求事項
・Collision Resistance
H(x)=H(x’)となるx,x’を見つけるのが困難

ＨＡＳＨ関数
（数式）

・攪拌
・圧縮

・2nd Preimage resistancexがある時、H(x)=H(x’)となるx’を見つけるのが困難

・Preimage resistancey=H(x)となるようなxを見つけるのが困難

1B3

固定長値

一方向性とランダム性を保証

・SHA1が現在のデファクトスタンダード。（ランダム性も保証されている）
・SHA1 / SHA2共に、現段階で問題は発見されていない。
23© 2012 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

乱数

 全く無秩序に、しかも出現の確率が同じになるように並べられた数字の列。

コピー（リプレイ）対策として用いる
 １回限りのチャレンジ＆レスポンス用データ
 １ Ｔｉｍｅの暗号鍵 （使い捨ての鍵）
 その他

24

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Ｍｅｄｉａ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ （ＭＡＣ）
 メッセージを認証するための短い情報

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車載セキュリティの課題

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脅威分析の基本的な流れ

資産を整理し、脅威のシナリオをできるだけ多く所有する(業界で共有するなど)

脅威分析

発生確率計算27

大小対策検討目標達成© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

想定したシナリオの発生確率を計算する (専門家のコンサルも有効)* リスクが小さい場合は対策不要* リスクが大きい場合は対策を検討
脅威に対して対策を検討する
対策を講じたシステムでもう一度分析する開発プロセス
評価環境の整備

攻撃者の想定Security level
セキュリティ
目標の設定

侵入テスト

脅威の網羅性
リスクの重み付け

脅威・リスク分析

機能検証

対策方針

相場観

コストへの影響
脆弱性分析

実装仕様

28

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製品実装

脅威分析
システムモデル

評価すべきシステムを定義

TOE / TSFI

Lifecycle

評価対象範囲を定義
データの所在、やり取りを定義

機能概要

コンポーネント毎に機能を資産として定義

評価対象となる脅威

マージできる項目
・攻撃手段が同一・資産価値が等価 等前提条件で削除する項目

リスク分析へ29© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

製品のLifecycle毎に関与者を定義

脅威の網羅性これだけ考えれば十分なのか？

インシデント例が少ない
業界共通の自動車の被害データベースが必要
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攻撃者の想定

まさか、あの人が・・・
どのLifecycleで、誰が、どこに攻撃するのかを想定する
車検、レンタカー、カーシェア、友人への貸し出し、中古車・・・
様々なケースが存在する
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セキュリティ目標の設定：セキュリティレベル
ルネサスエレクトロニクス（株）
第1四半期決算説明会（2014年8月6日）
さらなる利益成長に向けた取り組み

理想だけでは現実はついてこない32© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

妥当な攻撃シナリオとは？
× セキュリティを突破する攻撃コストが高い
× 資産に対して対策コストが高い？

× そもそも資産価値がそれほど高くない

資産
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対策

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攻撃リスクの重み付け

安全資産

情報資産

直感的には・・・

安全に、
 走る 曲がる
 止まる

 金銭情報 個人情報
 著作権
 ・・・

情報資産
安全資産

安全資産と情報資産を分けて考える必要がある
34© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

GWがある場合制御系の脅威は絞られる• 不正V2X通信
データ受信• なりすましサー
バからマルウェア/
不正データ受信• 記録媒体、情報端末を通じたマ
ルウェアの混入

V2X com

Navi

情報資産
OBD2

Dashboard
Gateway
EPS
Engine

Brake
ADAS

安全資産

• 制御セキュリティ• ITセキュリティ

35• シリアルライタ
によるチューニング• ソフト読出し© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

• センサ情報改竄• ECUの置き換え• 不正CANデータ混入• リプログラミング対策方針を考える
どのレベルで考えるのが合理的かシステムで考える
ECUへのアクセスのしやすさ

環境的セキュリティ

車内ネットワークで考える
LSIへのアクセスのしやすさ
DoS攻撃対策

ネットワークセキュリティ★ 脅威の中心LSIレベルで考える
セキュアストレージへのアクセス制御
暗号機へのアクセス制御

LSIセキュリティ

資産
お金

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金庫に入れる© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

家への侵入を防ぐ

地域の防犯脆弱性分析・侵入テスト

ボトムアップでの脅威の想定は実際のシステムの脅威に対して過剰に想定せざるを得ない

頑張り過ぎると、そのままコストに跳ね返ってくる
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先を見据えた対応
最高＝理想

10年後
現在現在の脅威想定される
セキュリティ
レベル

10年後でも安心な
セキュリティ

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 サービスの進化 資産価値の増加
 最先端の攻撃

最先端の研究車載セキュリティの課題のまとめ
 全体開発フロー 機能安全とセキュリティの融合 認証の扱い

 脅威分析
 TOEの範囲
 脅威の網羅性（データベース化）
 ライフサイクル（自動車独自のライフサイクルを考慮する）

 リスク分析 保護資産の重み付け
 人に依存しないシステム化

 対策方針 機能安全を考慮した対策方針（エラーハンドリング） 車のライフサイクルを考えたセキュリティ実装

 脆弱性分析・侵入テスト
 開発期間/コストを考慮した最適な分析、テスト39© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

ここで、ちょっと演習

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お題

当日発表

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やる事が多くて圧倒されてしまう

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脅威分析をツールでサポート！

脅威分析

脅威レポートシステム
コンセプト
攻撃データベース

機能ライブラリ• Attackers• Attacks• Assets• ....

• AES encryption• ECC encryption• Voltage monitor• ...

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セキュリティ実装要求44© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

ツールイメージ© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

当社のセキュアマイコンとソリューション

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ルネサスのセキュリティ技術
耐タンパ設計で更にセキュリティ向上

物理アタック
耐タンパ設計

暗号回路とセキュアプログラムでセキュリティ向上

なりすまし
盗聴

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暗号回路

暗号回路

セキュアﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ（鍵）セキュアﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ（鍵）

MCU

MCU

High Security Spec：アタック手法の進化に対応
 既存アタックの組み合わせ、測定装置の性能向上によるアタックの高度化
 新規モジュールの導入による、攻撃対象の増加
 アタックの進歩に遅れをとらない、ソフト・ハード対策技術の開発
原子間力

アタック手法の進歩

裏面FIB 顕微鏡・・・物理解析

場所ダブル
レーザ
時間ダブル・・・故障解析

レーザ
プレシジョン脅威・・・リーク解析

表面FIB
故障
解析

safe
ｴﾗｰ

電源・ｸﾛｯｸ

グリッチ

HODPA
レーザ

ﾀｲﾐﾝｸﾞ（EM)ﾃﾝﾌﾟﾚｰﾄ

CPA

CPA
ｷｬｯｼｭ
ｱﾀｯｸ

2000
48

グリッチ
解析

Fault SensitivityAnalysis

分散DPA

ﾃﾝﾌﾟﾚｰﾄ
電磁波DPA

裏面
ﾚｰｻﾞ

ﾊﾞｽ
ﾌﾟﾛｰﾋﾞﾝｸﾞ

レーザ

FSA

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2010

年

セキュアMCUのイメージ
四つの壁で秘密データを守ります。
フィジカルセキュリティ● メタルシールド● ランダムレイアウト …
各種異常検知器

フィジカルセキュリティ
各種異常検知器

セキュリティ論理
CPU + OS

● 電圧、周波数、など● 未定義命令、 未定義アドレス

データ
暗号プロセッサ

セキュリティ論理● ウオッチ・ドッグ・タイマ● 乱数発生回路● FMU (メモリマネージメント)● 電流制御回路

暗号プロセッサ● DES/AESコプロセッサ● RSA/ECCコプロセッサ49© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

セキュアIP搭載マイコンのイメージ図

Application Domain
Application HW(CPU, peripherals)

Application /System Services(SW)Security Module(Secure Domain)
Security Module(Secure Domain)
Security HW(CPU, crypto engines)

Isolation of secret data
Dedicated HW for
efficient cryptography
Parallel processing

Configuration /Parameter
Files

Security Services(SW)
Secret Data

External Memory I/FCommunication I/F

50

Test / Debug I/F© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

Fixed（SHE type） or customized（Evita HSM type）
security services

Renesas Secure Domain Solutions
Development strategy proposal

Secure Domain SolutionsCryptoIP
Highperformance

2015-2020
Product Lines

Flash-less HSM(Tamper-resistance)• Dedicated security FW• Open-source driver

ICU-M“HIS”-HSM
compatible

Secure Domain Evolutions

V2X-dedicated
ECDSA engine
for ultra-fastsignature verification

Enhanced setof cryptographic
engines (hashing, etc.)

Flexibility• Security FW• AUTOSAR CSM

ICU-S

HIS-SHE
compatible

Costeffectiveness• AUTOSAR CSM• ICU-S driver51© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

Expand to further
product lines

Enhanced setof security services
based on SHE concept

Expand to furtherproduct lines

Enhanced level of security assurance

2010-2015

これからの車載セキュリティを一緒に考えましょう

ご清聴 ありがとうございました52© 2014 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.

Renesas Electronics Corporation© 2011 Renesas Electronics Corporation. All rights reserved.