【EB AutoCore 模組精解】
車載乙太網 TLS 安全通訊
全面剖析在 ISO 13400-2、ISO 21434 與歐盟 CRA 規範下，車載乙太網如何透過傳輸層安全協議（TLS）建構端到端加密通道。深入拆解 EB AutoCore TLS 模組架構、SoAd 介面整合、CSM/KeyM 密碼原語調用、車載低延遲 1-RTT 握手與雙向憑證鑑別（mTLS）機制。
1. 頻寬爆發時代：車載乙太網面臨的高頻寬資安威脅
隨著自動駕駛（AD）、智慧座艙（Cockpit）與中央網關（Central Gateway）的演進，100BASE-T1 與 1000BASE-T1 車載乙太網已成為整車通訊骨幹。隨之而來的是承載龐大敏感資料的應用：
- DoIP（Diagnostic over IP，ISO 13400-2）：負責高速 OTA 軟體更新與售後深層診斷。若通訊遭竊聽或竄改，整車核心韌體將面臨巨大劫持風險。
- SOME/IP（Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP）：面向服務的 RPC 呼叫與事件廣播，傳遞使用者隱私資料、高精地圖與底盤運動控制指令。
- 雲端與邊緣聯網通訊：車輛與 OEM 雲端伺服器建立的車聯網（V2X/Telematics）連線。
在歐盟 CRA 與 ISO 21434 要求下，車載網路必須提供機密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）與身分鑑別（Authenticity）。TLS（Transport Layer Security，傳輸層安全性協定）已由傳統網際網路標準全面轉化為車載乙太網的必備安全基石。
2. EB AutoCore TLS 模組在 AUTOSAR Classic Platform (ACP) 的架構定位
在 AUTOSAR 4.4 / R20-11 標準架構中，TLS 被定義為專職傳輸層加密的通訊基礎軟體模組。在 EB AutoCore 的實現中，TLS 模組完美融入了 ACP 既有的通訊堆疊與密碼學堆疊：
安全 Socket 插槽派發與會話管理"]:::comm TLS["【傳輸安全層】EB AutoCore TLS 模組
TLS 1.2 / TLS 1.3 握手協議 · 記錄層封裝"]:::comm TCPIP["【網路傳輸層】TcpIp 協定堆疊 (TCP / IP)"]:::comm ETHIF["【網路抽象層】EthIf (Ethernet Interface)"]:::comm ETH["【實體驅動層】Eth Driver / 硬體 PHY"]:::comm CSM["【CSM 密碼服務管理器】
ECDHE / AES-GCM / SHA-256 原語運算"]:::crypto KEYM["【KeyM 金鑰與憑證管理】
X.509 憑證鏈解析 · 私鑰安全儲存"]:::crypto DOIP --> SOAD SOMEIP --> SOAD HTTP_OTA --> SOAD SOAD --> TLS TLS --> TCPIP TCPIP --> ETHIF ETHIF --> ETH TLS <-->|密碼學運算 Job| CSM TLS <-->|憑證載入與校驗| KEYM
3. TLS 協同機制：SoAd、CSM 與 KeyM 深度聯動
在 EB tresos 配置環境中，TLS 模組擔任傳輸資料流的「透明防護閥」，其內部由兩大子層組成：
3.1 TLS 記錄層（Record Protocol）：
負責接收來自 SoAd 的原始資料區塊，使用目前會話協商所得的對稱加密金鑰進行區塊切片、壓縮（可選）、附加防重放序列號（Sequence Number），並調用 CSM 執行 AES-GCM 認證加密，最後打包為 TLS Record 送交 TcpIp 傳送。
3.2 TLS 握手層（Handshake Protocol）：
在通訊建立之初負責協商密碼套件（Cipher Suite）、完成身分鑑別與衍生對稱密鑰。EB AutoCore TLS 支援現代車載標準套件：
| 密碼套件名稱 (Cipher Suite) | 金鑰交換演算法 | 身分鑑別演算法 | 對稱加密與認證 | 應用價值與 ISO 21434 適配 |
|---|---|---|---|---|
| TLS_AES_128_GCM_SHA256 | ECDHE (Curve25519 / P-256) | ECDSA (X.509 憑證) | AES-128-GCM (AEAD) | TLS 1.3 推薦主流！具備前向保密（PFS），運算輕量，適合車載高速通訊。 |
| TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256 | ECDHE (NIST P-256) | ECDSA | AES-128-GCM | DoIP over TLS（ISO 13400-2:2019）標準指定套件，廣泛應用於車廠原廠診斷儀。 |
| TLS_AES_256_GCM_SHA384 | ECDHE (NIST P-384) | ECDSA / RSA-PSS | AES-256-GCM (AEAD) | 極高安全等級，用於中央閘道器跨網域安全 OTA 鏡像同步。 |
4. 車載優化握手機制：mTLS 雙向鑑別與 1-RTT 低延遲實踐
在開放網路環境中，通常只有伺服器端（如網站）需要提供憑證；但在車載環境中，攻擊者可能自製偽造診斷儀接入車載乙太網插孔。因此，ISO 13400-2 明確強制實施雙向身分鑑別（Mutual Authentication, mTLS）：
雙向身分鑑別 (mTLS)
ECU（TLS 伺服器）驗證診斷儀的 X.509 憑證，診斷儀（TLS 客戶端）同時驗證 ECU 的合法憑證，杜絕 Rogue Tester 欺騙存取。
1-RTT 車載快速握手
TLS 1.3 將傳統 TLS 1.2 繁瑣的 2-RTT（來回通訊延遲）縮減至 1-RTT，使得 ECU 在通電後僅需一次來回即可建立加密連線。
前向安全性 (Forward Secrecy)
每次連線動態生成臨時 ECDHE 金鑰對。即便未來車載永久私鑰不幸外洩，歷史通訊數據依然無法被事後逆向解密。
5. 端到端流程時序：DoIP over TLS 安全通道建立全流程
下圖生動展現外部原廠診斷儀接入車載乙太網後，如何與 EB AutoCore 透過 TLS 握手協商建立安全加密診斷會話的完整時序：
Csm_JobStart 將耗時的簽章驗證派發給後台硬體加密引擎執行，主通訊執行緒可繼續處理其他無關網路流量，避免阻塞整個 BSW 通訊佇列。
6. 技術選型架構：SecOC vs. TLS 車載安全通訊對比
在架構設計初期，許多 Tier 1 與 OEM 架構師常常疑惑：「車載系統中有了 SecOC，為什麼還需要 TLS？兩者該如何劃分職責？」
| 維度指標 | SecOC (Secure Onboard Comm) | TLS (Transport Layer Security) |
|---|---|---|
| 保護層級 | 網路層 / PDU 級別（訊息導向） | 傳輸層 / Socket 級別（位元組流導向） |
| 底層通訊協定 | CAN / CAN FD / FlexRay / 輕量 Ethernet | TCP / IP（車載乙太網 100/1000BASE-T1） |
| 安全屬性防護 | 完整性 + 真實性 + 抗重放（資料預設為明文，僅附加 MAC） | 機密性 + 完整性 + 身分鑑別 + 抗重放（資料全文端到端加密） |
| 金鑰體系 | 靜態共用對稱金鑰（AES-128 CMAC） | 非對稱公私鑰憑證鏈（X.509）+ 動態會話金鑰（ECDHE） |
| 運算與頻寬開銷 | 極低（微秒級計算，附加 28~64 bit MAC） | 中高（需進行握手建立連接，附帶加密封包頭） |
| 典型應用場景 | 煞車、轉向、動力高頻即時控制訊號（10ms 週期） | DoIP 診斷與刷寫、OTA 軟體包下載、雲端 Telematics 通訊 |
7. 虛擬化驗證加速：EB AutoCore 虛擬 ECU (vECU) 模擬加速 TLS 測試驗證
由於 TLS 涉及複雜的狀態機協商、憑證過期時間校驗以及各種異常網路邊界情況，在實體 ECU 上進行手動驗證極度耗時。
藉由 x86 虛擬 ECU（vECU）技術，團隊可以在 PC 環境下建立完全對等的軟體模擬環境：
異常憑證邊界注入
在 x86 模擬環境中注入自簽證書、過期憑證、CRL 吊銷憑證以及錯誤根憑證，深入驗證 KeyM 與 TLS 拒絕連線之處理邏輯。
網路丟包與亂序壓力測試
透過虛擬乙太網交換機（vSwitch）隨機注入 TCP 丟包、延遲與位元翻轉，檢測 TLS 記錄層重組與逾時重傳邊界保護機制。
CI/CD 自動化回歸流水線
在代碼提交時自動與標準測試套件進行 DoIP 加密會話測試，在樣品晶片回片前提早開展安全通訊邏輯驗證。
🚀 Jotactic（捷策動能）：EB AUTOSAR TLS 乙太網安全技術支持與服務
車載乙太網 TLS 通訊涉及 SoAd、TcpIp、KeyM 與 CSM 的模組聯動。Jotactic（捷策動能） 基於 EB AUTOSAR 原生架構與標準配置工作流程，在不修改 EB 原廠代碼的前提下，為客戶提供專業技術服務：
💡 備註：EB AUTOSAR 提供標準化車載乙太網 TLS 通訊模組供客戶開發使用；ECU 與整車是否符合特定法規或通過通訊安全認證，屬於 Tier 1 與 OEM 客戶系統層級之工程範疇。捷策動能基於 EB 原生機制提供配置與技術支持服務，不修改 EB 原廠代碼，非 AUTOSAR 基礎軟體開發商。歡迎聯絡捷策動能團隊獲取技術支持。