汽车基础软件信息安全概述

研究背景

为了更好的应对软件定义汽车发展需求，近年来汽车行业开始重点关注整车软件开发平台，以确保实现在不影响车辆安全的前提下，利用开放的车辆应用程序编程接口和软件工具包，完成汽车软件的快速迭代，从而缩短汽车软件开发和部署周期。基础软件是汽车行业进入软件定义时代的关键一环，也是整个产业链除芯片硬件之外，最基本的底 层能力标签。它之所以能在汽车智能化中扮演越来越重要的角色，首先就是因为汽车智能化、网联化发展， 整车电子电气架构从过去的分布式架构逐渐过渡到基于域控制器的架构，促使 ECU 功能区域集中化，使得车内控制系统趋于形成统一的软件架构标准及通用的硬件平台。汽车基础软件是用于实现汽车系统软硬件解耦，与用户应用功能无关，但是提供汽车系统服务的一系列支撑的软件集合，是一个开发汽车控制和应用功能的完整嵌入式平台软件，其中内核、虚拟化、中间件及功能软件共同组成了基础软件平台。基础软件平台与硬件共同构成了计算基础平台。计算基础平台与应用软件最终构成了计算平台。

图1.1-1基础软件平台架构

2019 年中国软件评测中心和赛迪（浙江）汽车检测服务有限公司发布了《车载智能计算基础平台参考架构 1.0》，对自动驾驶操作系统的定义是基于异构分布硬件架构，包含系统软件和功能软件的整体基础框架软件。系统软件是针对汽车场景定制的复杂大规模嵌入式系统运行环境。系统软件一般包含异 构分布系统的多内核设计及优化、Hypervisor、POSIX/ARA（AUTOSAR Runtime forAdaptive Applica- tions）、分布式系统 DDS（数据分发服务）等。2021 年 7 月汽标委发布了《车控操作系统架构研究报告》、《车控操作系统总体技术要求研究报告》、《车载操作系统架构研究报告》、《车载操作系统总体技术要求研究报告》等 4 份研究报告，对汽车基础软件进行了明确定义。

• 车载芯片软件即为微控制器的驱动软件，包括 CAN 驱动，I/O 驱动，SPI 驱动，ADC 驱动等，对于高性能计算单元而言，芯片驱动包含芯片外设驱动、Bootloader、硬件抽象层等，芯片驱动的作用是实现芯片功能，并为车载操作系统提供应用平台。

• 车用操作系统主要分为车控操作系统和车载操作系统，如下图所示。

图1.1-2车用操作系统分类

• 车控操作系统运行于车载智能计算基础平台异构硬件之上，支撑智能网联汽车驾驶自动化功能实现和安全可靠运行的软件集合。车控操作系统中支撑驾驶自动化功能实现的复杂大规模嵌入式系统运行环境，分为安全车控操作系统和智能驾驶操作系统。安全车控操作系统主要是实时操作系统（RTOS），主要应用对象是 ECU。ECU  对安全车控操作系统最基本的要求是高实时性，系统需要在规定时间内完成资源分配、任务同步等指定动作。嵌入式实时操作系统具有高可靠性、实时性、交互性以及多路性的优势，系统响应速度极高，通常在毫秒或者微秒级别，满足了高实时性的要求。目前，主流的安全车控操作系统都兼容 OSEK/VDX 和Clas-sic AUTOSAR 这两类汽车电子软件标准。其中，Classic 平台基于 OSEK/VDX 标准，定义了安全车控操作系统的技术规范。

• 车载操作系统主要面向信息娱乐和智能座舱，主要应用于车机中控系统，对于安全性和可靠性的要求处于中等水平，但由于它是一个车辆重要的信息与数据交互中心，因而对数据安 全合规性的要求很高。该类操作系统发展迅速，依托于该类操作系统的生态也处于迅速发展时期。

• 虚拟化（Hypervisor）是一种硬件虚拟化技术，管理并虚拟化硬件资源（如 CPU 、内存和外围设备等），提供给运行在 Hypervisor 之上的多个内核系统。

• 中间件是一套满足标准接口和协议的通用平台，它可以实现不同系统的软件互联，具有高度的移植性。

来源：汽车测试网