在現代汽車電子系統中，安全性是一個至關重要的因素。車輛不再僅僅是機械裝置，而是複雜的電子系統網絡，它們管理著引擎、制動、駕駛輔助系統以及娛樂功能。保護這些系統免受潛在威脅和攻擊至關重要，這就是硬件安全模塊（HSM）的作用所在。本文將淺述HSM的重要性、工作原理以及在汽車電子領域中的應用。

硬件安全模塊（HSM, Hardware Security Module），在汽車電子領域一般是一片獨立的芯片或者芯片上的一個分區。目前HSM有兩種實現方式，內置HSM和外置HSM。內置HSM與MCU或SoC芯片集成在一起，對于外置HSM，其功能與內置HSM大體相同，區別主要在于Host需通過其它方式與HSM進行交互，如SPI/UART/I2C等通信方式。硬件功能支持安全存儲（RAM, NVM）、對稱算法（硬件AES），隨機數生成器，安全啓動、SecOC等功能。

對稱密鑰加密/解密

非對稱密鑰加密/解密

哈希值計算

非對稱簽名的生成和驗證

對稱的驗證

隨機數生成

安全密鑰存貯

單調的計數器

啓動保護

安全的板級通信

安全的診斷鎖

安全的軟件更新

訪問控制

以瑞薩RH850/P1x-C芯片爲例，實現方式內置HSM方式，即ICUMC作爲HSM的核與Host核側通過中斷和Shared-RAM方式進行請求通信。ICUMC對特定的非易失性存儲器（Flash）區域的專屬編程訪問，以存儲秘密數據（密鑰、證書）和操作安全服務的代碼。

32位的G3K處理器

WDT，TIMER

密鑰安全存儲器

AES128 對稱算法的硬件加速器

真隨機數生成器（True Random Number Generator），用于密鑰隨機生成，安全訪問功能等

HSM通過系統外設總線（PBus）與芯片的其他部分相連。其中存儲軟件程序和數據的CodeFlash 和DataFlash 實際上與芯片的其他部件共用一塊Flash，通過修改控制設置，來保護HSM所對應的Flash區域不被非法訪問或篡改。安全密鑰的存儲在安全DataFlash 區域內。

芯片RH850P硬件通過修改OPBT數值，此時啓動ICUMC核並建立FLASH隔離機制。該機制分兩個方面：一是，P-BUS Guard和CodeFlash Guard被打開，此時FLASH權限只有ICUMC核可操作，PE核對Flash只有READ模式；二是，在FLASH區域劃出安全（被保護）區域，該安全區域只能由ICUMC核來進行擦寫操作。

結語：

面對車內互聯的增長趨勢，在混合型車載網絡中，應將通過設計保證安全和更新。特別是考慮到硬件和軟件的解耦以及許多軟件的重新定義。在集中式的車載網絡中集中管理信息安全功能，以及確保對域控制器所連接的ECU進行保護，變得可行。