CAN设计是什么？为什么装有CAN设计的汽车最容易被黑？

破解特斯拉的第一人，360车联网安全中心工程师刘健皓又造出“万能车破解器”：正儿八经买的一辆新车，可以轻而易举地被他开走？！其实，在11月，刘健皓就展示了这一酷炫的技术。360 公司大楼下列阵了二十几台豪车，利用神秘的技术，刘健皓和团队轻松逐一破解了这些车。

　　这次，他就是来详细解密——他是如何做到的。

　　CAN 总线留下的 BUG

　　一切危险的源头是因为汽车的CAN总线设计。

　　CAN 是控制器局域网络 （ Controller Area Network ） 的简称，是在1986 年，由以研发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH 公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。

　　对于汽车，有很多种攻击途径：OBD 盒子、WI-FI、蓝牙、车机 APP、车联网平台……它们都要经由 CAN 总线进行控制。如果 CAN 总线安全，那么即使黑客利用上述途径，对车耍花招，汽车整体安全还是可以被保证，这些花招都仅仅是“娱乐”而已。但是，如果 CAN 总线不安全，这样的汽车就可以受到“狗带”般的攻击——你拿着车钥匙也没用，这车现在属于控制了 CAN 总线的黑客。

　　如何守卫 CAN 总线的安全，要从 CAN 总线的结构说起。

　　故事是这样开始的，很久很久以前……

　　传统的汽车线束结构是这样：很多控制器链接在一个东西上，控制器之间可能还会互相干扰……

　　直到有一天，人们忍不了了，设计出一个总线架构，就像交换机一样，所有 ECU （电子控制单元）都要经过这个“交换机”：交换信息，协调指令。

　　但是，现在看来，CAN 总线还有几个致命的攻击点：

　　1.它遵从 CSMA／CD 的交流方式，在任何一个节点搭上总线，都可以看到总线的数据，所以黑客只要找到一个点攻破，就可以看到车内所有数据；

　　2.它支持多路访问，网络上所有节点接收数据都经过一条总线，所有数据都在一条线上，发的数据是广播的，所以可以看到很多控制器发的控制指令，如果控制指令是明文，那么就可以通过重放的方式控制汽车的一些设备；

　　3.它有一个冲突检测机制，所有节点在发送数据的过程中，会不断检测所发送的数据，预防与其它节点产生冲突，由于这样的机制，只要一直在传统线中发送数据，就可以导致 CAN 总线拒绝服务，车上任何控制器都没有反应。

　　刘健皓介绍，只要知道 CAN 总线的数据、ID、发送周期，那么黑客就可以通过重放来判断某个控制功能。

　　所以，对 CAN 总线的攻击其实十分危险，可以窃听总线数据、伪造协议，实施重放攻击和拒绝服务攻击。这意味着，如果做了这些动作，车处于极度危险中。 万能车破解器真的能破解一切车？

　　是的，只要车有 CAN 总线设计。

　　先看一下理论分析——汽车 CAN 网络逆向过程主要分为4个步骤：筛选、定位、破解信号、验证和保存。

　　第一步：筛选

　　使用市面上一些 USB-CAN 的工具与汽车的 CAN 总线相连，可以获取 CAN 总线上广播的 CAN 数据包，从大量数据包中进行逆向分析，找到想要的 CAN 数据包。

　　第二步：定位 CAN_ID

　　对于车身的某一项功能的控制，只需要一个 CAN ID 的数据包即可，这时只需要单纯地重放即可达到攻击的目的，还有一些功能需要多个 CAN ID 的数据包联合才可以，还有一些 CAN ID 数据包上带有计数器，在攻击时必须加上计数器才能绕过预碰撞系统的阻碍。

　　第三步：破解信号

　　CAN_ID 的数据包里一共有8个字节，每一个字节代表什么以及这些字节上的数字都是不固定的，比如速度表上的数值是根据公式计算出来的，如果改变成想要的数值（就是电影里那样改变速度置人于死地），需要带入公式才能得到正确的结果。

　　在测试的过程中需要触发汽车动作，再确定 CAN_ID 的变化，然后找到对应的值，这样就可以把信号和汽车动作破解出来了。

　　第四步：验证和保存

　　结合上述结果，做成 FUZZ 工具，进而发现更多的汽车漏洞，如果需要修复的话，当然也是可以的。

　　实际操作起来，要不断解决一些困难。

　　刘健皓说：“我们拿一些传统 USB 工具接到车上面，发现刷屏非常快，分析 CAN 协议时，看执行动作，眼睛都要花掉。”

　　为了能清晰地分析数据，没有工具，那就自己造一个。因此，刘健皓及他的团队造出了一个“CAN—Pick”。这个“CAN—Pick”就是他们口中的“汽车安全总线测试平台”——测试汽车总线是否安全。

　　其实，它也是一个万能车破解器。

　　虽然，它的外表看上去没有那么酷炫狂拽，仅是一个可以连接车的小黑盒和一个软件平台。

　　那么，究竟如何操作，这辆车就会被黑掉呢？

　　拿着电脑和小黑盒连接到车身，车身在静止状态时也会产生一些数据，这些数据被称为干扰数据，第一步就是获得这些干扰数据。小黑盒连接上的时候，软件平台上就会出现可视化的干扰数据；然后，操作车灯，获得车灯操作时的数据包，与干扰数据进行比对，从而发现真正能够下达操作车灯的指令数据包。把这个新获得的数据包进行重放，那么就可以操作车灯。

　　其它操作同理。

　　360 车联网安全中心另一工程师严敏睿介绍：

　　这款软件支持全平台，有多种硬件可以进行试配，不管是市面上的，还是自己开发出来的，都会提供 SDK，让你自己自行进行试配。同时可以在线编写一些插件，这些插件可以共享到服务端，也可以从服务端下载一些别人编写的插件进行共享，多个人可以同时对这款软件进行操作。

　　这意味着，“全民”可以加入到“黑车”——哦，不，是测试车是否安全的平台中来。

　　既然 CAN 总线可以被攻击，这个工具也可以检测出一辆车是否安全，那么有没有什么方法可以阻止这一切发生？

　　刘健皓表示，汽车总线设计之初是在封闭网络环境中使用，并没有考虑安全问题，对于总线网络结构及控制指令的设计，要增强各 ECU 之间的验证措施，包括使用时间戳和校验的方式防止重放破解攻击，提高控制协议被逆向的成本，同时要控制好联网部件的安全性。

　　他们现在的思路是，对 CAN 总线进行安全加密，比如，在数据包中是否可以插入一些加密算法。刘健皓透露，目前，清华大学的研究团队也正在对这一领域进行研究。