【導讀】隨著汽車的日益復雜，電子控制單元(ECU)與車內遠程外圍設備之間的通信方式不斷被開發出來。在這些遠程外圍設備負責關鍵任務決策的情況下，例如構成高級駕駛輔助系統(ADAS)的傳感器或攝像頭，確保這些外圍設備是經過授權的高質量組件非常重要。千兆多媒體串行鏈路(GMSL)串行-反序列化器(SerDes)對與DS28C40的結合是一種解決方案，用于連接嵌入在外圍設備(如ADAS攝像機或傳感器)中的安全認證器與需要驗證外圍設備真實性的ECU之間的通信。
隨著汽車的日益復雜，電子控制單元(ECU)與車內遠程外圍設備之間的通信方式不斷被開發出來。在這些遠程外圍設備負責關鍵任務決策的情況下，例如構成高級駕駛輔助系統(ADAS)的傳感器或攝像頭，確保這些外圍設備是經過授權的高質量組件非常重要。千兆多媒體串行鏈路(GMSL)串行-反序列化器(SerDes)對與DS28C40的結合是一種解決方案，用于連接嵌入在外圍設備(如ADAS攝像機或傳感器)中的安全認證器與需要驗證外圍設備真實性的ECU之間的通信。
GMSL是進入汽車通信市場的獨特的汽車服務實現。GMSL技術是一種低功耗、高帶寬的序列化器和反序列化器對，具有較高的數據完整性和可靠性。
GMSL使用同軸電纜供電(PoC)在一條同軸電纜上發送電力和數據。這意味著ecu側的電源可以通過同軸電纜傳輸，也可以為遠程攝像機或傳感器供電，此外，還可以為身份驗證器供電。圖1說明了PoC如何適應GMSL設計。
圖1所示 使用GMSL通道的標準I2C總線與安全驗證器通信。
DS28C40是一個明智而直接的解決方案，可以為ECU和遠程設備(如相機或傳感器)之間使用GMSL通信的任何應用程序添加安全和身份驗證功能。在這些應用中，可能需要身份驗證，因為低級偽造品可能會被添加到車輛中，而司機甚至在常規維修店訪問期間都不知道。例如，假冒的ADAS攝像機可能沒有正確的視場范圍、分辨率或校準信息，無法為ECU提供準確的數據，因此可能構成重大的安全風險，甚至導致事故。上電后，ECU可以并行驗證多個攝像頭和/或傳感器，以確保所有關鍵任務外設都是經過授權的組件。DS28C40可以很容易地添加，不需要太多的努力，因為GMSL設備一旦正確連接和配置，就會自動搜索I2C總線上的任何主動偵聽設備。在使用評估工具包時，這些I2C設備會自動出現在GMSL GUI中。
GMSL設備有一個主控制通道和兩個直通通道，通過GMSL鏈路傳輸I2C或通用異步收發器(UART)信號。主控制通道可以訪問序列化器或反序列化器的寄存器，但直通通道是純隧道，不能控制serdes I2C寄存器。在這種情況下，DS28C40不使用UART，但可以使用主控通道或直通通道。要配置直通通道并使I2C信號使用隧道特性，串行化器和反序列化器必須根據正在使用的兩個通道中的哪一個將IIC_1_EN或IIC_2_EN位設置為1。即使對于直通模式，上拉電阻也需要實現I2C通信。用于隧道的引腳是通道1的SDA1_RX1和SCL1_TX1，通道2的SDA2_RX2和SCL2_TX2。如果多個傳感器與一個反序列化器一起使用，GMSL SerDes芯片組提供I2C地址重分配和轉換功能，以避免I2C地址沖突。
向外設(如ADAS攝像機或傳感器)添加身份驗證的最簡單方法是將DS28C40嵌入外設中，并使用I2C隧道通過GMSL通道與ECU通信。這降低了復雜性，因為不需要對寄存器進行編程，而是使用戶能夠輕松地利用GMSL系統的硬件，通過I2C快速啟動和運行通信。圖2展示了該實現，其中顯示了ECU對相機模塊的身份驗證。請注意，DS28C40身份驗證器僅在外設端是必需的，因為它是使用非對稱算法的公鑰設備，本文檔將對此進行更深入的解釋。因此，由于主機ECU可以僅使用公鑰對攝像機進行身份驗證，因此只需一個設備就可以增加安全性。同時，通過GMSL直通通道進行的數據通信對I2C主機和DS28C40完全透明。
圖2 ECU和攝像機之間的通信使用GMSL I2C隧道能力。
DS28C40采用非對稱算法橢圓曲線數字簽名算法(ECDSA)加密對每個外圍組件進行身份驗證。ECDSA是一個公鑰算法，這意味著每個身份驗證者都有一個唯一的公私密鑰對。私鑰嵌入在身份驗證器中，永遠不會離開設備。其對應的公鑰存儲在設備的一次性可編程(OTP)存儲器中，ECU可以自由讀取。該公鑰用于完成ECDSA計算，以確保身份驗證者提供正確的數據來證明它以及嵌入它的設備是系統的有效部分。對設備的有效性進行額外的檢查，因為每個身份驗證器都包含一個唯一的證書，這確保了它是系統的一個可識別的部分，并且已經由正確的證書頒發機構編程。此外，每次DS28C40生成簽名時，它都包含一個由ECU發送的獨特挑戰，以對抗重放攻擊，否則可能會發現和重用靜態值。
如前所述，身份驗證有兩個主要步驟。首先，主機驗證DS28C40證書是系統的有效部分。其次，要求DS28C40簽署隨機挑戰。證書頒發機構通過使用DS28C40上不存在的系統范圍私鑰對DS28C40的唯一公鑰進行簽名，在每個設備中創建并安裝唯一證書。因此，偽造者可以直接復制證書，但不能使用正確的私鑰對來自主機的隨機挑戰簽名。另一方面，偽造者可以使用唯一密鑰對實現ECDSA算法，并響應來自主機的隨機挑戰。但是這種類型的偽造不能產生由系統范圍私鑰簽名的有效證書。這將產生一個非常健壯的身份驗證過程，其中ECU使用系統范圍的公鑰和DS28C40的唯一公鑰，而不需要安全主機。
除了為僅使用一個IC的汽車外設增加安全性之外，ECU主機命令序列對于實現兩個身份驗證步驟也相對簡單。DS28C40 EV套件和免費軟件可讓客戶更快地熟悉設備操作。由于GMSL直通模式對I2C主機和DS28C40是透明的，因此開發認證命令序列不需要相應的GMSL EV套件。
隨著越來越多的原始設備制造商(OEM)在選擇將通信和安全方法嵌入其ADAS外圍設備中，了解各種設備彼此兼容非常重要。幸運的是，DS28C40安全驗證器和GMSL SerDes對是強大的安全性和可靠的數據通信的可靠組合。
總結
本應用說明提供了關于在使用GMSL的汽車設置中添加身份驗證的信息。它解釋了保護外圍設備免受偽造的重要性，以及如何實現這種安全性的細節。
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