Secure Onboard Communication(SecOC)는 AUTOSAR가 정한, 차량 안 ECU 사이의 PDU(Protocol Data Unit) 기반 통신에서 데이터의 authenticity와 신선도(freshness)를 검증하는 메커니즘이다. 받은 데이터가 맞는 ECU에서 왔고 값이 바른지를 보장해, 차량 시스템이 바르고 안전하게 동작하도록 지킨다. AUTOSAR R25-11의 SecOC 프로토콜 명세는 보내는 ECU와 받는 ECU가 모두 SecOC 모듈을 갖추도록 정한다.[1]
SecOC 프로토콜은 자원을 적게 쓰는 인증 메커니즘을 PDU 수준에서 주고, 기존 AUTOSAR 통신 시스템에 매끄럽게 넣어 기존 시스템에 덧붙이는 보호로도 쓸 수 있게 하는 것을 목표로 둔다. SecOC 프로토콜은 주로 MAC을 쓰는 대칭 방식을 전제한다. 대칭 방식은 비대칭 방식보다 훨씬 짧은 키로 같은 보안 수준을 얻고 소프트웨어와 하드웨어에서 작고 효율적으로 구현할 수 있기 때문이다. 그러면서도 비대칭 방식도 쓸 수 있도록 추상화한다. 비대칭 방식에서는 MAC 대신 디지털 서명을 쓰고, 수신자가 서명 전체를 받아야 검증할 수 있으므로 서명을 잘라 실을 수 없다.[1]
Secured I-PDU
AUTOSAR Classic Platform R25-11의 SecOC 명세는 무단 조작과 재전송 공격에서 지킬 I-PDU(Interaction Layer Protocol Data Unit)를 Authentic I-PDU라 하고, Authentic I-PDU의 페이로드에 인증 정보를 덧붙인 I-PDU를 Secured I-PDU라 한다. 인증 정보는 Authenticator와, 선택적으로 Freshness Value로 이루어진다. Authenticator는 대칭 방식에서는 MAC, 비대칭 방식에서는 디지털 서명이다.[2]
송신 측 SecOC는 나가는 Authentic I-PDU에 인증 정보를 붙여 Secured I-PDU를 만든다. Freshness Value를 Secured I-PDU에 싣든 싣지 않든 Authenticator를 만들 때는 반영한다. Authenticator는 키로 Secured I-PDU의 Data Identifier, Authentic I-PDU의 보호할 부분, 완전한 Freshness Value를 이어 붙인 데이터를 계산해 얻는다. 수신 측 SecOC는 송신 측이 붙인 인증 정보를 검증해 Authentic I-PDU의 authenticity와 신선도를 확인한다. 그러려면 수신 측이 송신 측이 만든 Secured I-PDU를 그대로 받고, 송신 측이 Authenticator를 만들 때 쓴 Freshness Value를 알아야 한다.[2]
인증 알고리즘에 따라 Authenticator는 잘라서 실을 수 있고, 자를 때는 상위 비트만 남긴다. 실을 길이는 Secured I-PDU마다 따로 설정한다. Freshness Value도 설정한 길이가 실제 값보다 짧으면 하위 비트만 싣고, 길이를 0으로 설정하면 싣지 않는다. 상대에게 가는 SecOC 데이터(Freshness Value, Authenticator, Data Identifier 등)는 모두 빅 엔디언으로 인코딩한다.[2]
Freshness Value
Freshness Value는 Secured I-PDU의 신선도를 보장하는 단조 카운터의 값으로, 메시지마다 세는 Freshness Counter나 시간 값인 Freshness Timestamp로 구현한다. Secured I-PDU마다 Freshness Value를 하나 이상 설정한다. 송신 측과 수신 측 SecOC는 Secured I-PDU마다 외부의 Freshness Manager에서 Freshness Value를 받는다. SecOC는 설정에 따라 Freshness Manager를 C 함수(SecOC_GetTxFreshness 등)로 부르거나, RTE를 거쳐 FreshnessManagement 서비스의 operation으로 부른다. Freshness 관리는 AUTOSAR가 표준화하지 않았다.[2]
AUTOSAR R25-11의 SecOC 프로토콜 명세도 신선도 정보를 주는 소프트웨어 컴포넌트가 따로 있다고 전제한다.[1]
통신 스택 안의 배치
AUTOSAR Classic Platform R25-11의 SecOC 명세는 SecOC 모듈을 PduR와 같은 수준에 통합하도록 둔다. PduR는 보안 관련 I-PDU를 SecOC로 보내고, SecOC는 보안 정보를 더하거나 처리한 결과를 I-PDU로 PduR에 돌려주며, PduR가 그 I-PDU를 다시 라우팅한다. SecOC는 PduR가 지원하는 통신 방식, 특히 멀티캐스트, 전송 프로토콜, PduR 게이트웨이를 모두 지원한다. 송신과 수신 양쪽의 SecOC 모듈은 PduR의 상위 계층 API(Application Programming Interface)와 하위 계층 API를 함께 갖춘다.[2]
SecOC는 I-PDU가 지나는 경로마다 모듈 안에 버퍼를 두고, SecOC_Init이 이 버퍼를 초기화한다. 다른 모듈은 SecOC에 기대지 않게 구현하므로, 필요 없으면 SecOC 없이 시스템을 만들 수 있다. SecOC는 받은 I-PDU를 검증한 뒤 다른 하위 모듈로 라우팅하면서 바로 다시 인증하는 게이트웨이도 지원하지만, on-the-fly 게이트웨이는 지원하지 않는다.[2]
암호 서비스와 키
SecOC는 Csm이 주는 암호 서비스를 쓰고, 키와 카운터 관리를 위해 RTE와 주고받는다.[2] SecOC와 다른 서비스의 연동에서 이 키·카운터 관리는 RTE 위의 Key & Counter Management SW-C가 맡는다.[3]
검증 결과의 보고
보안 이벤트 보고가 켜져 있으면 SecOC는 보안 이벤트를 IdsM에 보고한다. 수신 Freshness Value를 얻지 못하거나 Authenticator 검증이 복구할 수 없는 오류로 끝나면 보안 이벤트를 보낸다. SECOC_E_VERIFICATIONERROR가 정의돼 있으면 SecOC는 Secured I-PDU 검증이 실패할 때 Dem에 DEM_EVENT_STATUS_PREFAILED를, 통과할 때 DEM_EVENT_STATUS_PREPASSED를 알린다.[2]
Classic Platform과 Adaptive Platform 사이
AUTOSAR R25-11의 SecOC 프로토콜 명세는 Classic Platform과 Adaptive Platform 사이의 호환을 목표로 하고, 통신이 이더넷 위에서 이뤄진다고 전제한다. 쓰임새로는 SOME/IP를 쓰는 보안 통신과, 시그널 기반 통신을 서비스로 옮겨 하는 보안 통신을 든다. SOME/IP에서는 Authentic PDU와 암호 PDU를 따로 보내는 방식과 페이로드의 일부를 신선도 정보로 쓰는 방식을 지원하지 않는다.[1]