信息安全基础：什么是Public Key
随着车联网的快速发展，给车主带来便利的同时，也带来了潜在隐患。便利的一面：无钥匙进入、远程启动、远程升级（ota，over-the-air ）、远程诊断等等；隐患的一面：敏感个人信息泄露、车辆被远程黑客操控等等。大家可能觉得车辆被黑客操控等事件远不可及，但是，这种事件真实存在，大家可以通过关键字“yandex taxi 黑客攻击”检索一下相关新闻。2022年，黑客通过俄罗斯叫车软件yandex taxi，将所有可预约的车辆呼叫至莫斯科，导致当地交通挤塞。
“一旦泄露或者非法使用，可能导致车主、驾驶人、乘车人、车外人员等受到歧视或者人身、财产安全受到严重危害的个人信息，包括车辆行踪轨迹、音频、视频、图像和生物识别特征等信息。”
所以，提高车辆信息安全的问题，迫在眉睫。在立法方面，欧盟等西方国家已经出台iso 21434、wp29等相关法规，国内，《汽车整车信息安全技术要求》也已经处于送审状态。所以，作为汽车人，我们又怎能不嗅到信息安全的重要性呢？
“万丈高楼平地起，一砖一瓦皆根基”，本文，从信息安全的一个关键词public key聊起，讨论如下内容：
什么是public key
public key何时写入及存储
1、什么是public key
public key，俗称公钥，相对于私钥（private key）,公钥可用来验证对应私钥的签名，即：验签。公钥可以发送给第三方使用，而私钥只能节点自身或者信任中心（trust center）保管，不能让第三方知道。
工程开发中，public key又分为development public key（开发公钥）和product public key（产品公钥）。
development public key：在软件开发阶段所使用的公钥称为开发公钥。
product public key：当应用软件开发完成，需要释放到产线（eol，end of line）刷写应用软件前，需要提前写入公钥，公钥仅写入一次，不可修改。有些需求中，将其视为验证应用软件的可信任根或者可信锚（trust anchor）。
development public key和product public key本质上没有太大区别，均可以传播，只是一个在软件开发阶段使用，一个在软件释放到产线时使用。
既然public key的主要作用是验签，那就不得不提签名算法（signing method），工程上，常用sha256、rsa2048组合进行签名操作。
（一）sha256、rsa2048作用
rsa-2048：非对称成加密算法，发送方和接收方均各有一组公钥和私钥key。因存在幂运算，非对称加密算法计算速度远低于aes-256等算法（对称算法，加密速度快，适用于大量数据加密）。非对称算法适用于小量数据加密，eg：public key加密。
sha-256：安全hash（哈希）算法，主要用于数据完整性（integrity）验证。功能与crc类似，相比于crc的完整性校验，sha-256的完整性验证更可靠。
所以，rsa-2048用于小量数据（eg：签名信息、公钥等）非对称加密，sha-256用于数据完整性校验。关于这两个算法，在前文《信息安全（下）：软件认证（authentication）》已经聊过。
2、public key何时写入及存储
public key可以通过$2e（write data by identifier service）写入ecu。可是，public key何时写入到ecu中呢？由于public key的主要作用是验证（verify）软件块（software part），一般来说，public key需要在刷写app、cal等程序之前写入，以便于验证软件块有效性。既然public key是验证其它信息的基础，那么就需要public key存储在一块重要区域，eg：hsm nvm。同时，确保此区域不能被修改，工程上，常常要求public key（这里指产品公钥）刷写到otp（one-time-programmable）区域，即：只能进行一次编程，以防公钥写入后的非法篡改。这就意味着：控制器在产线刷写一次公钥（product public key），此公钥伴随此产品终身，以后的app等程序升级中，依然使用它，示意如下：
vbt（verification block table），用于存储其它软件块的hash value。所以，当程序进行验证的时候，首先验证vbt的hash value（也称为根哈希，root hash）是否有效。如果root hash有效，则认为vbt中存储的其它模块hash value可信，之后通过算法（eg：sha-256）计算出对应软件块的哈希值进行完整性校验。关于vbt格式以及可以参考前文《信息安全（上）：软件认证（authentication）》。 补充信息：
vbt的哈希值（root hash value）通过私钥进行非对称加密，生成数字签名（digital signatures）发送给ecu，ecu使用公钥对数字签名解密，算出root hash value #1，同时，ecu通过vbt的起始地址和长度计算root hash value #2，如果root hash value #1 == root hash value #2，则root hash验证通过。
数字签名：验证信息来源和完整性的技术，使用私钥（private key）对目标数据进行加密，生成数字签名，再用公钥进行验证。
3、拓展思考
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“万丈高楼平地起，一砖一瓦皆根基”，本文，从信息安全的一个关键词public key聊起，讨论如下内容：
什么是public key
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public key，俗称公钥，相对于私钥（private key）,公钥可用来验证对应私钥的签名，即：验签。公钥可以发送给第三方使用，而私钥只能节点自身或者信任中心（trust center）保管，不能让第三方知道。
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development public key：在软件开发阶段所使用的公钥称为开发公钥。
product public key：当应用软件开发完成，需要释放到产线（eol，end of line）刷写应用软件前，需要提前写入公钥，公钥仅写入一次，不可修改。有些需求中，将其视为验证应用软件的可信任根或者可信锚（trust anchor）。
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rsa-2048：非对称成加密算法，发送方和接收方均各有一组公钥和私钥key。因存在幂运算，非对称加密算法计算速度远低于aes-256等算法（对称算法，加密速度快，适用于大量数据加密）。非对称算法适用于小量数据加密，eg：public key加密。
sha-256：安全hash（哈希）算法，主要用于数据完整性（integrity）验证。功能与crc类似，相比于crc的完整性校验，sha-256的完整性验证更可靠。
所以，rsa-2048用于小量数据（eg：签名信息、公钥等）非对称加密，sha-256用于数据完整性校验。关于这两个算法，在前文《信息安全（下）：软件认证（authentication）》已经聊过。
2、public key何时写入及存储
public key可以通过$2e（write data by identifier service）写入ecu。可是，public key何时写入到ecu中呢？由于public key的主要作用是验证（verify）软件块（software part），一般来说，public key需要在刷写app、cal等程序之前写入，以便于验证软件块有效性。既然public key是验证其它信息的基础，那么就需要public key存储在一块重要区域，eg：hsm nvm。同时，确保此区域不能被修改，工程上，常常要求public key（这里指产品公钥）刷写到otp（one-time-programmable）区域，即：只能进行一次编程，以防公钥写入后的非法篡改。这就意味着：控制器在产线刷写一次公钥（product public key），此公钥伴随此产品终身，以后的app等程序升级中，依然使用它，示意如下：
vbt（verification block table），用于存储其它软件块的hash value。所以，当程序进行验证的时候，首先验证vbt的hash value（也称为根哈希，root hash）是否有效。如果root hash有效，则认为vbt中存储的其它模块hash value可信，之后通过算法（eg：sha-256）计算出对应软件块的哈希值进行完整性校验。关于vbt格式以及可以参考前文《信息安全（上）：软件认证（authentication）》。 补充信息：
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