Connected Cars – Sicherheitsbedrohungen für Android Automotive-basierte Systeme

Connected Car Systeme gehören heute zu den entscheidenden Kaufkriterien bei der Fahrzeugwahl. Nach Angaben des deutschen Branchenverbandes Bitkom sind Fahrerassistenzsysteme und andere digitale Dienste für viele Verbraucher heute wichtiger als Motorleistung oder Fahrzeugmarken. Dies eröffnet Systemdesignern und OEMs ein enormes Marktpotenzial.

Mit der zunehmenden Marktdurchdringung vernetzter Systeme finden jedoch auch Sicherheitsbedrohungen ihren Weg in die Welt der Automobiltechnologie. Da diese Systeme – beispielsweise über IVIs (In-Vehicle-Infotainment) – häufig mit den mobilen Geräten oder Anwendungen des Benutzers verbunden sind und Zugriff auf private Daten haben, betreffen die Sicherheitsbedenken verschiedene Bereiche. Im Gegensatz zur streng regulierten Automobil-Kerntechnologie, basieren immer mehr IVIs auf offenen Betriebssystemen wie Android Automotive. Als Spezialist für sichere Konnektivität und R&D, erläutert Bittium die wichtigsten Bedrohungen und wie Systementwickler diese adressieren können.

Bevor wir auf die spezifischen Probleme bei Infotainment-Systemen im Fahrzeug eingehen, werfen wir einen Blick auf grundlegende Sicherheitsprinzipien. Es gibt drei Hauptaspekte, die berücksichtigt werden sollten: Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit bzw. Confidentiality, Integrity und Availability – das sogenannte „CIA-Modell“. Vertraulichkeit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Daten nur für zugelassene Parteien zugänglich sein sollten. Der Bereich Integrität beinhaltet, dass geschützte Daten nicht ohne Genehmigung geändert werden können – oder zumindest, dass alle Änderungen erkannt werden. Verfügbarkeit bezieht sich darauf, dass die Daten bei Bedarf zur Verfügung stehen.

Das CIA Sicherheitsmodell im Kontext Android-basierter IVIs

CIA – Confidentiality

Die Sicherheitsbedrohungen privater Daten (Privacy) bei IVI-Systemen umfassen drei Hauptbereiche:

• Nicht autorisierter Zugriff führt in erster Linie dazu, dass personenbezogene Daten über das Gerät an andere Benutzer weitergegeben werden.

  Das Android-Betriebssystem (OS) ist so konzipiert, dass verschiedene Benutzer auf bestimmte Systeme zugreifen können. Dies gilt auch für Android Automotive. Um unbefugte Zugriffe zu vermeiden, können verschiedene Anmeldemethoden verwendet werden. Einige der Standardmethoden, wie die Eingabe einer PIN-Nummer, eignen sich nicht wirklich für Fahrzeugsysteme wie IVIs. Das Eingeben einer PIN wäre während der Fahrt schwierig und auch für alle Fahrgäste im Auto sichtbar.

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  Eine alternative und hochsichere Autorisierungsmethode ist die biometrische Identifizierung. Diese wird bereits für Automobilsysteme verwendet – z.B. für den Zugang zum Auto. Erste Forschungs- und Entwicklungsteams nutzen die Gesichtserkennung nun auch für IVI-Systeme.
   

• Man-in-the-Middle-Angriffe können dazu führen, dass persönliche Benutzerdaten an Dritte weitergegeben werden.

  Diese Angriffsmethode fängt eine Kommunikation zwischen zwei Systemen ab, beispielsweise bei einer TCP-Verbindung zwischen Client und Server. Der Angreifer fungiert als Proxy und kann die Daten in der abgefangenen Kommunikation lesen, ergänzen und ändern.

  VPN-Lösungen können verwendet werden, um einen sicheren IPSec-Tunnel zwischen dem Client und den Diensten aufzubauen, um solche Angriffe zu vermeiden. Bittium SafeMove zum Beispiel ist eine solche Lösung, die bereits in Windows- und Android-Umgebungen weit verbreitet ist und nun Eingang in Automobilsysteme gefunden hat.
   

• Eavesdropping bezieht sich auf Abhörmethoden, mit denen persönliche Benutzerdaten an andere Parteien weitergegeben werden.

  Zwar sind geräteweite Verschlüsselungsoptionen für Benutzerdaten als Teil des Android-Betriebssystems verfügbar. Für die meisten privat genutzten Mobilgeräte ist dies ausreichend, für Automobilsysteme sollten jedoch Multi-User-Szenarien berücksichtigt werden. Forschungs- und Entwicklungsteams arbeiten daher an Methoden, um für jeden Benutzer des Systems eine separate Verschlüsselung bereitzustellen, z.B. durch die Verwendung von VPN-Lösungen, die sich in Android-Anwendungen bewährt haben.

CIA – Integrity

Hierbei geht es um eine absichtliche Beschädigung des IVI-Systems mit Methoden wie:

• Gefälschte Konfiguration, wobei die Gerätekonfiguration geändert wird, um Angriffsmöglichkeiten zu öffnen – beispielsweise durch Deaktivieren des VPN.

  Eine fortschrittliche Option zum Sichern der Systemkonfiguration ist die Verwendung einer Lösung für das Gerätemanagement. Abhängig von den Funktionen einer solchen Lösung, z.B einer Integritätsüberprüfung (Remote Attestation), können Verbesserungen der Geräteverwaltung für das Android-Betriebssystem implementiert werden, um die Konfigurationsintegrität zu verbessern. Bittium SafeMove kann beispielsweise die Einstellungen übernehmen und ermöglicht sichere Konfigurationsänderungen und -bestätigungen per Fernzugriff.
   

• Malware kann über modifizierte Applikationen, die dem System mit integrierter Malware-Funktionalität angeboten werden, Zugriff erhalten.

  Android OS-Anwendungssignaturen, die die grundlegende Integrität der Anwendungen überprüfen, bieten Sicherheitsmaßnahmen, um die Installation von Anwendungen zu vermeiden, die nach dem Signieren geändert wurden. Dies bietet jedoch keinen Schutz vor signierter Malware.

  Zusätzliche Layer für die Sicherheit können über eine Geräteverwaltungslösung, wie oben beschrieben, auf der Management-Ebene ergänzt werden. Durch das Freigeben oder Whitelisten einer bestimmten Auswahl an Applikationen werden die Anwendungen eingeschränkt, die installiert werden können. Durch das Entfernen von Anwendungen aus der Whitelist werden diese Anwendungen auch von den Geräten entfernt. Auf diese Weise können Bedrohungen für alle Geräte zentral behandelt werden.

CIA – Availability

Zu den Bedrohungen im Bereich Verfügbarkeit gehören alle Unterbrechungen in IVI-Systemen:

• Netzwerkunterbrechungen in Fahrzeugsystemen können aus zahlreichen Gründen auftreten, z.B. in Tunneln, ländlichen Gebieten und durch Netzüberlastung.

  Die Funktionalität zum erneuten Verbinden des Netzwerks ist Teil des Android-Betriebssystems. Netzwerkunterbrechungen trennen jedoch alle vorhandenen Live-Verbindungen. Die Applikationen müssen dann die Verbindung erneut aufbauen.

  Ein intelligenterer Ansatz für diese Problematik besteht darin, das Android-Betriebssystem mit einer kompatiblen sitzungsbeständigen mobilen IP VPN-Lösung zu ergänzen, die eine nahtlose Wiederverbindung ermöglicht, ohne dass sich die Nutzer erneut anmelden müssen. Eine solche Lösung ermöglicht es etwa dem Gerät, den Backhaul während eines VoIP-Anrufs zu wechseln (z.B. von LTE auf Wi-Fi oder umgekehrt), ohne den Anruf abzubrechen. Mobile IP kann mithilfe eines anderen oder des gleichen Backhaul-Netzwerks die Verbindung nahtlos wiederherstellen, während alle Anwendungssitzungen („Application Sessions“) beibehalten werden.
   

• Denial of Service – DoS-Angriffe werden eingesetzt, um die Verfügbarkeit der Dienste im System zu blockieren. VPN-Dienste können einen Lastausgleich und eine hohe Verfügbarkeit mit geografisch dezentralen Endpunkten ermöglichen, um DoS-Angriffe zu vermeiden.

„Connected Cars sind denselben Sicherheitsbedrohungen ausgesetzt wie alle vernetzten Geräte. Durch das Erkennen der Bedrohungen und die Auswahl passender und bewährter Gegenmaßnahmen kann die allgemeine Fahrzeugsicherheit erheblich verbessert werden“, erklärt Thomas Zieger, Geschäftsführer der Bittium Germany GmbH. „Für IVI-Zulieferer kann es sehr vorteilhaft sein, mit einem Entwicklungspartner zusammenzuarbeiten, der Erfahrung und Know-how sowohl aus dem Bereich sichere Konnektivität als auch mit Android Automotive hat, um das System so sicher wie möglich zu gestalten.“