在联网汽车平台中使用参考ID保护车辆识别号码(VIN) - AWS物联网解决方案
概述
随着预计到2025年底联网汽车数量将超过4.7亿辆，保护敏感车辆数据，特别是车辆识别号码(VIN)，已成为汽车制造商的当务之急。VIN作为从制造到维护整个汽车流程中的唯一标识符，使其成为网络犯罪分子的理想目标。本文将探讨汽车制造商如何在联网汽车平台中使用AWS物联网技术保护VIN，确保数据保护和系统功能。
该解决方案引入参考ID作为VIN的别名，实现在不暴露实际VIN的情况下进行安全的车辆数据交互。利用AWS物联网服务，我们将展示该架构如何帮助汽车制造商在保持汽车应用场景完整功能的同时保护敏感数据。
解决方案架构
1. 参考ID系统
参考ID是在车辆配置过程中生成的UUID，作为VIN代理在车辆的整个生命周期中使用，创建了一个保护敏感VIN数据的抽象层。
2. 车辆注册数据库
车辆注册数据库作为车辆在其平台生命周期内信息的集中存储库。主要特点包括：
- 参考ID到哈希VIN的映射
- 加密的VIN存储
- 车辆配置和状态变化跟踪
- 设备更改历史
- 车辆属性和配置
VIN哈希技术实现了在不暴露实际值的情况下进行安全验证。这种集中化方法提供了单一可信源，同时支持远程诊断和无线更新。
车辆注册数据库结构：
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| referenceId | 分区键 |
| deviceId | 全局二级索引 |
| hashedVin | 全局二级索引 |
| tenantId | 租户标识符 |
| encryptedVin | 加密的VIN |
注意： deviceId和hashedVin作为全局二级索引，可通过任一字段查询车辆详情。
3. 车辆配置流程
车辆配置建立安全的车辆管理，并通过数据验证、安全存储和AWS物联网集成实施参考ID系统。以下是此过程的关键步骤：
3.1 数据验证
- 配置基础设施对VIN进行哈希处理，并查询车辆注册数据库检查是否为首次配置
- 对于新车辆，可对照TCU制造商提供的现有数据验证设备ID
- 同时通过设备ID查询车辆注册数据库，检查设备是否已连接到另一辆车
3.2 参考ID生成
- 对车辆注册数据库执行查询，验证是否已使用哈希VIN配置车辆
- 如果车辆尚未配置，则生成新的UUID作为参考ID
- 将参考ID、哈希VIN和加密VIN(通过KMS)存储在车辆注册数据库中
- 通过参考ID在车辆注册数据库中执行最终查询以确保唯一性
3.3 证书生成
- 使用ACM PCA生成证书，通用名称 = 参考ID
3.4 AWS物联网集成
- 创建AWS物联网设备，设备名称 = 参考ID
- 创建AWS物联网FleetWise车辆，车辆名称 = 参考ID
3.5 响应负载
- 成功配置后，车辆获得证书和参考ID
- 车辆可以使用返回的证书和参考ID作为客户端ID连接到AWS物联网FleetWise
此过程有助于确保车辆的安全配置，同时使用参考ID保护敏感的VIN信息，并利用AWS服务进行强大的身份和访问管理。
4. 数据收集与存储
数据收集和存储是一个重要组成部分，参考ID确保在车辆数据的整个生命周期中（从传输到存储和检索）进行安全处理：
4.1 车辆到AWS物联网FleetWise
- 车辆使用参考ID作为客户端ID连接到AWS物联网FleetWise
- 从车辆发送的所有数据都与参考ID关联
4.2 AWS物联网FleetWise到数据平台
- 从AWS物联网FleetWise流出的数据使用车辆名称（参考ID）进行丰富
4.3 数据存储和检索
- 数据平台使用参考ID作为标识符存储数据
- 移动应用程序通过API平台查询数据平台，使用参考ID检索车辆数据
5. 客户端应用程序交互
客户端应用程序（如客户关系管理系统或管理用户到VIN映射的平台）通常处理纯文本VIN号码。为维护此系统的安全优势并适应这些应用程序，实施了与联网车辆平台的简化交互流程：
5.1 VIN到参考ID转换
- 客户端应用程序验证车辆所有权后，向平台API调用进行哈希VIN和参考ID之间的转换
- API查询车辆注册数据库以检索相应的参考ID
- 然后将参考ID返回给客户端应用程序
安全考虑：
- 对此转换API的访问必须通过强大的身份验证和授权进行严格控制
- 所有转换请求都应记录以供审计目的，并监控可疑模式
- 实施应包括速率限制和其他安全措施，以防止DoS/DDoS攻击和未经授权的批量转换尝试
- 由于此API支持重新识别车辆数据，访问应限于具有合法业务需求的授权应用程序
5.2 客户端应用程序操作
- 一旦客户端应用程序获得与VIN对应的参考ID，它可以使用参考ID从数据平台检索数据
- 通过传递参考ID直接对车辆执行操作，如远程命令
6. 远程信息处理控制单元更换
TCU更换流程是联网车辆平台中的关键流程，处理车辆的TCU需要更新或更换的情况。这可能在车辆离开制造工厂之前或用户拥有车辆后发现TCU问题需要在服务中心更换时发生。
TCU更换流程可作为API调用提供，具有以下两种功能之一：
- 更新车辆注册数据库中的设备ID为新设备ID
- 直接删除车辆注册数据库条目中的设备ID（即将其标记为NULL）
6.1 TCU更新
输入： 哈希VIN（或参考ID）、现有设备ID、新设备ID API功能：
- 验证哈希VIN存在并与注册数据库中的现有设备ID匹配
- 检查新设备ID未与另一辆车关联
- 更新注册数据库中的设备ID
- 撤销并删除车辆的现有证书
- 新TCU通过配置过程连接到云端
6.2 TCU删除
输入： 哈希VIN（或参考ID）、现有设备ID API功能：
- 验证哈希VIN存在并与注册数据库中的设备ID匹配
- 从注册数据库条目中删除设备ID
- 撤销并删除车辆的现有证书
注意： 可以使用哈希VIN或参考ID来识别车辆。由于SHA256的碰撞概率极低，使用哈希VIN是可以接受的。
安全、性能和可扩展性考虑
参考ID系统通过最小化日常操作中的VIN暴露来增强VIN保护。车辆注册数据库仅存储哈希和加密的VIN，而参考ID处理所有平台交互。通过AWS KMS加密和严格的访问控制策略进一步增强安全性。
对于最佳性能和可扩展性，系统使用高效的UUID生成和DynamoDB的全局二级索引进行快速查询。
未来展望
该VIN管理系统未来有潜力与区块链或分布式注册表技术等新兴技术集成，用于防篡改的VIN记录，进一步增强安全性和可追溯性。汽车制造商通过此系统可以收集的大量数据也为高级分析和机器学习应用开辟了可能性，可能提供对车辆性能、维护需求和用户行为模式的洞察。
结论
本文展示了参考ID如何帮助汽车制造商在AWS联网汽车平台上增强VIN安全性。该架构有助于保护敏感车辆数据，同时在汽车应用场景中保持完整功能。通过利用AWS物联网核心和Amazon DynamoDB等服务，该解决方案可有效扩展以适应大型车辆队。
随着联网汽车数量的增长，强大的安全措施对汽车制造商变得至关重要。该参考ID系统不仅帮助汽车制造商保护VIN，还帮助他们满足数据保护法规的合规标准。它提供了一个灵活的框架，用于在整个车辆生命周期中管理车辆身份，包括TCU更换等场景。
您可以探索如何将此方法应用于您的联网汽车解决方案。有关AWS物联网服务和联网汽车最佳实践的更多信息，请访问AWS物联网FleetWise文档和相关博客文章。
本文详细介绍了在AWS物联网平台上保护车辆识别号码的技术解决方案，涵盖了参考ID生成、VIN加密存储、车辆配置流程、数据安全传输等关键技术架构，为汽车制造商提供了完整的VIN安全保护方案。