用FPGA設(shè)計安全的通信網(wǎng)絡(luò)

　　汽車工業(yè)正在經(jīng)歷一場無線技術(shù)革命，但安全威脅不解決，則可能削弱這塊新興的市場。由于高速網(wǎng)絡(luò)連接正設(shè)法進(jìn)入汽車領(lǐng)域，設(shè)計師面臨新通信標(biāo)準(zhǔn)實施的挑戰(zhàn)。許多已經(jīng)習(xí)慣于漫長開發(fā)周期的設(shè)計師, 現(xiàn)在則在為迅速給新型車輛配備用戶需求的電子設(shè)備而進(jìn)行競爭。

　　為調(diào)整上市時間并駕馭出現(xiàn)的多個標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計師正轉(zhuǎn)向采用FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)。遺憾的是，由于汽車工業(yè)匆忙采用下一代基于fpga的汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)，幾乎沒有設(shè)計師能夠充分明白他們選擇的fpga在安全上意味著什么。構(gòu)建安全的網(wǎng)絡(luò)首先要設(shè)計安全的系統(tǒng)，而且選擇適當(dāng)?shù)脑�件可能對大型網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)預(yù)訂收入有重要影響。

　　從發(fā)動機(jī)控制模塊，到涉及乘客舒適與安全的駕駛室內(nèi)部系統(tǒng)，已經(jīng)出現(xiàn)了汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)，對于汽車業(yè)它是一個亮點，對于消費者它是一個重要的區(qū)分點，而最終對于oem，它是大幅重現(xiàn)預(yù)訂收入的一個來源。為了實現(xiàn)所需的連接以支持移動汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)用戶群，多種無線傳輸線路正應(yīng)用于汽車，包括：802.11、藍(lán)牙(bluetooth)、地面數(shù)字及衛(wèi)星技術(shù)。然而，相同的技術(shù)在實現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的同時也可能是其衰落的起點。

　　令人吃驚的是安全可能是抑制這些無線技術(shù)在車輛上推廣應(yīng)用的頭等因素。廠商無法提供可互操作的高度安全的網(wǎng)絡(luò)，以及對付費使用的設(shè)備進(jìn)行驗證也存在失敗的可能，則是禍因。oem、基礎(chǔ)架構(gòu)開發(fā)商及內(nèi)容提供商已經(jīng)在汽車遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)上投資了數(shù)十億美元，即使如此，前景仍然難料。向大規(guī)模的市場過渡還有路要走，并且研究人士預(yù)測到2004年將有1080萬美國司機(jī)使用遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)，到2010年這一數(shù)字將增加到4400萬。如圖1所示，為刺激推廣應(yīng)用，汽車制造商正將重點放在利用無線網(wǎng)絡(luò)集成移動設(shè)備上。典型應(yīng)用包括通過藍(lán)牙和接口將蜂窩電話集成到能夠無線通訊的pda(個人數(shù)字助理)或筆記本電腦上。消費者對免提電話和計算的需求不只受到便捷因素的影響，而且受到安全問題和嚴(yán)格立法的驅(qū)動。

　　除了基本的舒適和安全應(yīng)用之外，一個預(yù)示永久改變無線運算前景的新選擇領(lǐng)域正在推廣應(yīng)用。無線點對點電子付費系統(tǒng)將廣泛用于停車和通行費服務(wù)乃至免下車餐廳和加油站。衛(wèi)星廣播及流媒體內(nèi)容將迅速地受到歡迎，超過任何人的預(yù)期。無線網(wǎng)絡(luò)如藍(lán)牙可以用于鏈接汽車內(nèi)的若干系統(tǒng)，如動力傳動(powertrain)、制動系統(tǒng)、減震系統(tǒng)及后座娛樂系統(tǒng)，為使智能汽車概念超越電傳線控的范疇，采用了診斷技術(shù)和其它數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

　　高級快車的應(yīng)用、具有競爭力的產(chǎn)品版本以及更短的上市時間已將采用fpga的益處和遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)開發(fā)者的需要結(jié)合起來�，F(xiàn)在設(shè)計師可以基于迥然不同的三種技術(shù)：靜態(tài)隨機(jī)存儲器(sram)、閃存(flash)及抗熔存儲(antifuse), 來使用fpga。

　　基于sram的fpga代表著最大的市場份額，但也是當(dāng)前使用的最不安全的fpga架構(gòu)。由于基于一種易失性存儲技術(shù)，這類器件必須在加電時初始化或者設(shè)置。盡管這些特性使得基于sram的fpga容易更改編程，但同時它也具有重大的安全風(fēng)險，如服務(wù)遭拒絕、克隆或逆向設(shè)計�；�于候選的非易失性技術(shù)的fpga，如antifuse 或flash則提供了一種更安全的解決方案。與基于sram的fpga不同，這類非易失性器件在加電時不需要比特流。取而代之的是，它們在以最終產(chǎn)品形式裝運之前可以進(jìn)行安全設(shè)置。為防止系統(tǒng)受到未經(jīng)授權(quán)的入侵、修改和篡改，了解所有可編程架構(gòu)的益處和潛在風(fēng)險至關(guān)重要。例如，一個黑客可以使基于sram-fpga的衛(wèi)星廣播控制臺接收機(jī)內(nèi)的用戶認(rèn)證機(jī)構(gòu)失靈，從而使一些未登記的用戶接入服務(wù)而不付費。這給公司基于預(yù)訂的收入模式的影響將是很嚴(yán)重的。