汽車行業(yè)正在經(jīng)歷自電子技術(shù)應(yīng)用于汽車以來(lái)最深刻的變革。車輛正朝著軟件定義、智能網(wǎng)聯(lián)、AI驅(qū)動(dòng)和持續(xù)迭代的方向演進(jìn)。這一轉(zhuǎn)型帶來(lái)了前所未有的新功能，同時(shí)也引入了更高層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全與功能安全風(fēng)險(xiǎn)。

GPU——曾經(jīng)僅是信息娛樂(lè)屏幕的圖形加速器——如今已成為車輛感知、駕駛員監(jiān)控和多路攝像頭拼接等安全關(guān)鍵任務(wù)的核心計(jì)算引擎?，F(xiàn)代GPU不再是SoC中被動(dòng)配置的模塊，而是與網(wǎng)絡(luò)安全及功能安全緊密相關(guān)的重要組件，正日益成為整車廠、一級(jí)供應(yīng)商和安全評(píng)估機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)。

在Imagination Technologies，我們堅(jiān)信贏得客戶信賴的平臺(tái)始于具備經(jīng)過(guò)硅片驗(yàn)證基礎(chǔ)的安全I(xiàn)P，這些IP需通過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，使客戶能夠與市場(chǎng)同類產(chǎn)品進(jìn)行客觀對(duì)標(biāo)。本文將深入探討GPU如何成為汽車網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以及它們?cè)谄渲邪缪莸碾p重角色。

網(wǎng)絡(luò)安全與GPU——誰(shuí)該關(guān)注？

隨著車輛日益融入云服務(wù)、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，其攻擊面顯然——或者說(shuō)直觀上——已顯著擴(kuò)大。汽車平臺(tái)如今已從孤立的電子控制單元（ECU）演變?yōu)橥ㄟ^(guò)高帶寬網(wǎng)絡(luò)互連的域控制器與區(qū)域控制器，承擔(dān)著混合關(guān)鍵等級(jí)的工作負(fù)載，且越來(lái)越依賴GPU加速計(jì)算。

如今，汽車GPU已廣泛參與AI環(huán)境感知與傳感器融合、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理、復(fù)雜3D交互界面以及全景影像等實(shí)時(shí)可視化任務(wù)。貫穿這些應(yīng)用的核心要素是“數(shù)據(jù)”——其價(jià)值與敏感度各有不同。而這些數(shù)據(jù)，往往正是攻擊者緊隨的目標(biāo)。

GPU的雙重角色：既是攻擊面，也是防御資產(chǎn)

GPU的這種雙重屬性，正是汽車計(jì)算領(lǐng)域最重要的范式轉(zhuǎn)變之一。

GPU作為攻擊面當(dāng)前GPU日益面臨以下安全挑戰(zhàn)：

• 大規(guī)模并行計(jì)算中的側(cè)信道信息泄露
  
• 通過(guò)GPU內(nèi)存或調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)的權(quán)限提升
  
• 對(duì)GPU處理的AI輸入數(shù)據(jù)的惡意篡改
  
• 故障注入或數(shù)據(jù)損毀攻擊
  
• 利用共享GPU流水線的惡意工作負(fù)載
  

正因如此，汽車級(jí)GPU必須在架構(gòu)層面集成安全內(nèi)存邊界、強(qiáng)健虛擬化、權(quán)限分級(jí)及故障檢測(cè)機(jī)制。

GPU作為安全加速器

與此同時(shí)，GPU在執(zhí)行加密解密、哈希運(yùn)算、數(shù)字簽名、密鑰生成及后量子密碼等算法方面具有顯著效能優(yōu)勢(shì)。通過(guò)卸載這些任務(wù)，GPU可減輕CPU負(fù)載，保障現(xiàn)代汽車系統(tǒng)必需的嚴(yán)苛實(shí)時(shí)性要求。

功能安全與網(wǎng)絡(luò)安全：相互關(guān)聯(lián)，而非等同

由于GPU負(fù)責(zé)處理感知數(shù)據(jù)、模型執(zhí)行與視覺(jué)輸出，其若遭攻陷可能間接影響安全關(guān)鍵功能。例如，篡改感知輸入數(shù)據(jù)可能誤導(dǎo)ADAS決策系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)安全與功能安全相輔相成，但目標(biāo)各異。所有安全關(guān)鍵功能都依賴網(wǎng)絡(luò)安全，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)攻擊可能迫使系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)；但并非所有網(wǎng)絡(luò)安全事件（如個(gè)人信息泄露）都會(huì)直接引發(fā)安全危害。然而，受損的GPU可能間接干擾安全邏輯——尤其在基于AI的感知與決策系統(tǒng)中。這要求我們必須從概念設(shè)計(jì)到部署實(shí)施全過(guò)程，協(xié)同落實(shí)ISO 26262（功能安全）與ISO 21434（網(wǎng)絡(luò)安全）標(biāo)準(zhǔn)要求。

安全作為全生命周期準(zhǔn)則：Imagination的CSMS體系

網(wǎng)絡(luò)安全不是附加功能，而是由網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)（CSMS）貫穿始終的持續(xù)準(zhǔn)則，涵蓋威脅分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全設(shè)計(jì)與架構(gòu)、安全編碼與驗(yàn)證、漏洞監(jiān)測(cè)、應(yīng)急響應(yīng)及供應(yīng)鏈保障。Imagination運(yùn)行著獲得外部認(rèn)證的CSMS體系，使合作伙伴能夠在經(jīng)過(guò)嚴(yán)格審計(jì)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上構(gòu)建合規(guī)框架。

PowerVR GPU安全與功能安全特性

在我們BXS與DXS系列GPU產(chǎn)品中，Imagination集成了全面的硬件與架構(gòu)級(jí)保護(hù)機(jī)制，包括：

內(nèi)存保護(hù)與完整性校驗(yàn)

基于硬件的虛擬化域隔離技術(shù)

權(quán)限邊界與安全任務(wù)隔離

面向安全關(guān)鍵工作負(fù)載的確定性計(jì)算路徑

故障檢測(cè)與診斷機(jī)制（如區(qū)塊保護(hù)/空閑周期監(jiān)測(cè)技術(shù)）

安全啟動(dòng)集成及與系統(tǒng)級(jí)信任錨點(diǎn)的協(xié)同

這些特性不僅通過(guò)ISO 26262認(rèn)證的安全文檔提供支持，未來(lái)更將為功能安全產(chǎn)品配備加速客戶開發(fā)與評(píng)估流程的專項(xiàng)安全文檔體系。

尤為重要的是，我們的部分安全機(jī)制同時(shí)強(qiáng)化了網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)。例如，最初為防范功能安全場(chǎng)景中意外數(shù)據(jù)損壞而設(shè)計(jì)的分塊保護(hù)技術(shù)，同樣能識(shí)別故障注入或數(shù)據(jù)篡改攻擊特有的異常訪問(wèn)模式。通過(guò)在硬件層面監(jiān)測(cè)異常行為，GPU極大增加了實(shí)施底層篡改攻擊的難度。

這種雙重效益印證了前文所述的統(tǒng)一性理念。安全機(jī)制同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)，正是將防護(hù)深度集成至架構(gòu)內(nèi)部（而非依賴外部附加層）帶來(lái)的核心優(yōu)勢(shì)。

結(jié)論

GPU正日益成為汽車計(jì)算體系的核心，因此也處于汽車安全與網(wǎng)絡(luò)安全的核心位置。隨著感知、AI以及實(shí)時(shí)可視化逐漸成為車輛行為控制和人機(jī)交互界面的關(guān)鍵要素，GPU必須從單純的高性能組件，演進(jìn)為可認(rèn)證、具備網(wǎng)絡(luò)安全韌性的計(jì)算引擎。

在Imagination Technologies，我們將安全性、信息安全、全生命周期工程以及符合認(rèn)證要求的開發(fā)流程，直接融入GPU IP之中，為整車廠（OEM）和一級(jí)供應(yīng)商（Tier-1）構(gòu)建安全、高性能、實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

如需進(jìn)一步了解我們的解決方案，歡迎與我們聯(lián)系并預(yù)約交流。

英文鏈接：https://blog.imaginationtech.com/what-does-a-gpu-have-to-do-with-automotive-security

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