[论文解读] Assuring Automotive Data and Software Integrity Employing Distributed Hash Tables and Blockchain

Gregory Falco, Joshua Siegel|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2020

Advanced Malware Detection Techniques参考文献 21被引用 5

一句话总结

本文提出了一种基于区块链和分布式哈希表（DHT）的系统，通过实现可验证、可扩展且防篡改的溯源追踪，确保汽车软件和数据的完整性。该方法通过去中心化存储和公共账本验证，为恶意更新和版本不兼容性提供高度保障。

ABSTRACT

Automotive software is increasingly complex and critical to safe vehicle operation, and related embedded systems must remain up-to-date to ensure long-term system performance. Update mechanisms introduce opportunities for malicious actors to compromise these cyber-physical systems, and for trusted actors to accidentally install incompatible software versions. An automotive software and data provenance mechanism is proposed to assure users, service providers, and original equipment manufacturers (OEMs) of vehicular software integrity and reliability. The proposed approach employs the use of distributed hash tables (DHT) and a public blockchain to provide high assurance, scalability, and efficiency.

研究动机与目标

• 解决日益复杂的汽车系统中恶意或不兼容软件更新带来的日益增长的风险。
• 为汽车软件和数据在原始设备制造商（OEM）、服务商和用户之间的端到端完整性提供可验证保障。
• 在资源受限的车载环境中实现可扩展且高效的软件溯源追踪。
• 通过利用DHT和公共区块链等去中心化技术，减少对集中式信任模型的依赖。
• 通过确保软件更新真实且兼容，支持系统的长期可靠性。

提出的方法

• 利用分布式哈希表（DHT）以去中心化、可扩展的方式存储和检索软件元数据及加密哈希值。
• 使用公共区块链记录并时间戳软件更新事件，确保不可篡改性和可审计性。
• 集成加密哈希（例如SHA-256）将软件构件与其溯源记录绑定，以实现完整性验证。
• 设计一种信任模型，通过区块链锚定的DHT条目对软件完整性进行密码学验证。
• 通过区块链-DHT架构支持动态更新，使新软件版本能够注册并验证。
• 在车辆端仅使用区块链账本和DHT查找实现轻量级验证，最大限度减少计算开销。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以去中心化、可扩展且高效的方式保障汽车软件和数据的溯源？
• RQ2 DHT和区块链在确保车辆软件更新的完整性和真实性方面发挥什么作用？
• RQ3 所提出的系统能否同时防止恶意篡改和不兼容软件版本的意外部署？
• RQ4 DHT与区块链的集成如何提升汽车软件供应链中的信任度和可审计性？
• RQ5 在实时车载系统中使用去中心化技术的性能与可扩展性权衡如何？

主要发现

• 所提出的系统通过结合DHT的可扩展性与公共区块链的不可篡改性，实现了高保障的软件完整性。
• 加密哈希确保任何对软件或元数据的修改都能通过区块链验证被检测到。
• 去中心化存储和公共账本的使用减少了对集中式权威机构的依赖，增强了对软件更新的信任。
• 该架构在车辆上实现了高效的软件溯源验证，运行时开销极小。
• 该系统提供了软件更新的端到端可追溯性，使原始设备制造商、服务商和用户均可审计。
• 由于采用了密码学锚定和去中心化验证，该解决方案对恶意攻击和意外不兼容均具有韧性。