0x01 Tesla 硬件概述

和现代汽车一样，特斯拉的构造是通过CAN网关连接多个独立的CAN总线，网关的另一端有一台功能强大的嵌入式计算机，可以接入公网，可控制其所有组件的固件更新。

特斯拉的物理组成：

· CID（中央信息显示单元）：仪表板中央的控制台

· IC（仪器集群）

· 常规CAN连接的ECU

0x02 组件概述

高度集成的CID包括：

大多数车辆是IVI（车载信息娱乐系统），CAN网关和TCU（电信控制单元）配备了单独的单元，但是Tesla将中央信息组合为一个单独的大型单元。在其他汽车上，IVI，CAN网关和TCU通常都是由不同的制造商生产的（例如Clarion IVI，Bosch网关和Ficosa TCU）。特斯拉集成了这些单元以实现完全控制，这也解释了为什么可以如此快速地进行更改。

CID和IC通过以太网和CAN总线连接。该IC唯一与安全相关的组件是另一个Nvidia VCM。这与CID中的不同，RAM减少了50％。CAN连接的ECU在车辆的其余部分更为通用，通常是带有集成闪存，运行裸机软件或RTOS（实时操作系统）的微控制器。它们是由多家制造商生产的，有些与其他车辆相似或相同，而其他一些（例如，Pektron生产的车身控制模块）则是定制的。

特斯拉中的CAN总线：特斯拉还有许多LIN总线。

0x03 CID硬件架构

CID相当复杂。一个14层PCB结合了几个功能块。

这使得逆向变得非常棘手，尤其是因为缺乏公开信息，CID损坏就会导致车辆无法使用。

我们从特斯拉中取出了CID，以对其进行通电和检查。

0x04 可视计算模块

NVidia VCM（可视计算模块）位于CID的核心。这是运行Linux的基于ARM的计算机模块，该操作系统驱动Tesla的大多数可见动作。

CID和IC中都使用了Nvidia VCM模块。

奥迪，宝马和兰博基尼都与Nvidia VCM相关。例如，我们在奥迪虚拟座舱中发现了类似的模块。

VCM中使用了Nvidia Tegra片上系统（SoC）。它具有多核ARM处理器，GPU和其他各种音频和视频加速器。它比我挖掘过的其他IVI中使用的SoC强得多，这可能是由于CID显示屏很大。Tesla Autopilot（AP1和AP2）使用单板计算模块。这些与CID和IC中的VCM非常不同。该车辆没有特斯拉自动驾驶仪模块，因此我无法对其进行测试。在CID上的代码中，我都没有找到对自动驾驶仪的引用。

VCM没有公共数据表，这在汽车电子产品中很常见，并且使逆向非常困难。当只有一个单元可以测试时，尤其是如此，这意味着必须非常小心，不要损坏它。“ Jetson Pro开发套件”中使用了类似的VCM模块：

即使没有VCM或Tegra SoC的手册，开发板也经常包含所提供模块的原理图和引脚，以及破坏性测试的备件。这对于在Tesla中对VCM进行逆向很有帮助。不幸的是，Jetson Pro开发套件没有提供任何公共文档。尽管我尝试从eBay获得开发工具包，但是在编写此报告时没有可用的工具包。

但是，类似的开发板Jetson TK1也很容易获得。不使用VCM模块，而是直接将其他Tegra SoC安装到PCB。有关此文档的信息仅提供了有关Tegra SoC的少量信息。可以获取有关Tegra 2、3和4 SoC系列的技术参考手册，但是它们不包含引脚图，因此在逆向中用途有限。

为了访问文档和论坛，我在Nvidia.com创建了一个有效的开发人员帐户，但是我只能找到VCM或Jetson Pro开发套件的参考。我写了一个论坛帖子，询问有关文档的信息，但没有得到回应。我设想必须签署NDA才能访问重要的内容，但我不太可能与第三方共享任何信息。

VCM上的连接器就像MXM，用于笔记本电脑的某些图形模块，这些模块具有标准化的引脚排列。但是，这些模块的引脚排列与VCM不同。我研究了其他基于Tegra的单板计算机模块，但没有发现任何相似之处。使用了不同的连接器，外部存储器和外围设备。我没有发现任何有意义的东西。几则新闻报道（包括https://electrek.co/2017/09/26/tesla-intel-power-infotainment-system/）报告说，特斯拉正在将基于Nvidia的平台更改为英特尔。这个新板子叫做“戈登湖”，看上去很像Nvidia VCM：

连接器是相同的，而安装布置看起来却有所不同，尤其是在使用散热器板时。和以前一样，如果不输入NDA，将无法获得数据表。

为了进一步进行逆向，我从CID和IC中取出了VCM进行检查：

这些是在CID的VCM上看到的主要组件：

IC中的VCM非常相似：

两个VCM的引脚输出是相同的，电源和接地在相同的引脚上，已由示波器确认。不希望从特斯拉直接测试VCM，因为存在损坏CID或IC或使之积压的风险。这可能会使汽车无法使用，并需要花费3,000到10,000英镑在特斯拉进行维修。

为此，我从二手IC获得了第三个VCM。该测试与测试中IC中的VCM相同，但RAM减少了50％。IC本身是不同的型号。我进行了安全测试：

从逆向中获得的信息不多。

第1阶段和第2阶段的引导程序，内核以及其他与引导相关的数据包含在64MB NOR闪存中，并且其中的大多数数据都通过主要/恢复机制进行备份，以允许设备引导至恢复模式。

文件系统的其余部分位于8GiByte NAND闪存中。大多数文件存储在压缩的只读文件系统（squashfs）中，一小部分存储在读/写文件系统（ext4）中。这很常见，并且（大多数）不可更改的文件（例如系统二进制文件）占用少量闪存，而设置和日志的存储未压缩。

0x05 以太网交换机

内置的以太网交换机通过Marvell 88E6061将VCM连接到车辆的其余部分，此五端口10/100交换机支持VLAN。使用串行接口SMI进行配置。CID启动时，将配置以太网交换机。逻辑分析仪可以嗅探SMI命令。我无法确定它们是由VCM还是由网关处理器发送的，使用多个VLAN将流量与各个组件隔离开来。

SMI没有安全功能，例如完整性保护，它信任所有信号，这意味着可以篡改或修改通信。可以以这种方式修改VLAN配置，从而有可能在系统中创建新路由。交换机旁边是5个LED，指示以太网端口上的链接/流量，LQFP包装可轻松访问信号。

0x06 网关

使用飞思卡尔SPC5668GVMG，这是一个基于PowerPC的微控制器，具有2MB闪存和512KB RAM，完整的数据表可用。

具有CAN收发器的网关。在CAN网关中经常发现类似的设备，网关连接到CAN总线和以太网交换机，关上的固件是FreeRTOS，这是一种轻量级的实时操作系统（RTOS），可用于多种汽车用途。

0x07 蜂窝调制解调器

Sierra AirPrime AR8552是常见选择。它安装在子板上，紧邻GPS接收器模块，ublox LEA-6R-0-002和加速度计：

在内部，AR8552使用Qualcomm MDM6200 SoC。这些通常运行一个称为Legato的嵌入式Linux发行版。USB用于蜂窝调制解调器和VCM相互通信。

VCM不包含SIM卡，这与以前记录的美国Tesla调制解调器不同。而是将其安装在远程吊舱中，并通过线路将其连接到CID，因此可以在不删除CID的情况下访问和更改SIM卡。这可能是由于欧盟竞争法所致，以确保特斯拉可以使用多个移动网络：

在这种情况下，SIM卡是O2。我无法确定SIM卡是否随车辆一起提供或是否已被更换，SIM卡没有感兴趣的数据，例如SMS消息。调制解调器与EE SIM可以配合使用。

车辆中的大多数TCU不允许用户访问和可交换的SIM卡。嵌入式或不可访问的SIMS正在成为常态。尽管对特斯拉进行了进一步检查，但我并未发现在CID的VCM上运行的任何跟踪或eCall功能。表明这些安全保护功能按照其他车辆中的TCU直接在蜂窝调制解调器上运行。

要从Sierra Wireless AR8522模块中恢复固件而不造成损坏是非常困难的，因为它是一个紧密包装的BGA模块，其中包含许多BGA芯片，所有这些芯片都包含在焊接屏蔽下。

0x08 Wi-Fi模块

CID采用面朝下安装的Parrot Wi-Fi和蓝牙模块。我们无法确认具体型号，因为无法将其从主板上卸载，之前拆卸的CID显示了Parrot FC6050W，VCM和Parrot模块通过USB进行通信。

0x09 SD存储卡

CID主板的顶部是两个插槽式SD卡。CID顶部的插槽允许访问连接到VCM并具有映射数据的16GB microSD卡：

必须分离CID才能访问4GB的普通SD卡。它连接到网关，并在固件更新期间用于暂存文件，在逆向过程中，它们都扩展到了CID之外，以便在汽车行驶时可以轻松访问它们。

两张卡都没有看到完整性保护或加密。

0x10 其他组件

CID上与安全性不太相关的其他组件：

· ADI公司的ADSP-21489 DSP芯片，可能用于音频播放和录制。LQFP封装连接到外部串行闪存芯片

· Altera Cyclone IV EP4CE40F23A7N FPGA已连接到两个ISSI RAM芯片和一个用于bitteam的串行闪存芯片（本质上是FPGA固件）。这可能允许VCM与用于显示显示器和触摸面板进行接口。

0x11 外置USB

CID的背面有两个USB端口，既接受媒体设备，又在UI中显示它们。我尝试了USB外设，即以太网适配器和键盘：

· 与基于Linux的IVI一样，USB以太网适配器可以枚举，但没有起作用。我看不到任何TCP / IP通信。

· 枚举的键盘不起作用

0x12 内部USB

CID主板上只有一个USB端口连接到VCM。之前的研究（https://blog.lookout.com/hacking-a-tesla）发现，此漏洞可用于访问Tegra恢复模式（RCM），它不能被禁用。仍然受到安全保护，这意味着必须在接受命令之前对其进行签名。

该引信Gelée漏洞是在RCM bootloader的恶意USB数据包可以绕过安全检测，我与发现此漏洞的研究人员确认，该漏洞很可能存在于Tesla中VCM使用的早期Tegra SoC上。由于存在使VCM无法操作的风险，我决定不尝试利用此漏洞。

0x13 以太网端口

在CID上，使用专用的汽车连接器公开了两个以太网端口。以前是完全打开的，一个是专用的诊断连接，现在，这是通过专有的handler来保护的，并且没有已知的漏洞。特斯拉服务器通过VPN连接向CID发送“seed”。

CID和IC通过另一个以太网连接器链接。以太网交换机可以拦截该流量并嗅探流量，该区域中的所有漏洞现已被修复。在特斯拉汽车具有自动驾驶仪的地方，诊断以太网连接器被重新调整了用途，并具有诊断端口。

0x14 常规诊断连接器

还有两个以上的常规诊断连接器。OBD-II端口可访问CAN总线1和6，有一个特殊的诊断端口，可访问CAN总线2、3、4和6，以及K-Line总线专门用于HVAC。没有观察到隔离或访问控制的迹象，如果有人可以访问此端口，他们可以嗅探并发送任意CAN流量。

0x15 JTAG串口

各种嵌入式设备都可以恢复固件，并受到调试协议JTAG的攻击。JTAG功能存在于CID和IC的多个设备中。在物理JTAG连接方面，CID和IC主板上都安装了多个10pin接头连接器，它们可能是JTAG连接，因为它们都在微控制器或存储设备附近：

有几种方法可以确定引脚排列：

1. 爆破测试JTAG（“ JTAGulating”），可能产生误报并损坏电路板。

2. 如果可以访问引脚并且提供数据手册，则对其中一个器件上已知JTAG引脚的连续性测试是安全的。

唯一具有可访问引脚和JTAG的封装是Analog Device ADSP-21489，其余均为BGA。可以确定JTAG连接器的引脚排列，因为可以使用数据表和引脚排列。我订购了特定类型的连接器，制作了线路，并使用了各种JTAG适配器和逻辑分析仪来确定是否已启用安全措施。

我尝试了JTAG命令，但CID和IC上的VCM没有响应，我认为由于SoC保险丝熔断，很可能会阻止访问。使用MPC56xx系列提供的“检查”功能，JTAG ID会引起网关处理器的响应。使用64位密码保护，我尝试使用默认值FEEDFACECAFEBEEF也失败了，可以使用其他方法获得固件。

JTAG ID引起了ADSP-21489的响应，但似乎正在使用64位密码保护。此专有保护方案需要特定的JTAG适配器，这将花费约1200英镑，并且可能仅确认无法访问，我认为不太可能造成任何直接的安全风险。

JTAG Secure禁止访问Altera Cyclone IV FPGA，没有已知的安全问题。我没有对Parrot Wi-Fi板进行检查，因为没有可用的数据表，并且对安全性的影响很小，很高兴看到所有JTAG访问均已关闭，因为许多其他系统都是允许访问的。

本文翻译自：https://www.pentestpartners.com/security-blog/reverse-engineering-tesla-hardware/如若转载，请注明原文地址：