SHE（Secure Hardware Extensions）
SHE（Secure Hardware Extensions）
1. 术语
- ECU：车载控制器（内部包含信息安全模块/SHE相关模块）。
- OEM网站/平台：用于生成/管理密钥更新数据（M1M3）并核对回执（M4M5）。
- 诊断工具：如 Canoe、同星 Master、周立功等，通过诊断服务（RID）把数据下发到 ECU 并读取 ECU 响应。
- UID：芯片唯一标识。
- SHE ID：目标密钥槽 ID（要更新哪个 key slot）。
- AuthID：授权密钥槽 ID（使用哪个授权 key 对更新请求进行认证）。
- CID：计数器/更新计数（用于防重放、版本控制；更新完成后 OEM 侧自增）。
- FID：功能属性集合（控制 key 的保护与用途策略）。
- Kauth：授权密钥（用于派生 K1/K2，对更新请求加密/认证）。
- Knew：待更新的新密钥材料（用于派生 K3/K4，验证 ECU 回执）。
2. FID：功能属性（6类）
SHE 标准对FID 定义 6 种功能属性，用于约束密钥的可更新性、可用性以及在特定运行状态下的操作权限。
| 属性名 | 中文含义 | 置 1 后效果（来自SHE.md） | 典型目的/影响 |
|---|---|---|---|
WRITE_PROTECTION | 写保护 | 一旦置 1，该密钥无法改变，且不可逆 | 防止密钥被再次更新/覆盖 |
BOOT_PROTECTION | 启动保护 | 一旦置 1，若安全启动发现 MAC 值不匹配，则不可对该属性的 KEY 进行操作 | 启动完整性不通过时冻结关键密钥操作 |
DEBUG_PROTECTION | 调试保护/调试锁定位 | 一旦置 1，若芯片处于调试状态，即不可对相应的 KEY 进行操作 | 防止调试态下进行敏感密钥操作 |
KEY_USAGE | 用途限制（MAC vs 加解密） | 置 1：该密钥只能作为 MAC 的生成或校验；置 0：用于加解密 | 约束 key 的用途域 |
WILDCARD | 通配符保护 | 置 1：必须使用真实芯片 UID 更新密钥；置 0：可使用特定值更新 | 是否允许“非真实UID/通配UID”方式更新 |
CMAC_USAGE | CMAC用途限制（仅校验） | 置 1：该密钥只能用于 MAC 校验，不能用于生成 MAC | 将密钥限定为验证侧用途 |
3. 生成 M1 ~ M5（SHE Key Update 消息族）
将 M1~M5 用于“密钥更新与验证”。其中：
- M1/M2/M3：外部（如 OEM 平台）生成，下发给 ECU，用于发起密钥更新请求。
- M4/M5：ECU 内部安全模块生成并返回，用于外部验证更新结果/回执。
3.1 M1~M5 总体格式汇总图
3.2 M1：标识与路由信息
M1 就是简单的消息拼接，会用到：
UIDSHE ID：要更新的密钥槽 IDAuthID：授权 key 的密钥槽 ID
用途理解：M1 告诉 ECU “这次更新操作针对哪个 key slot，并由哪个授权 key slot 来认证”。
3.3 M2：携带待更新内容的加密块（CBC）
SHE.md描述的 M2 生成逻辑如下（按步骤复述并结构化）：
拼接 256 bits 数据
- 使用
CID、FID和KEY - 中间按标准要求“补 0”填充
- 使用
派生 K1
- 使用
AES-Miyaguchi-Preneel（AES-MP）压缩算法与 KDF 机制 - 文档原文强调：
K1 = KDF(Kauth | KEY_UPDATE_ENC_C)- 标准中的 KDF 定义：
KDF(K, C) = AES-MP(K | C)
KEY_UPDATE_ENC_C：SHE 规范定义常数（用于密钥派生域分离）
- 使用
使用 K1 对拼接数据做 CBC 加密
IV = 0- 输出得到
M2
3.4 M3：对 (M1|M2) 的认证（CMAC）
SHE.md描述：
派生
K2：K2 = KDF(Kauth | KEY_UPDATE_MAC_C)
计算
CMAC：- 使用
K2对(M1 | M2)进行CMAC计算 - 输出得到
M3
- 使用
3.5 M4 / M5：ECU 回执（用于验证）
SHE.md说明：M4 和 M5 主要用于验证。
3.5.1 M4：结构与生成
- 结构：
M4 = M1 | M4*
M4*的计算会用到K3：K3 = KDF(Knew | KEY_UPDATE_ENC_C)
- 然后使用
K3对图中黄框内数据进行ECB加密
3.5.2 M5：对 M4 的认证（CMAC）
- 派生
K4：K4 = KDF(Knew | KEY_UPDATE_MAC_C)
- 然后使用
K4对M4进行CMAC计算，得到M5
备注：具体内容参考 `AUTOSAR_FO_TR_SecureHardwareExtensions.pdf
4. SHE 密钥更新流程（端到端）
给出的流程示意：
4.1 流程步骤
登录 OEM 网站，申请生成
M1/M2/M3- 参数一般与
ECU_ID绑定，便于后台维护与追踪。
- 参数一般与
从 OEM 网站下载生成的
M1/M2/M3- 在同一
ECU_ID下，每个 KEY都会有一份对应参数/数据。
- 在同一
使用诊断工具通过诊断服务
RID将M1/M2/M3更新到 ECU 中- 诊断工具示例：Canoe、同星 Master、周立功等。
根据
RID的响应信息，记录 ECU 内部信息安全模块生成的M4/M5- ECU 在内部完成：验证请求 → 执行更新 → 形成回执数据。
在诊断工具中检查
M4/M5是否符合预期- 用于现场确认 ECU 返回数据是否正确。
将
M4/M5上传到 OEM 网站，进行信息核对- 用于后台审计/一致性验证。
OEM 后台核实完成后，将
CID自增（便于下次生成）- 支撑后续更新及防重放/版本推进。
预期 - 用于现场确认 ECU 返回数据是否正确。
- 支撑后续更新及防重放/版本推进。
将
M4/M5上传到 OEM 网站，进行信息核对- 用于后台审计/一致性验证。
OEM 后台核实完成后，将
CID自增（便于下次生成）- 支撑后续更新及防重放/版本推进。