在当今科技主导的时代，信息安全与软件安全的重要性日益凸显，尤其是在汽车行业。随着汽车智能化和网联化水平不断提升，市场对高效的加密机制需求愈发迫切，以确保数据传输和通信的安全性。多年来，汽车产业采取了多种措施来加强车辆的信息安全防护。然而，当前行业普遍认识到，一旦黑客突破软件安全防线，所有防御体系都将形同虚设。攻击者可能借此瘫痪关键安全功能，严重威胁乘客及道路其他使用者的生命安全。因此，现代车辆设计必须兼顾信息安全与软件安全，因为缺乏软件安全基础，信息安全也将难以维系。
在构建现代车辆所需的软件安全架构中，真随机数生成器（TRNG）扮演着核心角色。TRNG用于生成高质量的随机数，是防范软件漏洞、保障数据完整性的关键工具。
为何TRNG在汽车行业中至关重要？
如今的联网自动驾驶汽车高度依赖内部和外部安全通信系统来执行各类关键任务。这些任务涵盖车内交互、车对车通信（V2V，即车辆之间共享路况与交通信息）、车对基础设施通信（V2I，车辆与交通信号灯、道路传感器等设施交换数据以优化交通效率和安全性），以及车对云通信（V2C，支持OTA升级、远程诊断与控制）。
然而，随着车辆连接能力的增强，潜在风险也随之上升。联网程度越高，黑客可利用的攻击入口就越多。若车辆通信系统遭遇未授权访问，可能导致隐私泄露，甚至被操控关键功能，危及人员生命安全。
在此背景下，TRNG成为信息安全与软件安全解决方案的核心组成部分，原因如下：
加密协议中的密钥生成： TRNG确保用于保护通信安全的加密密钥具备不可预测性，从而有效抵御攻击。这种特性对于维护车辆与外界数据交换的机密性和完整性至关重要。
身份验证机制： TRNG在生成认证令牌和验证码方面发挥重要作用，有助于识别网络设备身份，防止非法接入。
一次性随机数（nonce）与初始计数器值： 一次性随机数是唯一且不重复使用的数值，广泛应用于通信安全保障。某些加密模式依赖初始计数器值来确保每个数据块处理的唯一性。这两项要素对保持加密算法的安全性极为重要。
熵值提供： TRNG通过提供高熵值，助力开发出能够抵御复杂网络攻击的安全通信协议。例如，它为校验和和哈希函数生成随机数，防止数据篡改，维护完整性。
若缺少可靠的TRNG，车辆安全将面临重大隐患，甚至可能引发灾难性后果。
TRNG应遵循哪些标准？
多个国际机构制定了TRNG的设计规范与验证方法，以确保其能够抵抗各类攻击。其中美国国家标准与技术研究院（NIST）发布的系列标准具有广泛的行业影响力：
NIST SP 800-90A： 提供确定性随机位生成器（DRBG）的设计与实现指南，是加密应用中高质量随机数生成的基础。
NIST SP 800-90B： 重点在于评估随机数生成过程中所用熵源的质量，确保随机性足够强，并可用于验证DRBG种子熵的可靠性。
NIST SP 800-90c： 提出将DRBG与熵源结合形成非确定性随机位生成器（NRBG）的建议，确保生成的随机数既快速又安全，适用于各类加密操作。
此外，NIST还负责管理FIPS 140-3标准，规定了包括TRNG在内的加密模块安全要求，确保产品合规并通过认证。
其他重要标准还包括德国联邦信息安全局（BSI）发布的AIS 20/31指南，详细规定了物理和确定性随机数生成器的技术要求与评估方式。
符合上述标准的TRNG能够生成满足加密需求的高质量随机数，为安全通信提供坚实支撑。
汽车行业相关标准：ISO 26262与ISO/SAE 21434
在汽车领域设计TRNG时，还需遵循两个关键标准。一是ISO 26262，该标准专注于道路车辆电气与电子系统的功能安全，为整个生命周期提供指导，确保安全理念贯穿始终。
二是新近推出的ISO/SAE 21434，聚焦于汽车网络安全，定义了从开发到生产各阶段的网络安全风险管理要求，旨在提升整车网络防御能力。遵循这两个标准可确保TRNG不仅生成高质量随机数，同时满足汽车行业的严格安全与信息安全要求。
新思科技的解决方案
多年来，新思科技持续提供经过硅验证的数字TRNG方案。这些方案融合噪声源与调理电路，实现了自动种子初始化与持续熵输入。其噪声源不依赖特定工艺节点，可在不同制造工艺间灵活移植。
除领先的TRNG方案外，新思科技近期推出首款通过认证的独立汽车级TRNG IP，符合ISO 26262与ISO/SAE 21434标准。这一创新成果彰显了其在汽车安全领域的领导地位，也体现了其推动先进信息安全解决方案发展的决心。
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新思科技汽车用NIST TRNG总体结构示意图
该TRNG专为汽车系统设计，能无缝集成，生成加密所需高质量随机数。其设计强调安全性与合规性，成为汽车制造商的理想选择。
汽车TRNG所具备的信息安全与软件安全特性
新思科技汽车TRNG已获得ASIL B等级认证，具备抵御随机与系统故障的能力。这对于重视容错与可靠性的汽车应用至关重要。同时，该TRNG满足ISO 26262严格的流程与文档要求，在系统性故障方面达到最高安全等级——ASIL D。
为确保运行稳定，该TRNG集成了多项高级安全机制，包括冗余与故障恢复设计，即使发生局部故障，也能维持系统整体功能。具体特性如下：
接口奇偶校验总线保护： 数据传输中加入奇偶校验位，实现错误检测与纠正，保障数据完整性。
双轨警报机制： 监测两条独立路径，发现异常即触发警报，应对硬件故障或篡改行为。
缓冲器与寄存器奇偶校验保护： 对关键部件的数据进行奇偶校验，确保生成的随机数准确无误。
新思科技还提供完整的功能安全文档，如质量手册、DFMEA、安全手册、安全案例报告、DFA、ISO 26262评估报告与FMEDA分析报告。
此外，该TRNG亦符合ISO/SAE 21434网络安全流程要求，确保紧跟最新行业规范。其安全功能包括：
熵源监控： 实时监测熵源质量，确保随机性水平稳定，并及时识别任何下降趋势。
健康状态测试： 内置定期自检程序，确保TRNG运行参数始终处于正常范围。
自检逻辑机制： 自动验证生成随机数的正确性与完整性。
网络安全交付内容涵盖威胁模型、安全风险分析报告、网络安全案例报告及评估报告。
符合ISO/SAE 21434意味着该TRNG不仅满足安全标准，更符合现代汽车对网络安全的强制性要求。
结语
随着汽车行业的快速发展，对强大软件安全与信息安全机制的需求日益增长。新思科技推出的汽车级独立TRNG是一项突破性成果。凭借通过最高级别认证的TRNG，新思科技为汽车信息安全设立了新标杆。
该IP不仅保证高质量随机数输出，更全面符合ISO 26262与ISO/SAE 21434标准。其强大的安全特性、便捷集成能力与良好扩展性，使其成为保障联网自动驾驶汽车安全的关键基石。
总之，新思科技全新的汽车TRNG解决方案彰显了其在行业内的领先地位，也展现了其通过不断拓展的IP产品组合，助力提升汽车软件安全与信息安全水平的决心。随着车辆联网与自动化水平不断提高，可靠TRNG的重要性愈加突出。
