给汽车做“压力测试”:车载Fuzz测试如何成为智能汽车的“安全试金石”

当汽车变得越来越智能,安全意识和技术手段也必须同步升级。

想象这样一个场景:你正驾驶一辆智能网联汽车在高速公路上行驶,一切看起来都很正常。忽然之间,车载中控屏幕黑屏,转速表指针开始异常摆动,车辆甚至出现莫名的降速反应。听起来像是电影里的桥段,但事实上,这正是安全研究人员在实验室环境中,通过一种叫作Fuzz测试(模糊测试)的技术,为车辆“人为制造”的极端情况。

那么,这种名字听起来并不直观的测试方法究竟是什么?它又为什么会被视为智能汽车安全体系中的一块“试金石”?

 
Fuzz测试

一、Fuzz测试:黑客的“破门锤”,工程师的“探雷器”
从本质上看,Fuzz测试是一种高度自动化的软件压力测试手段。

它的逻辑并不复杂:不断向目标系统输入大量随机、异常或边界数据,观察系统在极端条件下是否会出现崩溃、失效或异常行为。系统“扛不住”的地方,往往就是潜在的安全漏洞。

正因如此,Fuzz测试在不同人手中,扮演着截然不同的角色。对于黑客而言,它更像是一把不断试探系统防线的“破门锤”,通过异常数据组合,寻找能够触发系统错误的入口,从而实施攻击。在安全工程师眼中,这同样是一件利器,只不过用途恰恰相反:在产品交付之前,主动模拟攻击者的手段,提前把漏洞找出来、补上去。

2018年,考文垂大学与HORIBAMIRA的一项实验,就直观展示了Fuzz测试在汽车领域的“破坏力”。研究人员编写程序,通过车载OBD接口,持续向CAN总线——也就是汽车的“中枢神经系统”——注入随机数据。结果几乎立刻显现:仪表盘故障灯接连亮起,警告音不断响起,转速表指针无规律摆动,中控屏甚至反复显示“crash”字样。更严重的是,其中一个仪表模块在测试结束后无法正常恢复,只能通过断电重启才能重新工作。

 
Fuzz测试

二、为什么汽车尤其需要Fuzz测试
如果说Fuzz测试在传统软件领域已经是常规手段,那么在汽车身上,它几乎变成了一种“刚需”。

首先,是汽车形态本身的变化
现代智能汽车早已不再是单纯的机械产品,而是一个高度复杂的“轮子上的超级计算机”。一辆车的代码量往往超过上亿行,分布在几十甚至上百个嵌入式控制器中。系统越复杂,隐藏问题和安全漏洞出现的概率就越高。

其次,是汽车内部网络的先天不足
车内各控制器主要依靠CAN总线通信。这套通信机制诞生于上世纪80年代,设计目标是稳定、高效和可靠,却几乎没有考虑安全问题。它默认总线上的信息都是可信的,就像一栋没有上锁的建筑,只要进入其中,就可以向各个房间“发号施令”。

最后,是与外部世界连接带来的风险
随着车联网、自动驾驶的发展,汽车通过蓝牙、Wi-Fi、4G/5G与外界建立起越来越多的连接通道。这些接口,相当于给原本封闭的车内网络打开了一扇扇“对外窗口”。一旦攻击者通过这些入口进入车内网络,就可能像前述实验那样,对车辆系统进行干扰甚至控制。

 
Fuzz测试

三、给汽车做Fuzz测试,难在哪
尽管意义明确,但真正把Fuzz测试用在汽车上,并不是一件轻松的事。

首先,是“物理伤害”的风险
给手机App做Fuzz测试,最坏的结果也不过是程序闪退。但汽车不同,测试过程中一旦触发极端异常,轻则导致ECU无法恢复,重则可能造成硬件损坏,维修成本高昂。这使得测试本身就需要极为谨慎。

其次,是组合空间的爆炸式增长
标准的CAN数据帧只有8个字节,看似不多,但其可能的数据组合数量却极其庞大。即便每秒测试1000种组合,完整遍历一次也需要超过一天半;一旦字节数增加,所需时间便呈指数级上升。完全依赖随机测试,效率并不理想。

还有一个更棘手的问题:如何判断“异常”
在纯软件系统中,程序崩溃往往一目了然。但汽车是典型的信息物理系统(Cyber-PhysicalSystem)。仪表指针轻微抖动、制动距离略有变化,这些现象是否应被视为安全问题?如何自动化判断并记录?这正是业内所说的“测试预言问题”,也是当前研究中的难点之一。

回头看2018年的那项研究,它不仅敲响了警钟,也为行业指明了方向。传统Fuzz测试更像是一种“地毯式轰炸”,虽然有效,却成本高、效率低。未来的发展方向,正在向更有针对性的“精准测试”演进。

一是AI的引入:通过AI技术(如DCGAN),学习车辆正常通信行为,再生成“表面正常、内含异常”的高质量测试数据,可以显著提升测试效率和覆盖深度。

二是风险优先的测试策略:结合ISO/SAE21434等汽车安全标准,将测试资源优先投入到刹车、转向等高风险系统上,而非平均分配,从而提高安全收益。

三是全生命周期的安全集成:不再把Fuzz测试看作开发后期的“补救措施”,而是贯穿从零部件开发到整车集成的全过程,在更早阶段发现问题、解决问题。

 
Fuzz测试

Fuzz测试,更像是一位严格的“安全教练”。在汽车正式上路之前,它通过极端方式逼迫系统暴露弱点,帮助车辆“强身健体”。2018年实验中亮起的故障灯和不断闪现的“crash”提示,并不是终点,而是智能汽车安全进化的起点。

当汽车变得越来越智能,安全意识和技术手段也必须同步升级。只有通过Fuzz测试等不断演进的安全方法,智能汽车和自动驾驶的未来,才能真正建立在可靠与信任之上。

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