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建立蓝牙连接并不容易，Model X的蓝牙系统只有在更换电池时才会“唤醒”几秒钟。研究人员从特斯拉Model X回收网站（eBay）上购买修改过的BCM，发现该BCM具备发送蓝牙唤醒信号的功能，可以作为一个可连接的蓝牙设备，在以该设备为原点、半径高达5M的范围内向四周推送唤醒信号。
下图是随便找的eBay中BCM的销售信息
攻击者购买Tesla Model X的key fob，了解到算法是RSA以及具体算法，并分析出响应机制，生成伪造的配对密钥。
逆向特斯拉Model X钥匙，发现可以通过特斯拉Model X钥匙的BLE接口对BLE芯片上的软件(BLE的固件)进行远程更新。这种升级机制缺少必要的安全机制(比如数字签名)，无法防篡改以及身份验证等，因此攻击者可以通过无线方式破解密钥链，甚至完全控制它，进而获得有效的解锁信息，以便解锁汽车。
有了解锁汽车的功能，就可以连接到诊断接口，将修改过的钥匙链与汽车配对，从而拥有永久的访问权限，开走汽车。
基础知识
1、PKES:Passive Keyless Entry and Start汽车无钥匙进入与启动
特斯拉Model X钥匙与车机使用蓝牙低功耗(BLE)连接，车主可以接近车辆或按下按钮来自动解锁汽车。
本次故事里的研究人员所在的团队曾经完全逆向了Tesla Model S中使用的PKES系统，研究发现该系统使用的是过时的DST40专用加密算法，因此破解Tesla Model S中的PKES系统很可能为本次攻击提供很多经验基础。
2、挑战-响应协议
协议原理分析图（原创）
3、key Fob:密钥卡
4、VIN：Vehicle Identification Number，车辆识别码。
VIN码概述图
一般常见的位置是在：1、车辆前挡风玻璃的右下角、2、车辆防火墙上、3、B柱（前后门直接的立柱）铭牌上。
B柱示意图(1)
B柱示意图(2)
特斯拉X的识别码位于：
带有X标志的塑料盖下(机翼)——打开车门，轻轻拉起盖子，让它跳出夹子
汽车玻璃上
贴纸出现在左侧立柱上
出现在电脑中央的桌面上
出现在通过手机控制车辆的应用程序中
Tesla VIN Decoder
Tesla Module X 的VIN码示例图
5、OBDII Adapter:OBD(On Board Diagnostics车载自动诊断系统)接口
Tesla X OBDII Adapter示意图1
Tesla X OBDII Adapter示意图2
BCM车内控制电子元件的连线示意图
6、BCM：Body Control Module车身控制模块
BCM一般功能
7、CAN协议：Controller Area Network控制器局域网络
多主竞争式总线结构，广播通信。
通信缺乏加密和无访问控制机制
通信缺乏认证及消息校验机制，不能对攻击者伪造、篡改的异常消息进行识别和预警
8、CAN屏蔽地
8.1 隔离的目的
为了保证总线网络的通讯稳定性，通讯接口通常会做隔离，可以保护设备及人身安全避免高压危险、可以消除地电势差的影响、可以消除路影响、提高系统间的兼容性。
8.2 CAN屏蔽地的作用
用于隔离接口模块，隔离作用以及抵御电场的干扰。
设备（PoC）
是通过一个自制的设备实现的，该设备由廉价设备制成:一台树莓派电脑，带有CAN屏蔽低，一个改装过的钥匙链和一辆报废汽车上的ECU和一个LiPo电池。
设备（PoC）示意图
攻击过程
阅读说明：
攻击者的BCM称为“攻击者BCM”
Tesla Model X汽车中的BCM称为“车机BCM”
攻击者组装的设备中含有的key fob称为“攻击者key fob”
车主的key fob称为“攻击者key fob”
“攻击主板”组装了树莓派电脑（称“攻击电脑”）、CAN屏蔽地、攻击者key fob、攻击者BCM、LiPo电池
攻击系统：手机（充当显示器）+ 攻击主板
攻击者使用到的python文件称“攻击代码”
攻击者逆向key fob时生成的RSA配对密钥称“恶意密钥”
RSA1 是车机BCM生成的RSA密钥对，车机BCM 自存 RSA1私钥 ，对外分享 RSA1公钥
RSA2 是 攻击系统生成的RSA密钥对，攻击系统 自存 RSA2私钥，对外分享RSA2公钥
用户口令和用户配对口令是一对，用户口令存储于 攻击系统，用户配对口令存储于车机系统
第一阶段：
蓝牙连接传输固件代码，固件更新，为下一阶段攻击者key fob伪装成车主key fob打开汽车车门做准备
①攻击者靠近车辆，肉眼获得VIN码
②以VIN码作为参数， 攻击电脑 执行代码，使得 攻击BCM 可以模拟 车机BCM 的行为发送蓝牙唤醒信号（车机BCM 的行为是：作为可连接的BLE设备不断向外推送蓝牙唤醒信号）
③攻击者5m以内靠近车主， 车主key fob 误以为 攻击者BCM 就是 车机BCM ， 攻击者BCM 通过低功耗蓝牙成功连接 车主key fob ，并且获得连接有效信息APPGITHASH、BLGITHASH、LFVERSION、HARDWAREID（验证过程中会用到的信息）
根据背景中介绍到：“逆向特斯拉Module X钥匙，发现可以通过特斯拉Module X钥匙的BLE接口对BLE芯片上的软件(BLE的固件)进行远程更新。”
APPGITHASH：key fob的固件版本信息
BLGITHASH：未知
LFVERSION：Lexus Future version(自我推理)
HARDWAREID：厂商定义的标识符
④攻击者30m以内推送恶意固件给目标钥匙扣，升级固件成功，获得 车主key fob 控制权，重新连接 车主key fob ，获得一次性认证解锁指令（包括全解锁、打开左机翼、打开右机翼，打开后备箱，关闭所有的指令）
一次性认证解锁指令的获得是一次性还是永久性，是需要执行代码获得还是连接自动获取与具体 攻击代码 有关，一次性是指用于认证解锁是一次性的。
BLE有最大支持距离和控制数据速率范围，此处的时间与距离取决于具体的传输速度与传输数据量
攻击者key fob 并没有完全伪装成 车主key fob （即并没有完全实现车主key fob的功能），因为之后的攻击过程中需要使用 攻击者BCM 模拟安全元件
第二阶段：
配对恶意密钥，使用恶意密钥开走汽车
①攻击者靠近车， 攻击主板 上的 攻击者key fob 自动连接 车机BCM
②使用刚刚获得的解锁指令，解锁车门、打开左机翼、打开右机翼、打开后备箱
③进入车门， 攻击者BCM 显示屏下方的OBDII接口连接车机系统
④运行代码向系统发送命令，发送VIN码将 攻击者BCM 接入车机CAN总线（由于没有CAN协议的身份伪造数据发送，推理该车的CAN总线接入无身份认证），看到”成功连接汽车，当前已成功配对的密钥信息“的打印输出，程序继续发送命令试图使用 恶意密钥（已生成的RSA配对密钥） 进行密钥配对
⑤车机BCM发出挑战，挑战是由AES算法生成的随机数和车机BCM的RSA1公钥。 攻击者key fob 缩短的RSA公钥
根据挑战响应协议，此处的挑战为一个随机数，但是该随机数是由AES算法生成并且使用了RSA加密，保证了传输可靠性（具体是进行身份验证和保证数据完整性）
⑥攻击者用RSA1私钥解密得到共享的AES密钥，进行一系列认证过程（如下）， 恶意密钥成功配对到车机系统。
【认证过程：
a.车机BCM 生成 明文随机数 ，使用 AES密钥 加密随机数和使之成为 密文随机数 ，使用 RSA1私钥 加密 AES密钥 使之成为 code1 （我把它自定义称为code）, 车机BCM 发送 密文随机数+code1+RSA1公钥给攻击系统 。
b.攻击系统 使用 RSA1公钥 解密 code1 得到 AES密钥 ，再使用 AES密钥 解密 密文随机数
得到 明文随机数
c.攻击系统 用 MD5算法 计算 用户口令和随机数 得到 hash1 ，使用 AES密钥 加密 hash1
使之称为 密文, 攻击系统使用 RSA2 私钥加密 AES密钥 使之成为 code2 ，攻击系统发送
RSA2公钥+code2+密文 给 车机BCM
d.车机BCM 使用 RSA2公钥 解密 code2 得到 AES密钥 ，也可能不解，直接使用刚刚生成的 AES密钥，因为是共享的；车机BCM 使用 AES密钥 解密 code2 得到 hash1 。车机BCM 使用
MD5算法 计算 本地的随机数和用户配对口令 得到 hash2。对比得到hash1=hash2(由于故事中认证成功，所以hash1=hash2)，配对成功。】
过程分析中的传输的内容自定义可能性很高，切莫纠结。
认证流程示意图（原创）
⑦攻击者发送CAN总线命令企图开车(这些命令模拟了安全元件行为)， 车机BCM 发出挑战， 攻击者key fob 认证向 车机BCM 回复响应，认证成功，车辆解锁，开走汽车。
漏洞总结
该部件存在问题：
固件更新缺少防篡改防伪造的数字签名，因此攻击者可以随意刷新固件，获得对钥匙链的完全控制
PKES被动无钥匙进入漏洞，具备PKES 系统的车辆，当车主的车钥匙靠近车辆时，车辆能检测和识别到射频信号，进而解锁车辆，进入车辆后，按下一键启动按钮即可启动开走车辆。
文章来源：
blog.csdn.net/VN520/article/details/132109002
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