软件定义的飞行网络
当飞行器离开地面进入低空空域,它便不再仅仅是一个机械装置,而是一个高度互联的数字化终端。现代低空飞行器不仅依赖于精密的空气动力学设计,更依赖于复杂的软硬件系统来维持飞行姿态、执行任务指令以及与地面进行数据交互 。在这个架构中,网络通信协议构成了飞行器的神经系统,承载着遥测数据、控制指令以及感知信息的传输。随着系统复杂性的指数级增加,软件代码量急剧膨胀,这意味着潜在的缺陷和安全漏洞也在同步增加 。在这个软件定义的飞行网络中,任何一个微小的协议实现错误,都可能在特定的电磁环境或数据输入下被触发,从而引发不可预知的系统行为。
异构协议下的安全盲区
在实际的低空应用场景中,通信环境远比传统互联网复杂。安全团队面临着前所未有的挑战:
首先是协议栈的异构性与复杂性。一架飞行器内部可能同时运行着用于飞控部件互联的 CAN 总线协议,用于近场通信的蓝牙或 Wi-Fi 协议,以及用于长距离回传的 TCP/IP 协议族或卫星通信协议 。这种多协议混合的架构,使得攻击面不再局限于单一入口,攻击者可能利用任何一个协议接口的解析漏洞进行渗透。
其次是私有协议的广泛使用与"黑盒"困境。为了满足低空通信对低延迟和高可靠性的特殊需求,许多厂商会在标准协议基础上进行修改,或者直接开发私有通信协议。这些非标协议往往缺乏公开的规范文档,传统的安全扫描工具难以理解其报文结构,无法进行有效的深度检测,导致这些核心链路长期处于"黑盒"状态,潜伏着大量的0day漏洞。
最后是极高的容错门槛。与地面互联网服务不同,低空飞行器的协议栈一旦在空中发生缓冲区溢出或死锁崩溃,后果往往是不可逆的物理坠毁。因此,如何在产品发布前挖掘出那些在极端或异常输入下才会触发的深层漏洞,成为了行业亟待解决的难题。
协议模糊测试:挖掘"未知的未知"
为了应对上述挑战,模糊测试(Fuzzing)技术逐渐将成为航空安全领域的标准配置。
模糊测试的核心逻辑在于"破坏"。它通过自动化地向目标系统(如飞控计算机的通信接口)注入随机的、异常的、非预期的输入数据,模拟黑客可能发起的各种恶意攻击行为。这种方法的独特之处在于,它不仅能验证系统对正常指令的响应,更能揭示传统测试方法难以捕捉的边界情况和异常处理逻辑缺陷。通过模拟成千上万种畸形报文,模糊测试能够有效地发现缓冲区溢出、整数错误、资源耗尽等潜在漏洞,从而在攻击者发现之前修复这些"未知的未知",显著提升系统的健壮性。
Wisdom:低空协议安全的实战利器
针对协议安全的特殊需求,中科数测推出了 Wisdom 通讯协议安全及兼容性设计验证平台。作为领跑国内的自定义协议模糊测试工具,Wisdom 通过独特的技术架构,为低空通信安全提供了一站式的解决方案。
1. 全栈协议覆盖:从总线到无线
Wisdom 内置了 200 多种协议的数据模型与发包器,能够覆盖低空飞行器的全链路通信需求。
机载内部: 支持 CAN-bus、UDS 等总线协议,保障核心飞控网络的内部通信安全。
无线链路: 深度支持 Wi-Fi (2.4G/5G) 及蓝牙(经典/低功耗)协议栈,覆盖 L2CAP、HCI、GATT 等底层协议,有效防范近源无线攻击。
网络通信: 完整支持 TCP/IP 协议族(IPv4/IPv6、TCP、UDP、ICMP)以及各类应用层协议(HTTP、FTP、MQTT 等),确保地空数据链路的可靠性。
****串口通信协议:****支持无人机硬件接口 USB 、Type-C、RS232、JATG等硬件串口协议接口漏洞挖掘。
2. 可视化建模:破解私有协议难题
针对低空领域大量的私有协议,Wisdom 提供了强大的可视化自定义功能。测试人员无需编写复杂的代码,通过图形化界面即可对私有协议的数据结构进行建模。系统支持定义字段类型、默认值、约束条件,并能配置校验和(Checksum)、哈希(Hash)、加密/解密等高级处理逻辑。这种灵活的建模能力,使得 Wisdom 能够快速适应不同厂商的私有技术栈。

3. 智能变异与状态机监控:精准定位漏洞
Wisdom 内置了 200多种变异算法,包括位翻转、边界值分析、整数溢出诱导等,能够生成海量的高质量测试用例。更重要的是,针对 Wi-Fi、蓝牙等具有复杂状态交互的协议,Wisdom 引入了状态机设计功能。用户可以定义协议的状态流转(如连接、认证、传输),并将监控器嵌入到状态流程中。

系统配备了 ICMP 监控、内存监控、进程监控以及 SSH/ADB 监控等多种探针。一旦测试导致目标系统崩溃或异常,Wisdom 能立刻锁定触发漏洞的具体报文和状态,并支持"漏洞回放"功能,帮助开发人员快速复现和修复问题。

未来,低空领域的竞争将不仅仅是载荷与航程的较量,更是通信安全与系统鲁棒性的比拼。中数测始终秉承持续创新的使命,致力于成为全球领先的低空和商业航天网络安全产品解决方案商。Wisdom平台将继续拓展在卫星通信、芯片安全等前沿领域的应用,以全面、深度的协议模糊测试能力,为低空经济构筑隐形的安全护盾。让我们以更严苛的标准审视每一行代码,让每一次起飞都充满信心,安全抵达数字化未来的彼岸。