Xe tự hành hay còn gọi là xe không người lái, là phương tiện giao thông sử dụng công nghệ tiên tiến để tự điều hướng và vận hành mà không cần hoặc cần rất ít sự can thiệp của con người. Xe tự hành hoạt động dựa trên sự kết hợp của các thành phần sau:

Cảm biến: LIDAR, radar, camera và siêu âm để thu thập dữ liệu về môi trường xung quanh.

Hệ thống định vị: GPS và bản đồ số độ phân giải cao để xác định vị trí và lập kế hoạch lộ trình.

Trí tuệ nhân tạo: Các thuật toán học máy xử lý dữ liệu cảm biến, đưa ra quyết định như tăng tốc, phanh hoặc tránh chướng ngại vật.

Kết nối V2V: Giao tiếp với xe khác (Vehicle-to-Everything - V2V), cơ sở hạ tầng (Vehicle-to-infrastructure - V2I), đám mây hoặc thiết bị người đi bộ để tối ưu hóa giao thông.

Hệ thống điều khiển (Engine Control Unit - ECUs): Các đơn vị điều khiển điện tử quản lý các chức năng như lái, phanh và động cơ.

Hình 1. Các thành phần của xe tự hành

Xe tự hành được phân loại theo mức độ tự động hóa từ Cấp 0 (không tự động) đến Cấp 5 (tự động hoàn toàn) theo tiêu chuẩn SAE J3016. Hiện nay, các công ty như Tesla, Waymo, Cruise và Baidu đang dẫn đầu trong việc phát triển xe tự hành cấp 3-4. Riêng xe tự hành cấp 5 vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Xe tự hành có thể giúp giảm tai nạn giao thông do lỗi con người (chiếm hơn 90% tai nạn), cải thiện hiệu quả giao thông, tiết kiệm nhiên liệu và cung cấp phương tiện di chuyển cho người không thể lái xe (người khuyết tật, người cao tuổi). 

Hình 2. 6 cấp độ tự hành của xe tự hành

Xe tự hành hoạt động dựa trên sự kết hợp của các cảm biến, hệ thống định vị GPS, mạng kết nối V2X và các thuật toán AI để xử lý dữ liệu. Những thành phần này không chỉ giúp xe tự động điều hướng mà còn kết nối với cơ sở hạ tầng giao thông, các phương tiện khác và điện toán đám mây. Cùng với tiềm năng to lớn, xe tự hành cũng đối mặt với các nguy cơ nghiêm trọng về an toàn và bảo mật thông tin do sự phụ thuộc vào công nghệ kết nối và tự động hóa. Sự phức tạp và tính kết nối cao của xe tự hành cũng làm tăng nguy cơ bị tấn công mạng. 

Một cuộc tấn công mạng thành công có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, từ việc làm gián đoạn hoạt động của xe, đánh cắp dữ liệu cá nhân, đến việc gây tai nạn giao thông. Theo báo cáo của Upstream Security (Israel) năm 2024, số lượng các vụ tấn công mạng nhắm vào xe tự hành đã tăng 225% trong vòng 5 năm qua, trong đó xe tự hành là mục tiêu hấp dẫn do mức độ tự động hóa cao. Những mối đe dọa chính về an toàn thông tin mà xe tự hành phải đối mặt có thể kể đến:

Tấn công từ xa: Tin tặc có thể khai thác các lỗ hổng trong hệ thống kết nối không dây (Wi-Fi, 5G, Bluetooth) để giành quyền kiểm soát xe, thay đổi hành trình hoặc vô hiệu hóa các tính năng an toàn. Năm 2015, các nhà nghiên cứu đã tấn công Jeep Cherokee từ xa, điều khiển vô lăng và phanh qua hệ thống thông tin giải trí.

Thao túng cảm biến: Các cảm biến như LIDAR, radar hay camera có thể bị làm nhiễu hoặc giả mạo dữ liệu, khiến xe đưa ra quyết định sai lầm, ví dụ như không nhận diện được chướng ngại vật. Các thử nghiệm cho thấy GPS spoofing có thể khiến xe tự hành đi sai lộ trình, hoặc làm mù LIDAR bằng laser.

Đánh cắp dữ liệu: Xe tự hành thu thập một lượng lớn dữ liệu cá nhân (vị trí, thói quen lái xe, thông tin hành khách…). Nếu dữ liệu này bị rò rỉ, quyền riêng tư của người dùng sẽ bị xâm phạm. Báo cáo của ENISA (EU) năm 2021 đã cảnh báo về nguy cơ rò rỉ dữ liệu từ các hệ thống xe kết nối.

Tấn công vào chuỗi cung ứng: Các thành phần như phần mềm của xe có thể bị cài mã độc từ các nhà cung cấp do tin tặc tấn công chuỗi cung ứng. Điều này dẫn đến các lỗ hổng tồn tại trước khi xe được đưa vào sử dụng hoặc trong quá trình người dùng cập nhật từ nhà cung cấp.

Tấn công AI: Các thuật toán AI điều khiển xe có thể bị thao túng thông qua các kỹ thuật như tấn công đối kháng (adversarial attacks) làm sai lệch cách xe xử lý thông tin. Một nghiên cứu năm 2021 cho thấy, AI có thể bị đánh lừa khi biển báo giao thông bị dán nhãn giả mạo tinh vi.

Các biện pháp bảo mật cho xe tự hành

Để đối phó với những rủi ro trên, các nhà sản xuất xe, chính phủ và cộng đồng công nghệ cần phối hợp để xây dựng các biện pháp bảo mật toàn diện. Dưới đây là một số giải pháp chính:

Tăng cường mã hóa và xác thực: Áp dụng các giao thức mã hóa mạnh và xác thực đa yếu tố để bảo vệ dữ liệu truyền tải giữa xe và các hệ thống bên ngoài.

Cập nhật phần mềm thường xuyên: Các nhà sản xuất cần triển khai hệ thống cập nhật Over-The-Air (OTA) để vá các lỗ hổng bảo mật nhanh chóng, tương tự như cách các hãng công nghệ cập nhật điện thoại thông minh.

Phát triển hệ thống phát hiện xâm nhập: Các hãng sản xuất cần trang bị các hệ thống phát hiện xâm nhập trên xe để theo dõi và phát hiện các hành vi bất thường, từ đó ngăn chặn các cuộc tấn công trong thời gian thực.

Bảo vệ cảm biến và AI: Sử dụng các kỹ thuật như học máy đối kháng (Adversarial machine learning) để tăng khả năng chống chịu của AI trước các cuộc tấn công. Đồng thời, cần áp dụng các biện pháp chống nhiễu cho cảm biến.

Quy định và tiêu chuẩn chung: Các cơ quan quản lý cần ban hành các tiêu chuẩn an toàn thông tin bắt buộc cho xe tự hành (như ISO/SAE 21434), để đảm bảo tất cả các nhà sản xuất tuân thủ các yêu cầu bảo mật.

Đào tạo và nâng cao nhận thức: Người dùng cần được đào tạo nhận thức về an toàn thông tin để nhận biết và phòng tránh các mối đe dọa, chẳng hạn như tránh kết nối với các mạng Wi-Fi không an toàn.

Mặc dù đã có nhiều tiến bộ, việc đảm bảo an toàn thông tin cho xe tự hành vẫn đối mặt với một số thách thức lớn: (1) sự phức tạp của hệ thống xe tự hành khiến việc kiểm tra và bảo vệ mọi thành phần trở nên khó khăn; (2) các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, đòi hỏi các giải pháp bảo mật phải liên tục được cập nhật; (3) sự khác biệt trong quy định giữa các quốc gia có thể gây khó khăn cho việc triển khai các tiêu chuẩn bảo mật thống nhất. Tuy nhiên, tương lai của an toàn thông tin cho xe tự hành vẫn đầy hứa hẹn. Các công nghệ mới đang được nghiên cứu để tạo ra các phương thức giao tiếp an toàn hơn giữa các phương tiện. Ngoài ra, sự hợp tác giữa các công ty công nghệ, nhà sản xuất ô tô và chính phủ sẽ giúp xây dựng một hệ sinh thái giao thông an toàn và đáng tin cậy.

An toàn thông tin là một yếu tố then chốt để xe tự hành có thể được triển khai rộng rãi và được công chúng tin tưởng. Mặc dù các mối đe dọa mạng là không thể tránh khỏi, nhưng với các giải pháp công nghệ tiên tiến, quy định chặt chẽ và sự hợp tác toàn diện, ngành công nghiệp xe tự hành có thể vượt qua những thách thức này. Việc đảm bảo an toàn thông tin không chỉ bảo vệ người dùng mà còn là nền tảng để hiện thực hóa tương lai giao thông thông minh và bền vững.