Википедия

Обновление по воздуху

Обновление по воздуху или OTA-обновление (англ. Over-The-Air update), также известное как программирование по воздуху (англ. OTA programming)[1] — обновление встроенной системы, которое передается через беспроводную сеть, такую как Wi-Fi или мобильная сеть[2][3][4]. Такие встроенные системы включают мобильные телефоны, планшеты, приставки, автомобили и телекоммуникационное оборудование. OTA-обновления для автомобилей и устройств интернета вещей (IoT) также могут называться Firmware Over-The-Air (FOTA)[5][6]. OTA-обновления могут затрагивать различные компоненты устройства, включая операционную систему, приложения, настройки конфигурации или параметры, такие как ключи шифрования.

Старый Android-смартфон во время обновления прошивки по воздуху

Терминология

править

Термин OTA-обновление применяется исключительно к встроенным системам[4], а не к обычным компьютерам. До появления OTA-обновлений встроенные устройства можно было обновлять только путём прямого физического доступа (с помощью JTAG) или через проводное соединение (обычно через USB или последовательный порт).

Назначение

править

Передача обновлений по воздуху позволяет распространять их в более широких масштабах[7], снижает затраты на доставку обновлений и способствует их более быстрому принятию пользователями[источник не указан 34 дня].

Реализация

править

Поставщик обновлений может решать, разрешать ли пользователям отказываться от обновлений, а также может отключать некоторые функции на устройствах до установки обновления[8]. После установки обновления пользователь может не иметь возможности его откатить[источник не указан 34 дня].

OTA-обновления разрабатываются таким образом, чтобы быть максимально компактными, что снижает потребление энергии, нагрузку на сеть и требуемый объём памяти. Это достигается путем передачи только разницы между старой и новой версией прошивки, а не всей прошивки целиком. Разница между двумя версиями прошивки создается с помощью дифференциации данных[англ.], после чего конечному устройству передается так называемый delta-файл, который оно использует для обновления[9].

Отрасли применения

править

Смартфоны

править

На смартфонах, планшетах и других устройствах OTA-обновление представляет собой обновление прошивки или операционной системы, которое загружается через интернет. Ранее для обновления пользователям требовалось подключать устройства к компьютеру через USB. OTA-обновления могут добавлять новые функции, устранять уязвимости в безопасности или исправлять ошибки программного обеспечения.

Среди двух основных мобильных операционных систем поддержка OTA-обновлений в iOS появилась с версии iOS 5[10]. Обновления iOS распространяются исключительно компанией Apple, что обеспечивает их широкую доступность и высокую скорость распространения. Как правило, крупные обновления iOS устанавливаются на 60-70 % iPhone в течение нескольких месяцев после их выпуска[11][12][13].

OTA-обновления Android распространяются не напрямую Google, а производителями (например, Samsung) и операторами связи[14]. Это привело к проблеме фрагментации Android, когда пользователи получают обновления с задержками или вовсе остаются без них[12][13]. Фрагментация усложняла разработку сторонних приложений (из-за несовместимости версий ОС на разных устройствах)[15] и создавала угрозы безопасности, так как задерживала выпуск критически важных исправлений[16].

Google сократил проблему фрагментации с помощью нескольких инициатив:

  • Project Treble (2017) — позволил производителям выпускать обновления ОС без необходимости повторного тестирования драйверов для каждого обновления[14][17].
  • Project Mainline (2019) — позволил Google обновлять ключевые компоненты Android[17] и доставлять исправления безопасности[18] через Google Play Store, не требуя полного обновления ОС[17].

Проект Mainline значительно сократил роль посредников в процессе OTA-обновлений[19][18].

С версии Android 8.0 обновления OTA используют схему A/B-разделов, при которой обновление устанавливается в фоновом режиме на второй раздел (B), а при следующей перезагрузке устройство переключается на него, что значительно сократило время установки обновлений[20].

Автомобильная отрасль

править

Автомобили могут поддерживать OTA-обновления для своих мультимедийных систем, карт навигации, телематического блока управления[англ.] или электронных блоков управления (бортовых компьютеров, отвечающих за большинство функций автомобиля)[21]. В автомобилях именно телематический блок управления отвечает за загрузку и установку обновлений[4], которые передаются через мобильные сети, аналогично смартфонам. Во время установки OTA-обновления автомобиль нельзя эксплуатировать. Перед обновлением система проверяет подлинность пакета, а после завершения установки — целостность всех затронутых систем[21].

OTA-обновления предоставляют ряд преимуществ. Например, в прошлом компании Volkswagen пришлось отозвать 11 миллионов автомобилей для исправления ошибки в программном обеспечении системы контроля выбросов. Другие автопроизводители отзывали автомобили из-за ошибок в ПО, влияющих на работу тормозов или подушек безопасности, что требовало посещения сервисного центра. OTA-обновления позволяют избежать необходимости обращаться в дилерские центры, снижая затраты на гарантийное обслуживание и сокращая время простоя для клиентов. Кроме того, OTA-обновления позволяют быстрее развертывать новые функции и исправления ошибок, делая автомобили более конкурентоспособными и ускоряя внедрение улучшений. Например, OTA-обновления могут улучшить работу систем помощи водителю и повысить безопасность автомобиля[5][21].

Однако OTA-обновления также открывают новую уязвимость для хакеров, так как недостатки в системе обновлений могут позволить злоумышленникам удаленно захватить контроль над автомобилем. В прошлом уже обнаруживались подобные уязвимости, и многие автопроизводители внедрили программы раскрытия уязвимостей[21][22]. Потенциальные угрозы, связанные с OTA-обновлениями, включают подмену данных, манипуляцию с файлами (tampering), отказ в обслуживании, утечку информации и эскалацию привилегий. Например, хакер может прервать установку обновления (flashing fail), что может повредить систему автомобиля и привести к его некорректной работе. Другая угроза — установка произвольных прошивок (arbitrary flashings), когда хакер заставляет автомобиль загрузить вредоносное обновление[5].

Интернет вещей (IoT)

править

С развитием концепций беспроводных сенсорных сетей (англ. Wireless Sensor Networks) и интернета вещей (IoT), где сети состоят из сотен или тысяч узлов, OTA-обновления вышли на новый уровень. Впервые они стали применяться в нелицензируемых частотных диапазонах (868 МГц, 900 МГц, 2400 МГц) с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных, используя такие протоколы, как 802.15.4 и Zigbee[23].

Сенсорные узлы[англ.] часто расположены в удаленных или труднодоступных местах. Например, компания Libelium реализовала систему OTA-программирования для устройств Zigbee в беспроводных сенсорных сетях. Эта система позволяет обновлять прошивку без физического доступа к устройству, экономя время и деньги при необходимости перепрограммирования узлов[24].

Интернет-маршрутизаторы

править

OTA-обновления схожи с методами распространения прошивки, используемыми в других массовых потребительских устройствах[англ.], таких как кабельные модемы, которые используют TFTP для удаленного получения нового программного обеспечения, что сокращает время, затрачиваемое как владельцем устройства, так и конечным пользователем, на техническое обслуживание.

В беспроводных сетях также доступна технология удаленной настройки (англ. Over-the-Air Provisioning, OTAP), хотя по умолчанию она отключена по соображениям безопасности. Эта функция позволяет точке доступа (AP) автоматически обнаруживать IP-адрес своего контроллера. Если она включена, контроллер передает другим точкам доступа дополнительную информацию в пакетах управления радиоресурсами (англ. Radio Resource Management Packets, RRM), помогая новой точке доступа находить контроллер. Однако эти данные передаются в открытом виде, что делает их уязвимыми для перехвата, поэтому по умолчанию OTAP отключен.

Сотовые сети

править

Удаленное конфигурирование (англ. Over-the-Air Provisioning, OTAP) также применяется в сотовых сетях, позволяя операторам дистанционно настраивать мобильные телефоны (или мобильные станции, как их называют в индустрии) и обновлять параметры сети, хранящиеся на SIM-карте. Это может происходить в любое время, пока телефон включен. Синонимом OTAP является термин Over-the-Air Parameter Administration (OTAPA). OTA-настройка позволяет телефонам оставаться правильно сконфигурированными, когда оператор вносит изменения в сеть, а также обеспечивает корректные настройки для таких функций, как WAP (ранняя версия мобильного интернета), MMS и мобильные данные (которые требуют настройки Access Point Name, APN).

Похожий термин Over-the-Air Service Provisioning (OTASP) относится к первоначальному беспроводному программированию телефона, то есть его активации. Во время активации телефон получает параметры, такие как номер телефона, идентификационный номер мобильного устройства (англ. Mobile Identification Number, MIN) и системный идентификатор (англ. System ID), которые позволяют ему впервые подключиться к сотовой сети. OTASP также называют OTA-активацией или OTA-начальной настройкой (bootstrapping). Альтернативный метод — SIM-bootstrapping, когда телефон загружает настройки сети из SIM-карты. Однако у этого метода есть ограничения: настройки на SIM-карте могут устареть между моментом её производства и использованием, а некоторые устройства (например, промышленные модемы) вообще не используют SIM-карты[25][26].

Различные организации разработали стандарты для OTA-настройки. В 2001 году WAP Forum опубликовал стандарт WAP Client Provisioning, который позже был принят Open Mobile Alliance (OMA) и получил название OMA Client Provisioning (OMA CP). В рамках OMA CP телефоны получают «невидимые» SMS от оператора, содержащие конфигурационные параметры. Позднее появился стандарт OMA Device Management (OMA DM), который использует иной метод SMS-настройки — OMA Push. В этом случае «невидимое» SMS не содержит сами настройки, а только команду телефону (DM-клиенту) подключиться к DM-серверу (операторской платформе управления устройствами). После подключения сервер передает настройки телефону[26].

OTA-стандарты

править

Существует несколько стандартов, описывающих работу OTA-обновлений. Одним из первых был стандарт GSM 03.48[англ.]. В спецификации Zigbee также есть технология Zigbee Over-the-Air Upgrading Cluster, входящая в профиль Zigbee Smart Energy. Она обеспечивает независимый от производителя способ обновления прошивки устройств[27].

Похожие технологии

править

Обновление по воздуху похоже на методы доставки прошивок для пользовательской электроники[англ.], такими как кабельные модемы, использующие протокол TFTP для обновления прошивки[источник не указан 34 дня].

См. также

править

Примечания

править
  1. ↑ White, Elecia. Making Embedded Systems: Design Patterns for Great Software : [англ.]. — "O'Reilly Media, Inc.", November 2011. — P. 197. — ISBN 978-1-4493-0214-6.
  2. ↑ Definition of OTA (англ.). PCMag. Дата обращения: 1 апреля 2023.
  3. ↑ Definition of Over The Air (англ.). Gartner. Дата обращения: 1 апреля 2023.
  4. ↑ 1 2 3 Kathiresh, M. Automotive Embedded Systems: Key Technologies, Innovations, and Applications : [англ.] / M. Kathiresh, R. Neelaveni. — Springer Nature, 2021-04-24. — P. 94–95. — ISBN 978-3-030-59897-6.
  5. ↑ 1 2 3 Maglaras, Leandros. Cybersecurity Issues in Emerging Technologies : [англ.] / Leandros Maglaras, Ioanna Kantzavelou. — CRC Press (Taylor & Francis), 2021-10-14. — ISBN 9780367626174. — doi:10.1201/9781003109952.
  6. ↑ Rayes, Ammar. Internet of Things From Hype to Reality: The Road to Digitization : [англ.] / Ammar Rayes, Samer Salam. — Cham : Springer International Publishing, 2019. — ISBN 978-3-319-99515-1. — doi:10.1007/978-3-319-99516-8.
  7. ↑ What are OTA Updates? Mobility Connected. Дата обращения: 16 января 2024.
  8. ↑ Tusikov (Natasha). Regulation through “bricking”: private ordering in the “Internet of Things”. policyreview.info (18 июня 2019). Дата обращения: 30 апреля 2025.
  9. ↑ Kachman, Ondrej. Effective Over-the-Air Reprogramming for Low-Power Devices in Cyber-Physical Systems // Technological Innovation for Cyber-Physical Systems : [англ.] / Ondrej Kachman, Marcel Balaz. — Springer Cham, 2016. — ISBN 978-3-319-31164-7. — doi:10.1007/978-3-319-31165-4.
  10. ↑ Savov, Vlad. Apple's iOS 5: all the details (амер. англ.). Engadget (6 июня 2011). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  11. ↑ Rossignol, Joe. Apple Reveals How Many iPhones and iPads Are Running iOS 16 and iPadOS 16 (англ.). MacRumors. Дата обращения: 2 апреля 2023.
  12. ↑ 1 2 Mearian, Lucas. Apple: iOS 15 now installed on more than 60% of all iPhones (англ.). Computerworld (21 января 2022). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  13. ↑ 1 2 Evans, Jonny. Fragmented Android drives big dev to Apple (англ.). Computerworld (31 мая 2013). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  14. ↑ 1 2 Amadeo, Ron. Google's "Project Treble" solves one of Android's many update roadblocks (амер. англ.). Ars Technica (12 мая 2017). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  15. ↑ What is Android fragmentation, and can Google fix it? (англ.). Android Authority (5 сентября 2016).
  16. ↑ Nguyen-Vu, Long; Ahn, Jinung; Jung, Souhwan (2019-11-01). Android Fragmentation in Malware Detection. Computers & Security. 87: 101573. doi:10.1016/j.cose.2019.101573.
  17. ↑ 1 2 3 Amadeo, Ron. Android at I/O 2019: The Project Mainline update system and other highlights (амер. англ.). Ars Technica (22 мая 2019). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  18. ↑ 1 2 Siddiqui, Aamir. Everything you need to know about Android's Project Mainline (англ.). XDA Developers (10 октября 2020). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  19. ↑ Amadeo, Ron. Android 11—The Ars Technica Review (амер. англ.). Ars Technica (23 сентября 2020). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  20. ↑ Amadeo, Ron. Android 8.0's "streaming OS updates" will work even if your phone is full (амер. англ.). Ars Technica (7 августа 2017). Дата обращения: 2 апреля 2023.
  21. ↑ 1 2 3 4 Halder, Subir; Ghosal, Amrita; Conti, Mauro (4 сентября 2020). Secure over-the-air software updates in connected vehicles: A survey. Computer Networks (англ.). 178: 107343. doi:10.1016/j.comnet.2020.107343. ISSN 1389-1286.
  22. ↑ Gitlin, Jonathan M. Hackers discover that vulnerabilities are rife in the auto industry (амер. англ.). Ars Technica (11 января 2023).
  23. ↑ Marcos Yarza; Gascón, David; Alberto Bielsa; Félix Genicio. Over the Air programming with 802.15.4 and ZigBee - OTA. www.Libelium.com. Libelium (9 мая 2011). Дата обращения: 28 мая 2012.
  24. ↑ Libelium.com 50 Sensor applications for a smarter world. Get inspired! www.Libelium.com. Libelium (2 мая 2012). Дата обращения: 28 мая 2012.
  25. ↑ Snyder, Randall A. Wireless Telecommunications Networking with ANSI-41 : [англ.] / Randall A. Snyder, Michael D. Gallagher. — McGraw Hill Professional, 2001-04-05. — P. 374–376. — ISBN 978-0-07-138358-5.
  26. ↑ 1 2 Brenner, Michael. The Open Mobile Alliance: Delivering Service Enablers for Next-Generation Applications : [англ.] / Michael Brenner, Musa Unmehopa. — John Wiley & Sons, 2008-02-28. — P. 273–279. — ISBN 978-0-470-51918-9.
  27. ↑ The ZigBee Alliance. ZigBee Cluster Library Specification (англ.) // ZigBee Alliance. — 2019. — 14 January.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Обновление_по_воздуху&oldid=145949126