I dagens bilar implementeras allt fler inbyggda funktioner både i form av kommunikation och underhållning. Dessa funktioner tillför självklart mycket positivt men vad som inte alltid pratas om är vilka säkerhetsrisker de också medför då de kräver fokus av användaren ofta både visuellt, manuellt och kognitivt. Under bilkörning bör fokus från föraren allt som oftast ligga på vägen och därför gäller det att designa infotainment-system, det vill säga inbyggda funktioner som till exempel radio och GPS, som kräver så lite som möjligt från föraren. Denna studie testar ett nytt sätt att interagera med inbyggda funktioner under bilkörning genom att använda en ögonstyrd prototyp av ett infotainment-system för att se om man kan se snabb och intuitiv användning på detta sätt. Testet utförs i simulatormiljö och jämför två oberoende grupper med olika mycket inlärning om det aktuella systemet. Testdeltagaren fick under bilkörning i simulatorn utföra fyra olika uppgifter med det ögonstyrda infotainment-systemet. Efter testning analyserades hur lång tid varje uppgift sammanlagt krävde att deltagaren tittade bort från vägen samt hur långa varje ögonkast var. Resultatet visar på att det testade interaktionssättet fungerar tillfredsställande när funktionerna kräver förhållandevis lite tankeverksamhet och enkel interaktion. Man kan också se signifikanta skillnader mellan deltagare som har fått lära sig systemet jämfört med deltagare som inte fått någon inlärning om systemet. Detta skiljde sig i hur tidskrävande uppgifterna var för lite mer tankekrävande uppgifter.

This paper explores how touch gestures with the help of audio feedback can be used to make touch screens easy to use and possible to interact with eyes-free in an in-vehicle context. Prototypes will be created and usability tested in order to investigate how the gestures and feedback performs in the context. These results will be discussed and analyzed and transformed into a few design principles that should be considered when designing gestures for use in an in-vehicle context.

With a more than ever increasing demand to interconnect smartphones with infotainment systems, Android Auto has risen in popularity with its services used in modern vehicles worldwide. However, as users progressively connect their smartphones to in-vehicle infotainment systems, the opportunity for malicious actors to endanger and access private data of Android Auto users advances as well. The goal with this thesis is to determine how secure Android Auto is for road use. The main research question is to figure out if Android Auto is susceptible to attacks that exploit certain vulnerabilities in the Android operating system. The research question was answered by creating several proof-of-concept attacks on Android Auto using an emulated infotainment system with mobile devices. An investigation was also conducted regarding the application’s communication channel between the mobile device and infotainment display. Results of this thesis demonstrate that several attacks are substantially severe to endanger drivers on the road. There is a great risk of successful exploits when running Android Auto locally on the phone without a connection to the infotainment system, and a lesser risk when connected to the infotainment system. Intercepting communication in the USB channel revealed an encryption algorithm whose version has published exploits and can be cracked to potentially exploit Android Auto. / I takt med en evigt ökande efterfrågan på att sammankoppla smarttelefoner med infotainmentsystem, har allt fler börjat använda Android Auto i sina fordon världen över. En bieffekt av att allt fler sammankopplar sina mobiler till infotainmentsystem, är att det leder till fler möjligheter för illvilliga parter att stjäla privat data och sätta Android Autoanvändares liv i fara. Målet med denna avhandling är att fastställa hur säkert Android Auto är i avseende till vägsäkerhet. Den huvudsakliga forskningsfrågan är att lista ut om Android Auto kan attackeras av attacker som utnyttjar sårbarheter i Android operativsystemet. Forskningsfrågan besvarades genom att skapa flertal konceptattacker mot Android Auto användandes av ett emulerat infotainmentsystem och mobiltelefoner. En utredning utfördes även gällande applikationens kommunikationskanal mellan telefonen och infotainmentskärmen. Resultatet från denna avhandling demonstrerade att många attacker är tillräckligt allvarliga för att äventyra trafikanternas säkerhet. Det finns en avsevärd risk för framgångsrika attacker när Android Auto körs lokalt på telefonen utan en USB koppling till infotainmentsystemet, och en liten risk när telefonen är kopplad till infotainmentsystemet. Avlyssning och uppfångning av kommunikationen i USB kanalen visade att en krypteringsalgoritm vars version har existerande sårbarheter kan avkrypteras och utnyttjas för att potentiellt attackera Android Auto.

Tillämpningen av pekskärmar i fordon har de senaste åren ökat i takt med att den tekniska utvecklingen går framåt, samtidigt som användandet av handhållna smartphones förbjudits då det anses vara för riskfyllt vid bilkörning. För att inte föraren ska rikta sin uppmärksamhet för mycket mot bilens infotainmentskärm istället för vägen är det viktigt att minska den kognitiva belastning som ställs på föraren. Genom att använda ett gränssnitt framtaget baserat påkognitionsvetenskapliga teorier och jämföra det mot ett gränssnitt baserat på dagens infotainmentsystem som i studien går under namnet designkursgränssnittet, undersöker denna observationsstudie om ett kognitionsvetenskapligt gränssnitt kan minska tiden då föraren tittar bort från vägen. Hypotesen är att det kognitionsvetenskapliga gränssnittet kommer minska tiden som föraren tittar bort från vägen jämfört med designkursgränssnittet. Denna studie har totalt 10 deltagare (5 män och 5 kvinnor) som fick utföra 8 olika uppgifter på vardera gränssnitt medan de skulle ha koll på vägen som presenterades på en dator framför dem, samt svara på en semistrukturerad intervju innan testen och efter vardera test. Både ljud och video spelades in genom programmet Camtasia för att kunna registrera deltagarnas ögonrörelser samt svar på intervjuerna. Resultaten av denna studie pekar på att ett infotainmentsystem för bilar baserat på kognitionsvetenskap kan minska tiden en förare tittar bort från vägen. Vidare forskning kan undersöka ifall fler eller andra kognitiva teorier kan bidra till att minska tiden som en förare tittar på infotainmentskärmen, eller med andra metoder såsom en bilkörnings-simulator eller en eye tracker. / The integration of touch screens in vehicles has increased in recent years as the technological development progresses. At the same time the use of handheld smartphones has been banned as it is considered too risky whilst driving. It is important to reduce the cognitive load placed on the driver so that the driver does not focus too much on the car’s infotainment screen insteadof the road. This observation study investigates whether a cognitive science interface can reduce the time spent looking away from the road by using an interface based on cognitivescience theories and comparing it to an interface based on today’s infotainment systems, whichin the study is referred to as ”the design course interface”. The hypothesis is that the cognitive science interface will reduce time the driver looks away from the road compared to the design course interface. This study has a total of 10 participants (5 men and 5 women) who had to perform 8 different tasks on each interface and answer a semi-structured interview before the tests and after each test. Both audio and video were recorded using the program Camtasia inorder to register the participants’ eye movements and interview answers. The results of this study indicate that an infotainment system based on cognitive science can reduce the time a driver looks away from the road. Further research can investigate wether other cognitive science theories can contribute to reduce the time, or try other methods such as a simulator or an eye tracker.

Vi har undersökt hur grafisk formgivning och design kan påverka den interaktionstid som krävs av förare, när de framför en bil utrustad med ett underhållningssystem samtidigt som de ska justera ett antal funktioner. Denna teknik är något som vuxit fram inom fordonsbranschen som en del av den pågående globala digitalisering vi ser. Tidigare forskning har uppmärksammat att tekniken presenterar möjliga faror för trafiksäkerheten, men att de undersökningar som gjorts inte är tillräckliga för att till exempel innebära ny lagstiftning. Tidigare forskning anser vi också vara bristfällig eftersom få eller inga studier genomförts på allmänna vägar och uteslutande genom bilens egna standardutrustade underhållningssystem. Dessutom finns det i Sverige förbud mot att använda mobiltelefon under körning, i de fall det blir ett störningsmoment, och i samband med att föraren håller den i handen. Vi ansåg därför att det skulle vara intressant att undersöka hur grafiska användargränssnitt, genom informatik och med hänseende till interaktions- och informationsdesign, kan påverka sättet förare interagerar med underhållningssystemet. Vi har valt att i uppsatsen använda en kvalitativ metod som innefattar både observations- och intervjustudie. Vår primärdata består av data insamlad från båda metoderna och där dessa analyseras utifrån teorier inom området för human-computer interaction (HCI) som är tvärvetenskapligt och berör aspekter och teorier för hur människan interagerar och upplever ett modernt användargränssnitt. Vi har kommit fram till att interaktionsdesign har en viktig roll som påverkar alla aspekter inom HCI och där man tydligt kan se att bra design har en stor fördel gällande användarupplevelse och tillfredsställelse. Testbilen i undersökningen har emellertid smarta funktioner och ett användargränssnitt i modern design, men där interaktionen på många sätt är lidande. Ett exempel är att vissa funktioner kräver flera navigeringssteg- och navigeringsval för användaren. Vår slutsats är därför att principer inom HCI, tillämpade på ett korrekt sätt, positivt förstärker den totala användarupplevelsen och kan dramatiskt minska interaktionstiden. En annan slutsats är också att minskad interaktionstid gynnar de mål en användare har för varje användargränssnitt men som i vår kontext i förlängningen kan kopplas till trafiksäkerhet. / We have investigated how graphical design can affect the interaction time required of users, when they drive a car equipped with an infotainment system, while adjusting a number of functions. This technology has emerged in the automotive industry as part of the ongoing global digitalisation we are experiencing. Previous research has drawn attention to the fact that the technology presents possible dangers to road safety, and previous studies performed show that they are insufficient to e.g. entail new legislation. We also consider previous research to be deficient because few or no studies have been carried out on public roads and exclusively through the car's own standard-equipped infotainment system. In addition, there exists a law against using a mobile phone in Sweden while driving, in any circumstance where they cause disturbance, and due to drivers holding it in their hand. We therefore considered it interesting to investigate how these user interfaces, in terms of interaction design, can affect the way drivers interact with the infotainment system. We have chosen to use a qualitative method in the essay that includes both observation and interview study. Our primary data consists of data collected from these two methods and are then analyzed, based on theories in the field of human-computer interface (HCI) that are interdisciplinary, and refer to aspects and theories of how humans interact and experience a modern user interface. We have come to the conclusion that interaction design has an important role that affects all aspects within HCI and where you can clearly see that good design has a great advantage in terms of user experience and satisfaction. However, the test car in the survey has smart features and a user interface in a modern design, but where the interaction is suffering in many ways. An example is that some functions require several navigation step and navigation options. Our conclusion is therefore that principles within HCI, applied correctly, positively enhance the overall user experience and can dramatically reduce interaction time. Another conclusion is also that reduced interaction time benefits the goals a user has for each user interface, but which in our context can be extended and linked to traffic safety. Note that the essay is written using Swedish as language of choice.

Today’s car development is progressing rapidly, and new car models are constantly being produced. These new vehicles are adapted to today’s digital society and all its needs. An important issue is how well security is involved in this technological development. With all these successes, there are also possible vulnerabilities. Thus, the cybersecurity aspect is a crucial part in the development of modern vehicles due to possible exploitation that have taken place and can take place in the future. The main problem researched within this thesis was to investigate the safety of Volvo’s Vehicle Infotainment System (IV). To analyze such a complex system, a threat model was created by gathering necessary data, inspecting a physical rig sent by the manufacturer, and receiving feedback from industry experts. Furthermore, several attack simulations were performed on the threat model, generating several attack paths and probabilistic graphs that were analyzed. This work resulted in a threat model that represented the physical IV. The model included identifications of interesting entry points from which an attacker can start different attacks. After investigation, the Bluetooth network and the operating system of the Infotainment Head Unit (IHU) were both chosen as entry points for the attack simulations. The attack simulations made on the model were tested in different scenarios because this resulted in a more comprehensive outcome. The results of the attack simulations were that in comparison to a low- security scenario, the high-security cases decreased the success rate of compromising the targeted asset. However, enabling every possible defenses, there were no attack paths generated, but the results showed that an attacker still can perform other sorts of attacks. It is concluded that if one assumes that the threat model within this work is somewhat identical to the physical IV, there is a possibility of exploiting vulnerabilities if not all defenses are enabled for all components. These results are sought to increase the relevancy of the cybersecurity aspects within the vehicle industry, especially on infotainment systems. / Dagens bilutveckling går snabbt framåt och nya bilmodeller produceras ständigt. Dessa nya fordon är anpassade till dagens digitala samhälle och alla dess behov. En viktig fråga är hur väl säkerheten är involverad i denna tekniska utveckling. Med alla dessa framgångar finns det också möjliga sårbarheter. Därför är cybersäkerhetsaspekten en viktig del i utvecklingen av moderna fordon på grund av möjliga utnyttjanden som har skett och kan ske i framtiden. Huvudproblemet som undersöktes inom ramen för denna avhandling var att undersöka säkerheten hos Volvos infotainmentsystem. För att analysera ett så komplext system skapades en hotmodell genom att samla in nödvändig data, inspektera en fysisk rigg som skickats av tillverkaren och få feedback från branschexperter. Dessutom utfördes flera attacksimuleringar på hotmodellen, vilket genererade flera attackvägar och probabilistiska grafer som analyserades. Detta arbete resulterade i en hotmodell som representerade det fysiska infotainmentsystemet. Modellen innehöll identifieringar av intressanta ingångspunkter från vilka en angripare kan starta olika attacker. Efter undersökning valdes Bluetooth-nätverket och operativsystemet för IHU som ingångspunkter för attacksimuleringarna. De angreppssimuleringar som gjordes på modellen testades i olika scenarier eftersom detta gav ett mer omfattande resultat. Resultaten av angreppssimuleringarna var att i jämförelse med ett scenario med låg säkerhet, minskade högsäkerhetsfallet framgångsfrekvensen för att lyckas med attacken. Om alla tänkbara försvarsmekanismer aktiverades genererades inga angreppsvägar, men resultaten visade att en angripare fortfarande kan utföra andra typer av angrepp. Slutsatsen är att om man antar att hotmodellen inom detta arbete är något identisk med den fysiska infotainmentsystemet, finns det en möjlighet att utnyttja sårbarheter om inte alla försvar är aktiverade för alla komponenter. Dessa resultat syftar till att öka relevansen av cybersäkerhetsaspekterna inom fordonsindustrin, särskilt när det gäller infotainmentsystem.

With the growing demand for smart and luxurious vehicles, the automotive industry has moved toward developing technologies to enhance the in-vehicle user experience. As a result, most vehicles today have a so-called In-Vehicle Infotainment (IVI) system, or simply an infotainment system, which provides a combination of information and entertainment in one system. IVI systems are used to control, for instance, the audio, navigation, and air conditioning in vehicles. Increasingly more IVI systems are also connected to the internet which has enabled features such as web browsers and third-party apps on them. This raises questions concerning the cybersecurity of IVI systems. As more vehicles are connected to the internet, it increases the risk of vehicles getting hacked. Previous research has shown that it is possible to take control of an entire vehicle by hacking the IVI system. In this thesis, penetration testing was conducted on an IVI system included on a rig from Volvo Cars to find potential vulnerabilities in the system. To the best of the author’s knowledge, this is the first paper describing penetration tests performed on a greater attack surface of the Android Automotive operating system used by the IVI system than previous research which only focused on the attack surface of third-party apps. Moreover, threat modeling was performed by employing the threat analysis and risk assessment part of the ISO/SAE 21434: Road vehicles — Cybersecurity engineering. This has not yet been done in the research area of security of IVI systems as far as the author knows. The results from the various penetration tests show that no major vulnerabilities were discovered in the IVI system. However, several findings were made in the thesis where the main one was that multiple content providers, managing access to storage (e.g., relational databases) in Android, were found to be exported by Android apps on the IVI system, and that some of these were vulnerable to SQL injection. This vulnerability of some of the content providers was exploited but did not lead to any collection of private information. For future work, penetration testing of the cellular interface of the IVI system is suggested. / Med en ökad efterfrågan för smarta och lyxiga fordon så har fordonsindustrin behövt utveckla teknologier som förbättrar användarupplevelsen i fordon. Ett resultat av detta är att de flesta fordon idag har ett så kallat infotainmentsystem vilket kombinerar information och underhållning i ett system. Infotainmentsystem används till exempel för att styra ljudet, navigationen och luftkonditioneringen i fordon. Fler infotainmentsystem börjar också bli uppkopplade mot internet som möjliggör för användare att surfa på internet och ladda ner tredjepartsappar. Detta väcker frågor beträffande cybersäkerheten hos dessa. I takt med att fler fordon blir uppkopplade mot internet så ökar det risken för att fordon blir hackade. Tidigare forskning har visat att det är möjligt att ta kontroll över ett helt fordon genom att hacka infotainmentsystemet. I detta examensarbete har penetrationstestning utförts på ett infotainmentsystem som var inkluderad på en rigg från Volvo Personvagnar för att hitta potentiella säkerhetsbrister i infotainmentsystemet. Till författarens bästa vetskap är denna rapport den första som beskriver om penetrationstester utförda på en större attackyta av operativsystemet Android Automotive som används av infotainmentsystemet än tidigare forskning som bara har fokuserat på tredjepartsappar som attackyta. Hotmodellering har också utförts i examensarbetet enligt ett avsnitt kallad hotanalys och riskbedömning i ISO/SAE 21434: Vägfordon — Process och metod för cybersäkerhet. Detta har ännu inte gjorts inom forskningsområdet säkerhet för infotainmentsystem så vitt författaren känner till. Resultaten från de olika penetrationstesterna visar att inga allvarliga säkerhetsbrister hittades i infotainmentsystemet. Dock gjordes flera upptäckter under examensarbetet där den mest väsentliga var att ett flertal innehållsleverantörer, som hanterar åtkomst till lagring (t.ex. relationsdatabaser) i Android, var exporterade från Android appar på infotainmentsystemet, och att några av dem var sårbara till SQL-injektioner. Denna sårbarhet hos vissa innehållsleverantörer utnyttjades men ledde inte till någon insamling av privat information. Ett förslag för framtida arbeten är att utföra penetrationstestning på det mobila gränssnittet hos infotainmentsystemet.

The 85th percentile off-road glances while performing three tasks on an in-vehicle system while driving in a simulator was investigated. The tasks were a radio task, a telephone task and a sound settings task which were performed at three occasions each. The distribution of 85th percentile off-road glance durations for each subject and task showed that durations differed between individuals rather than between tasks. It also turned out that durations longer than 2.00 seconds were not rare and 2 of 16 subjects had durations longer than 2.00 seconds in the radio task. Even though the distribution showed small differences between tasks on an individual level, differences on a group level were found between the tasks. A tendency of a learning effect was found, which implied a decrease in 85th percentile off-road glance durations as the tasks were performed at several occasions. A tendency of a floor effect in 85th percentile off-road glance durations, when the subjects are familiarized with tasks, was also found. Performance on a computerized trail-making test, measuring ability of visual search, motor speed and mental flexibility, was found not to be related with 85th percentile off-road glance durations.