论文部分内容阅读
摘 要:现有的CAN总线异常检测为一般采用更改汽车网关的軟硬件设计,成本较高;且针对网联汽车的检测方法,计算量大,实现困难。重放攻击能破坏认证的正确性,基于信息熵的CAN总线检测方法可以依据它对汽车总线进行检测。
关键词:CAN总线;信息熵;信息检测
1 研究背景
随着汽车智能化程度越来越高,汽车电控系统也越来越复杂,使得ECU的控制任务量越来越大,电子控制单元与外界的信息交互也越来越频繁,更多的电子设备需要通过CAN总线与汽车内部网络和外部网络连接。但是汽车网络安全跟我们生活息息相关,现有汽车网络缺乏一定的网络防护手段,需要进行加强网络检测。信息熵是一种基于大数据的汽车CAN总线异常检测方法,可以通过数据对比,检测出汽车是否有信息安全隐患,因此研究适合车载总线网络的基于信息熵的CAN总线网络异常检测防护技术迫在眉睫。
2 基于信息熵的CAN总线异常检测
这种检测方法包括以下步骤:建立基线样本库;采集待测CAN总线报文并对报文数据进行预处理;之后依据程序和公式对信息熵值和相对距离进行计算;将计算得到的熵值和相对距离与基线数据库进行对比分析,检测是否出现异常。通过信息熵和相对距离的变化趋势来检测当前CAN总线网络中是否出现异常,本发明能够检测车载CAN总线重放等攻击,检测精准,易于工程实现,见图1、图2。
3 检测步骤
一种基于信息熵的CAN总线异常检测方法,包括以下步骤:
步骤一.建立基线样本库;
步骤二.采集待测CAN总线报文并对报文数据进行数据预处理;
步骤三.对处理后的报文数据进行信息熵值计算、相对距离计算;
步骤四.将计算得到的熵值和相对距离与基线数据库进行对比分析,检测是否出现异常。
上述步骤一的具体步骤包括:
1-1)采集模拟真实环境下的CAN总线网络中的报文作为原始数据;
1-2)对原始数据进行预处理,统计出单位时间内报文流量、报文自信息;
1-3)对预处理后的数据进行熵值确定、阈值确定和相对距离确定;
1-4)得到基线样本库。
同时所述步骤1-3)中,熵值确定的具体步骤包括:
令E表示为T时间内出现的n种不同标识符的CAN报文消息集合,其中E={ε1,ε2,…,εn},{C1,C2,…,Cn}为T时间内出现的n种不同标识符的CAN报文的发送周期;
所述步骤四中,通过信息熵和相对距离的变化趋势来判断是否出现异常。具体判断方法包括依据Ⅰ:当CAN总线系统信息熵增加,判断在原始报文基础上,CAN总线中出现新的报文消息,CAN总线异常。具体判断方法包括依据Ⅱ:当相对距离得到正值的变化趋势,判断CAN总线中出现被重放的报文消息;当得到负值的变化趋势,判断该消息的重放消失;当相对距离不变时,判断该消息没有被重放。
4 结论
通过正常车载CAN总线网络,得到正常的报文数据库,即基线样本库,与被测CAN总线数据进行对比,判断检测数据是否正常;在检测时,巧妙地利用了CAN总线异常时信息熵和相对距离的变化规律,与待检的车辆的车载总线数据进行对比,计算当前总线网络的信息熵和相对距离,通过信息熵和相对距离的变化趋势来检测当前CAN总线网络中是否出现异常,本发明具体地能够检测车载CAN重放等攻击,并且达到预期检测效果,检测准确度高。
基金课题:株洲市社科研究课题:企业视角下五年制大专生心理行为偏差及其矫正研究(NO. ZZSK19100)
参考文献:
[1]田大新闫慧文,王从毓.车联网中车载网络安全研究[J].移动通信,2019,43(11):40-46.
[2]盛铭,陈凌珊.一种基于时间序列的CAN总线异常检测方法[J].上海工程技术大学学报,2019,33(03):237-242.
[3]潘琪,谭劲,范明月.基于报警网关的CAN总线传输异常检测方法[J].中国计量大学学报,2019,30(02):150-157.
[4]关亚东. 车内CAN总线入侵检测算法研究[D].哈尔滨工业大学,2019.
[5]张会林. 车载CAN总线网络的异常检测技术研究[D].西安电子科技大学,2019.
[6]田一嵋. 智能汽车网络漏洞检测技术的研究与实现[D].电子科技大学,2019.
[7]彭晶. 网联汽车CAN总线信息安全与检测技术研究[D].天津理工大学,2019.
[8]孙怀荣,李天博.基于决策树的车载CAN总线异常检测技术研究[J].科技通报,2018,34(05):167-171.
[9]吴玲云,秦贵和,于赫.基于随机森林的车载CAN总线异常检测方法[J].吉林大学学报(理学版),2018,56(03):663-668.
关键词:CAN总线;信息熵;信息检测
1 研究背景
随着汽车智能化程度越来越高,汽车电控系统也越来越复杂,使得ECU的控制任务量越来越大,电子控制单元与外界的信息交互也越来越频繁,更多的电子设备需要通过CAN总线与汽车内部网络和外部网络连接。但是汽车网络安全跟我们生活息息相关,现有汽车网络缺乏一定的网络防护手段,需要进行加强网络检测。信息熵是一种基于大数据的汽车CAN总线异常检测方法,可以通过数据对比,检测出汽车是否有信息安全隐患,因此研究适合车载总线网络的基于信息熵的CAN总线网络异常检测防护技术迫在眉睫。
2 基于信息熵的CAN总线异常检测
这种检测方法包括以下步骤:建立基线样本库;采集待测CAN总线报文并对报文数据进行预处理;之后依据程序和公式对信息熵值和相对距离进行计算;将计算得到的熵值和相对距离与基线数据库进行对比分析,检测是否出现异常。通过信息熵和相对距离的变化趋势来检测当前CAN总线网络中是否出现异常,本发明能够检测车载CAN总线重放等攻击,检测精准,易于工程实现,见图1、图2。
3 检测步骤
一种基于信息熵的CAN总线异常检测方法,包括以下步骤:
步骤一.建立基线样本库;
步骤二.采集待测CAN总线报文并对报文数据进行数据预处理;
步骤三.对处理后的报文数据进行信息熵值计算、相对距离计算;
步骤四.将计算得到的熵值和相对距离与基线数据库进行对比分析,检测是否出现异常。
上述步骤一的具体步骤包括:
1-1)采集模拟真实环境下的CAN总线网络中的报文作为原始数据;
1-2)对原始数据进行预处理,统计出单位时间内报文流量、报文自信息;
1-3)对预处理后的数据进行熵值确定、阈值确定和相对距离确定;
1-4)得到基线样本库。
同时所述步骤1-3)中,熵值确定的具体步骤包括:
令E表示为T时间内出现的n种不同标识符的CAN报文消息集合,其中E={ε1,ε2,…,εn},{C1,C2,…,Cn}为T时间内出现的n种不同标识符的CAN报文的发送周期;
所述步骤四中,通过信息熵和相对距离的变化趋势来判断是否出现异常。具体判断方法包括依据Ⅰ:当CAN总线系统信息熵增加,判断在原始报文基础上,CAN总线中出现新的报文消息,CAN总线异常。具体判断方法包括依据Ⅱ:当相对距离得到正值的变化趋势,判断CAN总线中出现被重放的报文消息;当得到负值的变化趋势,判断该消息的重放消失;当相对距离不变时,判断该消息没有被重放。
4 结论
通过正常车载CAN总线网络,得到正常的报文数据库,即基线样本库,与被测CAN总线数据进行对比,判断检测数据是否正常;在检测时,巧妙地利用了CAN总线异常时信息熵和相对距离的变化规律,与待检的车辆的车载总线数据进行对比,计算当前总线网络的信息熵和相对距离,通过信息熵和相对距离的变化趋势来检测当前CAN总线网络中是否出现异常,本发明具体地能够检测车载CAN重放等攻击,并且达到预期检测效果,检测准确度高。
基金课题:株洲市社科研究课题:企业视角下五年制大专生心理行为偏差及其矫正研究(NO. ZZSK19100)
参考文献:
[1]田大新闫慧文,王从毓.车联网中车载网络安全研究[J].移动通信,2019,43(11):40-46.
[2]盛铭,陈凌珊.一种基于时间序列的CAN总线异常检测方法[J].上海工程技术大学学报,2019,33(03):237-242.
[3]潘琪,谭劲,范明月.基于报警网关的CAN总线传输异常检测方法[J].中国计量大学学报,2019,30(02):150-157.
[4]关亚东. 车内CAN总线入侵检测算法研究[D].哈尔滨工业大学,2019.
[5]张会林. 车载CAN总线网络的异常检测技术研究[D].西安电子科技大学,2019.
[6]田一嵋. 智能汽车网络漏洞检测技术的研究与实现[D].电子科技大学,2019.
[7]彭晶. 网联汽车CAN总线信息安全与检测技术研究[D].天津理工大学,2019.
[8]孙怀荣,李天博.基于决策树的车载CAN总线异常检测技术研究[J].科技通报,2018,34(05):167-171.
[9]吴玲云,秦贵和,于赫.基于随机森林的车载CAN总线异常检测方法[J].吉林大学学报(理学版),2018,56(03):663-668.