车载网络异常检测技术研究
发布时间：2020-09-21 10:25
随着互联网、人工智能、云计算和大数据等技术的应用,智能网联汽车的发展为人们生活带来了各种便利,但也暴露出汽车容易被远程攻击、恶意控制的安全隐患,甚至存在入网车辆被大批量操控,造成重大社会事件的巨大风险。因此,针对目前智能网联汽车存在的安全隐患,探寻构建更适于车载网络的信息安全思维模式和异常检测模型已成为当前研究的焦点。然而,目前大部分异常检测模型的检测形式单一、可靠性不高且异常判决机制不完善,无法满足智能网联汽车安全防护的现实需要。因此,车载网络异常检测技术的研究具有非常重要的现实意义和研究价值。本文综合分析国内外智能网联汽车安全防护现状,解析车载网络通信机制与面临的信息安全威胁,归纳一般攻击方式对车载CAN网络的影响,提出车载网络异常检测模型,并详细设计CAN网络流量异常和数据异常检测器。最后在数据异常检测的基础上,提出完整的数据异常判决机制,为智能网联汽车的车载网络异常决策提供科学依据。主要研究成果如下:(1)针对多种入侵行为难以检测的问题,在分析车载网络安全威胁的基础上,统一描述了攻击行为对CAN网络产生的影响,提出了一个实用的车载网络异常检测模型,分别从时间域和数据域的角度对不同攻击行为造成的流量效应和数据效应进行分析。(2)针对攻击行为引起的流量效应,通过对CAN网络的流量特点分析,提出了基于SVDD的流量异常检测方法,分别从插入和删除数据包的角度来模拟流量异常,并验证该方法在不同时间检测窗口下的检测性能。另一方面,针对攻击行为引起的数据效应,通过对CAN网络的数据域分析,提出了基于HTM网络的数据异常检测方法,并对数据域篡改和重放进行模拟,实验证明该方法比其他已有的CAN网络的数据域异常检测方法(HMM模型和RNN模型)具有更好的检测效果。(3)由于对整个CAN网络数据序列异常判决存在不完善的问题,本文提出了一种基于组合得分的异常决策机制。在对数据域位、单个数据包和整个数据包序列逐级异常评分分析的基础上,进一步研判针对不同ID在不同检测模型下的最佳评分组合。并分别测试不同检测模型在最佳评分组合下,对不同ID的检测精确率、召回率和f_?评分,从而对整个车载网络的异常检测性能优化进行了探索。智能网联汽车安全是个新领域、新趋势,本文初步探索了适用于车载CAN网络的异常检测技术,对智能网联汽车的安全防护研究还有很多工作要做。
【学位单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.67;U495;TP309
【部分图文】：
第一章 绪论1 课题背景和意义当今世界，在互联网多模式发展和工业智能化趋势的背景下，传统制造业逐渐向造”转型升级。在此背景下，汽车产业在移动互联、大数据及云计算等技术的智能化、网联化发展的趋势愈发明显。智能网联汽车作为创新发展的新方向，业带入到多领域、大系统融合的高速发展时期，整车厂、零部件厂商、互联网在积极开展相关技术研发和产业布局，并不断推出互联智能汽车、自动驾驶汽汽车、车联网等概念和技术。2017 年 4 月，由工业和信息化部、国家发展和改、科技部印发的《汽车产业中长期发展规划》[1]更是将智能网联汽车作为汽车略目标之一。据普华永道[2]调查显示全球汽车市场能够在为终端消费者提供智车服务的过程中创造更大的价值，图 1-1 显示 2017 年将达到 525 亿美元，到 望达到 1559 亿美元，年均增长 24.3%。将可以预见，智能网联汽车在未来必车产业的转型升级与结构优化。
第二章 车载网络信息安全与异常检测概述第二章 车载网络信息安全与异常检测研究2.1 车载网络相关概念2.1.1 车载网络体系结构尽管在汽车上部署了许多其他总线协议，但从 2008 年开始，所有在美国销售的汽车都必须具有 CAN 总线结构。最终像宝马、福特、通用、本田和丰田等大多数主导汽车制造商逐渐转向 CAN 总线，因而成为目前汽车中最常见的总线架构。另外，现有的大多数车辆攻击都是基于 CAN 网络（即采用 CAN 总线技术的车载网络），因此本文中的车载网络主要是指 CAN 网络。
第二章 车载网络信息安全与异常检测概述通过 CAN 总线连接相互通信。即使它们部署在不同速度的总线上，CAN也可以 ECU 与其他 ECU 通信。 CAN 协议分析AN 是在二十世纪八十年代初由罗伯特·博世有限公司开发的[33]。由于其本，国际标准化组织（ISO）在 1993 年建立了 CAN 作为国际标准。每个 数据帧将消息传输到其他 ECU。在不同的 CAN 帧中有两种类型的标识符和普通标识符。标准标识符适用于 CAN 2.0A 协议，格式如图 2-2 所示符适用于 CAN 2.0B 协议，且 CAN 2.0B 与 CAN 2.0A 兼容。
本文编号：2823376
【学位单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.67;U495;TP309
【部分图文】：
第一章 绪论1 课题背景和意义当今世界，在互联网多模式发展和工业智能化趋势的背景下，传统制造业逐渐向造”转型升级。在此背景下，汽车产业在移动互联、大数据及云计算等技术的智能化、网联化发展的趋势愈发明显。智能网联汽车作为创新发展的新方向，业带入到多领域、大系统融合的高速发展时期，整车厂、零部件厂商、互联网在积极开展相关技术研发和产业布局，并不断推出互联智能汽车、自动驾驶汽汽车、车联网等概念和技术。2017 年 4 月，由工业和信息化部、国家发展和改、科技部印发的《汽车产业中长期发展规划》[1]更是将智能网联汽车作为汽车略目标之一。据普华永道[2]调查显示全球汽车市场能够在为终端消费者提供智车服务的过程中创造更大的价值，图 1-1 显示 2017 年将达到 525 亿美元，到 望达到 1559 亿美元，年均增长 24.3%。将可以预见，智能网联汽车在未来必车产业的转型升级与结构优化。
第二章 车载网络信息安全与异常检测概述第二章 车载网络信息安全与异常检测研究2.1 车载网络相关概念2.1.1 车载网络体系结构尽管在汽车上部署了许多其他总线协议，但从 2008 年开始，所有在美国销售的汽车都必须具有 CAN 总线结构。最终像宝马、福特、通用、本田和丰田等大多数主导汽车制造商逐渐转向 CAN 总线，因而成为目前汽车中最常见的总线架构。另外，现有的大多数车辆攻击都是基于 CAN 网络（即采用 CAN 总线技术的车载网络），因此本文中的车载网络主要是指 CAN 网络。
第二章 车载网络信息安全与异常检测概述通过 CAN 总线连接相互通信。即使它们部署在不同速度的总线上，CAN也可以 ECU 与其他 ECU 通信。 CAN 协议分析AN 是在二十世纪八十年代初由罗伯特·博世有限公司开发的[33]。由于其本，国际标准化组织（ISO）在 1993 年建立了 CAN 作为国际标准。每个 数据帧将消息传输到其他 ECU。在不同的 CAN 帧中有两种类型的标识符和普通标识符。标准标识符适用于 CAN 2.0A 协议，格式如图 2-2 所示符适用于 CAN 2.0B 协议，且 CAN 2.0B 与 CAN 2.0A 兼容。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 杨建军;;CAN总线技术在汽车中的应用[J];上海汽车;2007年06期
本文编号：2823376
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/2823376.html
