【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車(chē)的信息化、網(wǎng)聯(lián)化程度不斷提高。然而近年來(lái)頻繁發(fā)生的汽車(chē)信息安全事件表明,汽車(chē)面臨著嚴(yán)峻的信息安全問(wèn)題。攻擊者經(jīng)過(guò)多種途徑入侵汽車(chē)后,通過(guò)車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送惡意指令,從而控制汽車(chē)。CAN總線是使用最廣泛的車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)總線協(xié)議,負(fù)責(zé)傳輸車(chē)內(nèi)的控制指令、狀態(tài)信息。因此,對(duì)CAN總線的安全防護(hù)是保證車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全的核心。異常檢測(cè)作為網(wǎng)絡(luò)安全防御的重要手段,能以總線節(jié)點(diǎn)的形式嵌入到CAN總線中,在不影響總線通信的前提下,報(bào)告網(wǎng)絡(luò)中的異常行為,可以很好地適用于車(chē)載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。但研究發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有方案仍然存在以下不足:1)現(xiàn)有基于信息熵的異常檢測(cè)方案沒(méi)有考慮總線傳輸速率和非周期報(bào)文對(duì)熵值的影響,也沒(méi)有利用不同報(bào)文之間的聯(lián)系,導(dǎo)致了誤報(bào)的同時(shí)也無(wú)法確定異常報(bào)文的ID;2)惡意指令存儲(chǔ)在報(bào)文數(shù)據(jù)域,然而由于CAN總線通信矩陣保密的原因,現(xiàn)有方案對(duì)報(bào)文數(shù)據(jù)域的考慮較少,不能有效地檢測(cè)篡改攻擊,沒(méi)有對(duì)CAN總線的異常報(bào)文進(jìn)行細(xì)粒度的檢測(cè)和定位。針對(duì)CAN總線的安全問(wèn)題和現(xiàn)有方案的不足,本文根據(jù)CAN總線報(bào)文的不同特征,提出了相應(yīng)的異常檢測(cè)方案,從不同角度保護(hù)CAN總線的安全。本文的主要研究工作包括:1.深入分析了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的信息安全問(wèn)題和現(xiàn)有的異常檢測(cè)方案。分類(lèi)描述了汽車(chē)的攻擊接口以及帶來(lái)的安全問(wèn)題,并詳細(xì)介紹了CAN總線的特性。在此基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了CAN總線面臨的安全缺陷和攻擊方式。最后根據(jù)CAN總線的特點(diǎn),提出了CAN總線安全防護(hù)面臨的挑戰(zhàn)�？偨Y(jié)了車(chē)載網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)的難點(diǎn),并分類(lèi)概述了現(xiàn)有的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)方案。2.針對(duì)現(xiàn)有基于信息熵的CAN總線異常檢測(cè)方案的缺陷,提出了基于相對(duì)熵的CAN總線異常檢測(cè)方案。本方案采用了固定報(bào)文數(shù)量的滑動(dòng)窗口,并利用報(bào)文之間的聯(lián)系對(duì)報(bào)文進(jìn)行結(jié)對(duì)。通過(guò)計(jì)算兩種相對(duì)熵對(duì)異常進(jìn)行檢測(cè),在有效檢測(cè)出總線異常行為的同時(shí),可以給出異常報(bào)文的ID。最后在真實(shí)的車(chē)載CAN總線數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證了方案的有效性,準(zhǔn)確檢測(cè)出了CAN總線上的重放攻擊和DoS攻擊,并探討了異常閾值的設(shè)置問(wèn)題和滑動(dòng)窗口大小對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。3.針對(duì)現(xiàn)有方案對(duì)CAN總線報(bào)文數(shù)據(jù)域的考慮較少的問(wèn)題,提出基于報(bào)文數(shù)據(jù)域的CAN總線異常檢測(cè)方案。本方案設(shè)計(jì)算法提取了報(bào)文數(shù)據(jù)域的常值、多值和循環(huán)值特征,根據(jù)這些特征建立正常報(bào)文模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)異常報(bào)文細(xì)粒度的檢測(cè)和定位。最后在從不同品牌的車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中收集的CAN總線數(shù)據(jù)集上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從準(zhǔn)確率、檢測(cè)率、誤警率和漏報(bào)率等方面驗(yàn)證了本方案的性能。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.08;U463.6
【圖文】：

粗略地將車(chē)載網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)，并通過(guò)網(wǎng)關(guān) ECU 連接。如圖 2.5 所示。車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為動(dòng)力子網(wǎng)、車(chē)身子網(wǎng)和多媒體子網(wǎng)，子網(wǎng)間通過(guò)網(wǎng)關(guān) ECU 連接在一起。圖2.5 車(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（1）動(dòng)力子網(wǎng)：包括引擎 ECU、防抱死系統(tǒng) ABS(Antilock Brake System, ABS)、

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本文編號(hào)：2771883