基于熵的车载CAN总线异常检测研究*

张海春，姜荣帅，王 颉，鲁赵骏，刘政林

（1.华中科技大学光学与电子信息学院，武汉430074；2.深圳开源互联网安全技术有限公司，深圳518000；3.华中科技大学网络空间安全学院，武汉430074）

前言

现代汽车不再是简单的机械设备，而是集成了上百个电子控制单元（electronic control unit，ECU）的 复 杂 系 统［1］。各ECU通 过 控 制 器 局 域 网（controller area network，CAN）总线连接，汽车在不断智能化、网联化的同时也暴露了蓝牙、蜂窝网络等各类攻击入口，导致入侵车载CAN总线的可能性大大增加［2］。

车载CAN总线在设计时充分考虑了汽车通信严苛的性能需求，成为事实上的汽车总线标准［3］。但是安全机制的缺乏带来了重大安全隐患，恶意攻击者一旦成功访问车载CAN总线便可以注入任意数据帧。数据加密、身份认证等安全机制对计算资源要求较高、计算耗时较长，无法满足通信实时性，因此不能应用于车载CAN总线。相比于传统的安全机制，异常检测不会干扰车载CAN总线正常通信，具有低成本、灵活部署、高兼容性的优势，研究人员对此开展了大量的研究工作。

文献［4］中将CAN总线上连续两个CAN ID相同的数据帧发送时间间隔超过阈值视为异常，但是没有考虑非周期性数据帧的影响。文献［5］中提出基于电压特征变化的异常检测方案，利用ECU位置的不同导致的电阻及电信号特征的不同检测异常节点，但是该方法需要示波器等大型设备持续采集及处理总线电信号。文献［6］中提出一种基于信息熵的CAN ID异常检测机制，但是仅能检测出CAN总线存在异常，无法检测出异常的细节信息。……