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穷则独善其身，达则兼善天下。——《孟子》

镁驾凯比兔-汽车CAN总线研究的背景和意义

汽车CAN总线研究的背景和意义

随着物联网信息产业的发展，各项关键技术的突破，基于多网融合的智能网联汽车开始

进入人们的生活，车与人，车与车，车与移动设备，车与基础设施，通过云服务、大数据交

换互联在一起。物联网技术极大的提高了人们的驾乘体验，引发了生活方式的变革，是未来

汽车的发展方向。

目前随着越来越多的电子控制设备应用到汽车当中，各个电子设备模块在汽车运行过程

中需要相互配合，电子设备模块之间交流被架构成复杂的通信网络。随着车载网络规模的增

大、车用电子设备数量增多，汽车上软件运行的种类和数量也随之加大，网络信息安全问题

随之而来。攻击者可以经由汽车内外通信通路攻击车载软件的漏洞，向CAN总线下发异常

报文，从而影响车辆的控制系统。这些潜在的隐患不再是盗取信息、钱财那么简单，而是实

实在在地威胁到了我们的生命安全。通过异常检测、安全防护等技术，保护车载CAN总

线信息安全具有十分重要的意义。

我们针对目前智能网联汽车中采用的车载CAN网络，对其存在的可重放、易篡改等

安全问题进行深入的分析和解剖，分析车载CAN总线所存在的安全漏洞，设计了针对车

载CAN总线的攻击方法，阐述了如何逆向破解总线报文信息，以达到控制汽车的目的。

之后在分析攻击手段和总线报文结构的基础上，提出了针对车载CAN总线的异常检测模

型。主要取得的成果如下：

1）在研究分析车载CAN网络通信协议的基础上，利用CAN网络存在的安全漏洞设

计有效的攻击方法。利用逆向技术分析CAN报文数据包，破解车载报文指令信息，以达

到控制汽车的目的。车载CAN网络不同于传统的计算机网络，其数据包没有计算机网络

IP数据包那样的源地址和目的地址。本文根据CAN报文数据包结构的特点，提出了异常

检测模型框架，分别从报文标识位ID和报文数据位进行异常检测，能够较为全面的检测

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针对车载CAN网络的攻击。

2）针对CAN报文标识位ID，提出了基于特征和信息熵的异常检测系统。通过检测

CAN总线中不同报文ID的概率分布，计算车载CAN总线的信息熵，以正常CAN总线

的信息熵值作为异常检测阈值标准。同时将正常总线中的CANID列为白名单，识别总线

中非正常出现CANID的特征。仿真实验结果显示，基于信息熵和特征结合的异常检测策

略能有效的检测洪泛攻击、大量重放攻击以及少数高优先级报文攻击。

3）针对车载总线CAN报文数据位，提出了基于支持向量机的异常检测系统。根据数

据位的特点，将车载总线报文数据位划分为8个特征，结合支持向量机的检测方法，将正

常数据报文与异常数据报文区分开来。模拟实验结果显示，基于支持向量机的异常检测系统

对总线报文数据的篡改攻击有很好的检测效果。

作为数据研究领域，在CAN总线漏洞挖掘、入侵攻击、异常检测、安全防护等方面

做了一些初步探索，其成果为车载CAN总线安全防护的进一步深入研究和应用提供了重