18、时间关键型汽车网络物理系统的安全感知设计

时间关键型汽车网络物理系统的安全感知设计

1 引言

如今的车辆是复杂的网络物理系统，拥有数十个相互连接的电子控制单元（ECU），用于控制车辆的各个子系统。先进驾驶辅助系统（ADAS）的引入，增加了ECU的数量，进而提高了连接这些ECU的车载网络的复杂性。此外，先进的ADAS依赖于通过车辆到车辆（V2V）和车辆到基础设施（V2I）等先进通信协议从各种外部系统获取的信息。这些进步增加了汽车系统的复杂性，也带来了与可靠性、实时性能和安全性相关的诸多挑战。

现代车辆的高连通性使其极易受到各种复杂的网络攻击，常见的网络攻击包括伪装攻击、重放攻击和拒绝服务（DoS）攻击：
- 伪装攻击 ：攻击者伪装成系统中现有的ECU。
- 重放攻击 ：攻击者监听车载网络，捕获其他ECU传输的有效消息，并在未来重新发送这些消息。
- 拒绝服务攻击 ：攻击者的ECU向车载网络发送大量随机消息，阻止有效ECU的正常运行。

传统的车载网络协议，如控制器局域网（CAN）、FlexRay等，由于缺乏固有的安全特性，无法解决诸如机密性、认证和授权等关键安全问题。因此，必须在ECU中实施额外的安全机制（如加密 - 解密），以防止对车载网络的未经授权访问。常用的加密技术有对称密钥加密和非对称密钥加密，但这两种机制都会给ECU带来计算开销，可能会严重延迟实时汽车任务的执行和消息传输。

为了解决这些问题，我们提出了一种名为SEDAN的新型安全框架。它是一种轻量级的安全框架，旨在在不违反实时截止时间约束和每条消息安全约束的情况下，最大限度地提高汽车系统的整体安全性。