60、车载 ECU 识别与基于电信号的入侵检测

车载 ECU 识别与基于电信号的入侵检测

如今，随着汽车电子技术的飞速发展，车辆的智能化程度越来越高。然而，这也带来了新的安全隐患，尤其是控制器局域网（CAN）协议的安全问题日益凸显。本文将深入探讨基于电信号的车载 ECU 识别与入侵检测技术。

1. 引言

CAN 协议具有很强的抗干扰能力，能有效抑制电磁干扰。它依靠差分信号传输消息，差分信号有显性状态（逻辑 0）和隐性状态（逻辑 1），通过高（CAN - H）和低（CAN - L）线传输。在显性状态下，CAN - H 电压约为 3.5 V，CAN - L 电压约为 1.5 V，CAN 总线上的显性差分电压约为 2.0 V；在隐性状态下，CAN - H 和 CAN - L 电压都约为 2.5 V，差分电压几乎为 0 V。

但由于 CAN 协议的安全保护较为松散，车辆遭受黑客攻击的情况日益增多。过去几十年里，虽然有各种车载 CAN 网络的入侵检测系统（IDS），但这些系统无法确定是哪个 ECU 发起了特定攻击，而且聪明的攻击者可能会模仿目标 ECU 的某些特征来发动攻击。不过，一些研究不仅能检测恶意帧，还能识别其发送者 ECU。这一策略依赖于 CAN 信号的独特特征，如硬件和拓扑信息，即使两个 ECU 发送相同的消息，对应的信号也会不同。

CAN 信号的特征不仅受车辆电源影响，还与发送设备本身的硬件特性有关，攻击者很难模仿特定设备的信号特征，因此 CAN 信号在检测攻击消息和识别发送者 ECU 方面具有特殊功能。例如，Murvay 和 Groza 开创了研究 ECU 发送的 CAN 信号差异的方法，但他们仅使用了 CAN 帧标识符字段对应的信号，未考虑 ECU 同时发送消息时的混合信号。后来的研究使用 18 位标