[发明专利]基于改进蚁群算法的充电桩CAN总线协议的安全检测方法有效

专利信息
申请号: 201910957928.1 申请日: 2019-10-10
公开(公告)号: CN110647138B 公开(公告)日: 2021-02-02
发明(设计)人: 徐江珮;李善风;王晋;刘畅;田里;喻潇;王捷;周亮;龙凤 申请(专利权)人: 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: G05B23/02 分类号: G05B23/02
代理公司: 武汉楚天专利事务所 42113 代理人: 孔敏
地址: 430077 湖北*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 改进 算法 充电 can 总线 协议 安全 检测 方法
【权利要求书】:

1.一种基于改进蚁群算法的充电桩CAN总线协议的安全检测方法,其特征在于包括如下步骤:

第一步:以六边形的每一个顶点代表报文PGN7168的一个数据部分,6个节点中五种随机变异方式与其他的节点均有路径相连,每一条路径的初始值代表距离,将每个节点之间的距离初始化为一个较大的初始值,并且随机选择起始字节,再随机选择一样变异方式;

第二步:“蚂蚁”移动,以如下的概率选择下一个节点和变体:

将初始节点S置于蚂蚁K的解集CK中,蚂蚁K(K=1,…,m)按以下公式(1)和(2)状态转移规则,从节点i移至下一个节点j,并将j加入当前解集CK中,其中i,j均表示某一个数据段的某一种变异方式;

其中,表示转移概率,allowedk表示蚂蚁K下一步选择的地方,τij表示边(i,j)上残留的信息量,也就是两个数据段的两个变异方式之间的信息素浓度,μij表示边(i,j)的能见度,是一个启发函数,其值越大,表示从该变异方式转移到下一个变异方式的期望程度越大,q是蚂蚁在选择路径时所引进的随机参数,q0为初始设定的参数,α为信息素重要程度因子,其值越大,表明信息素的强度影响越大,β为启发函数重要因子,其值越大,表明启发函数影响越大;

第三步:重复第二步,直到遍历完所有6个节点,自此报文PGN7168的数据段的六个部分均已得到变异;

第四步:将变异的数据包发送给充电桩,根据路径更新规则,更新各个节点之间路径的长度,记录发现的问题或者漏洞;

第五步:统计路径长度,选择找出当前循环中最优解的蚂蚁进行信息素更新,其信息素的更新方式如公式(3)(4)所示:

τij(t+1)=ρτij(t)+Δτij (3)

每次迭代期间,仅选择该迭代期间获得最佳路线的路径用于信息素更新,同时为避免搜索停滞,将每条边的信息素浓度限制在[τminmax]之内,上式中的ρ为信息素轨迹的保留系数,为迭代最优解或是全局最优解的值;

第六步:重复第一步到第五步的步骤,直至循环结束,即已经达到足够的迭代次数或是已经收敛,然后统计在这些步骤结束后得到的问题和漏洞;

第一步中五种变异方式具体为:

1)DataElementRemoveMutator:将报文的某一节数据段移除;

2)StringMutator:将报文的某一节数据段用设计的字符表中的随机某一段替代;

3)DataElementDuplicateMutator:将报文的某一段数据重复n遍;n是随机数;

4)BlobBitFliperMutator:将报文的某一段二进制数据的n位,0变成1,1变成0;n是一个随机数;

5)NO_Mutator:该数据段不采用变异器;

6个节点中五种随机变异方式与其他的节点均有路径相连,但是同一节点中的随机方式并没有路径连接;

在最大最小蚁群算法中,对信息素的大小进行设定,其最大最小信息素的算法公式如(5)、(6)所示:

其中,L(t)中的t表示的是迭代最优路径长度,该路径长度即最优路径上所有距离之和,信息素挥发系数用ρ表示,信息素量在各条路径上将控制在[τminmax]在此范围之内,当信息素的浓度超过这个范围时,浓度小于τmin时取τmin,大于τmax时取τmax

2.如权利要求1所述的基于改进蚁群算法的充电桩CAN总线协议的安全检测方法,其特征在于:第二步中α取值为3,β取值为0.3,q0取值为0.3。

3.如权利要求1所述的基于改进蚁群算法的充电桩CAN总线协议的安全检测方法,其特征在于:第五步中设置ρ1,以避免路径上轨迹量的无限累加。

4.如权利要求1所述的基于改进蚁群算法的充电桩CAN总线协议的安全检测方法,其特征在于:为达到足够的循环次数,达到较好的测试效果,第四步中的路径更新规则如下:

(1)当充电桩接受了报文,并且进行下一阶段时,本次循环走过的路径上所有的距离减1,该步骤是对全局的距离变量减1同时对相应的临时距离变量也要减1;

(2)当充电桩返回错误报文时,本次循环走过的路径上所有的距离减2,该规则中对全局的距离变量减1同时对算法的相应的临时距离变量也要减2;

(3)当充电桩宕机,不再发包时,本次循环走过的路径上所有的距离减3,该规则中对全局的距离变量减2同时对相应的临时距离变量也要减3。

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