[发明专利]一种CAN总线入侵防御电路与方法

说明书

本发明涉及一种CAN总线入侵防御电路与方法，其中，该电路包括微处理器MCU、NPN三极管Q1、Q2和Q3、耦合电容C1和C2、限流电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10、3.5V稳压管D2、2.5V稳压管D3以及1.5V稳压管D4，微处理器MCU具有用于接收启动入侵防御功能的指令的板级通信接口O₁以及用于输出PWM信号的PWM引脚，PWM信号的频率大于所接入CAN总线的波特率十倍或以上并且其高电平不低于3.3V、占空比不低于0.9。本发明根据CAN链路层协议的特点，可在检测到异常CAN总线数据的同时，即刻发动入侵防御，达到主动屏蔽非法或受劫持等攻击设备，防御总线安全的目的。

技术领域

本发明涉及汽车互联网领域，具体地涉及一种CAN总线入侵防御电路与方法。

背景技术

现代汽车联网化趋势越来越强，许多车辆开始通过移动通信网络或短距离无线通信网络接入互联网。汽车的互联网化引入了信息安全问题，恶意攻击者可能通过互联网络发起攻击引起车辆异常。而要达到该目的，互联网上的攻击者最终需要将攻击行为落地到汽车内部CAN总线上。因为执行汽车控制的众多ECU(电子控制单元)是通过CAN总线网络进行实时的信息和控制指令交换的，一旦往CAN总线上注入非法数据，很可能就会引起车辆控制的异常。

目前已有许多研究来检测汽车CAN上的异常注入数据。例如，专利CN105046148B利用车辆轮速数据在时域上的相关性，检测是否被异常插入数据；专利CN109688152A通过报文周期和周期稳定性，判断总线是否遭受注入攻击；专利CN107454107A利用请求响应时间、数据周期和数据值域，判断是否有假冒数据注入总线并发出报警。这些的特点是，都只能用于被动“检测”是否存在恶意攻击或数据，最多发出安全报警引起人为注意，而无法主动进行“防御”来阻断攻击源或攻击数据。

发明内容

本发明旨在提供一种CAN总线入侵防御电路与方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种CAN总线入侵防御电路，其中，该电路包括微处理器MCU、NPN三极管Q1、Q2和Q3、耦合电容C1和C2、限流电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10、3.5V稳压管D2、2.5V稳压管D3以及1.5V稳压管D4，其中微处理器MCU具有用于接收启动入侵防御功能的指令的板级通信接口O₁以及用于输出PWM信号的PWM引脚，PWM信号的频率大于所接入CAN总线的波特率十倍或以上并且其高电平不低于3.3V、占空比不低于0.9；三极管Q1的基极串接电阻R3接PWM引脚，集电极接三极管Q2的基极和电阻R5的一端，发射极接电阻R6、R9的一端、三极管Q2的发射极和稳压管D3的负极；电阻R6的另一端接+5V，稳压管D3的正极接地；三极管Q2的集电极接电阻R7的一端；三极管Q3的基极串接电阻R8接PWM引脚，集电极接电阻R9的一端，发射极接电阻R10的一端和稳压管D4的负极；电阻R10的另一端接+5V，稳压管D4的正极接地；稳压管D2的正极接地，负极接电阻R4的一端和R5、R7的另一端，电阻R4的另一端接+5V；电容C1串接在三极管Q2的集电极和CAN高线CAN_H之间，电容C2串接在三极管Q3的集电极和CAN低线CAN_L之间。

进一步地，电容C1和C2的截止频率与PWM信号的频率基本一致。

进一步地，电阻R7和R9的阻值大于1兆欧。

进一步地，板级通信接口O₁为IO口、I2C、SPI或485等常用的板级通信接口。

根据本发明的另一面，提供了一种CAN总线入侵防御方法，其中，该方法包括以下步骤：

在原有ECU电路上通过板级通信加入如权利要求1-3中任一项所述的CAN总线入侵防御电路；

ECU正常接收总线数据，如果发现接收的总线报文ID与本ECU发送ID重复，则立即用板级通信接口通知CAN总线入侵防御电路，开启防御；