[发明专利]基于相对熵的CAN网络异常监测定位方法、系统及汽车

说明书

本发明公开了一种基于相对熵的CAN网络异常监测定位方法、系统及汽车，该方法包括以下步骤：采集汽车CAN网络上的报文；提取报文的标识符序号；判断各报文是否为周期性报文；判断任意一个报文与其余所有报文两两之间计算出的相对熵是否均在基准波动范围内；根据各报文计算出的发送概率是否在该报文的基准发送概率区间内来判断该报文的异常情况。本方案能够对CAN网络通信中周期性报文的发送情况进行监测，并且在报文出现异常后，能够准确定位该报文的报文标识符序号，进而方便后续响应策略处理。

技术领域

本发明涉及智能网联汽车信息安全及入侵检测技术领域，具体涉及一种基于相对熵的CAN网络异常监测定位方法、系统及汽车。

背景技术

目前智能网联汽车的发展突飞猛进，汽车电子控制设备逐渐增多，这些电子控制设备相互通信配合实现汽车的多功能及平稳运行。车联网技术不断发展，这使得汽车与外界通信越来越便利，但同时外界不法人员和终端设备侵入汽车网络也更加便捷。由于在汽车电子通信(如CAN网络)设计之初，没有考虑到信息安全问题。车联网的普及必然会对安全等级较低的汽车控制网络安全造成威胁。

在汽车网络(尤其CAN网络)信息安全技术中入侵检测和异常检测技术作为一项重要技术被广泛关注。对于汽车CAN网络周期性报文而言，常用的检测方法是对汽车通信报文进行熵值的计算判断，进而对CAN总线报文的发送情况进行检测，但是当前的方法不能在发生异常之后，定位出异常报文的标识符序号(标志符ID)。

如申请号为CN201810546058.4的发明专利申请中公开了一种基于相对熵的车载CAN总线异常检测方法，该方法包括：在中断处理程序中，车辆上电后，检测节点开启定时中断，定时触发，实现对报文相对熵的计算，若计算的所述相对熵结果超出设定的阈值，则触发报警，否则，执行计数数据清零、窗口切换的操作；所述计算报文相对熵时，交替使用两个变长的时间窗口，分别记为窗口1和窗口2，进行增长和两组独立的计数器进行计数。本发明采用基于相对熵的异常检测算法并进行改进，提高了检测精度和检测粒度，并结合了基于白名单和时间间隔的异常检测，实现更好的检测效果，但该方法只能检测出CAN总线存在异常的情况，却无法对CAN总线通信上出现异常情况的报文进行具体的定位。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够对CAN网络通信中周期性报文的发送情况进行监测，并且在报文出现异常后，能够准确定位该报文的报文标识符序号，进而方便后续响应策略处理的基于相对熵的CAN网络异常监测定位方法和系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于相对熵的CAN网络异常监测定位方法，包括以下步骤：

步骤1)采集汽车CAN网络上的报文；

步骤2)提取步骤1)中采集到的报文的标识符序号；

步骤3)根据报文的标识符序号的出现频率判断各报文是否为周期性报文，若是则执行步骤4)，若否则返回执行步骤1)；

步骤4)设定一个基准检测窗口和相对熵的基准波动范围，并将所有周期性报文进行任意两两报文之间相对熵的计算，判断任意一个报文与其余所有报文两两之间计算出的相对熵是否均在基准波动范围内，若是则返回执行步骤1)，若否则执行步骤5)；

步骤5)对计算出的相对熵在基准波动范围外的两个报文进行各自发送概率的计算，并根据各报文计算出的发送概率是否在该报文的基准发送概率区间内来判断该报文的异常情况，若是则执行步骤7)，若否则执行步骤6)；

步骤6)判断该报文为异常报文，对该报文的标识符序号进行定位，并入侵响应策略；

步骤7)判断该报文为正常报文。