Modern vehicles rely on a fleet of electronic control units (ECUs) connected through controller area network (CAN) buses for critical vehicular control. However, with the expansion of advanced connectivity features in automobiles and the elevated risks of internal system exposure, the CAN bus is increasingly prone to intrusions and injection attacks. The ordinary injection attacks disrupt the typical timing properties of the CAN data stream, and the rule-based intrusion detection systems (IDS) can easily detect them. However, advanced attackers can inject false data to the time series sensory data (signal), while looking innocuous by the pattern/frequency of the CAN messages. Such attacks can bypass the rule-based IDS or any anomaly-based IDS built on binary payload data. To make the vehicles robust against such intelligent attacks, we propose CANShield, a signal-based intrusion detection framework for the CAN bus. CANShield consists of three modules: a data preprocessing module that handles the high-dimensional CAN data stream at the signal level and makes them suitable for a deep learning model; a data analyzer module consisting of multiple deep autoencoder (AE) networks, each analyzing the time-series data from a different temporal perspective; and finally an attack detection module that uses an ensemble method to make the final decision. Evaluation results on two high-fidelity signal-based CAN attack datasets show the high accuracy and responsiveness of CANShield in detecting wide-range of advanced intrusion attacks.


翻译:现代车辆依赖通过控制区网络(CAN)客车连接的电子控制单位车队(ECUs),进行关键的车辆控制。然而,随着汽车的先进连通功能的扩大和内部系统暴露风险的增加,CAN公共汽车越来越容易受到入侵和注射攻击。普通的注射攻击干扰了CAN数据流的典型时间特性,以及基于规则的入侵探测系统(IDS)可以很容易地检测它们。但是,先进的攻击者可以将虚假数据输入时间序列感官数据(信号),同时寻找CAN信息的模式/频率的无关紧要之处。这种攻击可以绕过基于规则的IDS或建立在二元有效载荷数据上的任何基于异常的ISDS。为了使车辆对此类智能攻击变得强大,我们建议CANShield,这是CAN数据流基于信号的入侵探测框架。CANShield由三个模块组成:一个数据处理预处理模块,在信号级别上处理基于高维的CAN数据流,使其适合于深层次学习模型;一个数据分析器模块,由多个基于规则的、高级自动测深的内攻击性、高精确性攻击网络组成,从一个高清晰度的CAN数据模型,从每个测测测测测测测测测测数据到高的系统,从一个高时间方法对高的系统测测测测测测测数据-CAN数据-CAN数据模型,从一个高的测测数据-CAN-CAN-CAN-CANS-CA-CA-S-S-CA-CA-CAN的测数据-CS-S-S-CAN-CAN-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

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