Modern vehicles can be thought of as complex distributed embedded systems that run a variety of automotive applications with real-time constraints. Recent advances in the automotive industry towards greater autonomy are driving vehicles to be increasingly connected with various external systems (e.g., roadside beacons, other vehicles), which makes emerging vehicles highly vulnerable to cyber-attacks. Additionally, the increased complexity of automotive applications and the in-vehicle networks results in poor attack visibility, which makes detecting such attacks particularly challenging in automotive systems. In this work, we present a novel anomaly detection framework called LATTE to detect cyber-attacks in Controller Area Network (CAN) based networks within automotive platforms. Our proposed LATTE framework uses a stacked Long Short Term Memory (LSTM) predictor network with novel attention mechanisms to learn the normal operating behavior at design time. Subsequently, a novel detection scheme (also trained at design time) is used to detect various cyber-attacks (as anomalies) at runtime. We evaluate our proposed LATTE framework under different automotive attack scenarios and present a detailed comparison with the best-known prior works in this area, to demonstrate the potential of our approach.


翻译:现代车辆可被视为具有各种实时限制的汽车应用的复杂分布式内嵌系统;汽车工业最近向更大的自主性迈进,使车辆与各种外部系统(如路边信标、其他车辆)日益连接,使新兴车辆极易受到网络攻击的伤害;此外,汽车应用和车辆内网络的日益复杂导致攻击可见度低,使得在汽车系统中发现这种攻击特别具有挑战性;在这项工作中,我们提出了一个新的异常现象探测框架,称为LATTE, 以探测在汽车攻击平台内以Control地区网络为基础的网络的网络攻击;我们提议的LATTE框架使用一个堆叠的长时程内存预测或网络,并配有新的关注机制,以了解设计时的正常操作行为;随后,一个新颖的探测计划(在设计时也受过培训)用于探测各种网络攻击(异常),在运行时用来探测各种攻击;我们根据不同的汽车攻击设想,评估我们提议的LATTE框架,并详细比较了我们在这方面最著名的前的工作,以显示我们的方法的潜力。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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