信息处理方法、信息处理系统以及程序技术方案

对在车载网络中流动的数据帧进行处理的信息处理方法包括：帧收集步骤，从接收到的数据帧的各数据帧中取得该数据帧所包含的由至少一个字段构成的有效载荷，并作为一个记录而记录于接收日志；和字段提取步骤，根据多个记录，针对表示多个数据帧的有效载荷内的互不相同的区域的多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出与区域内的有效载荷的值的时间序列变化有关的一个以上的特征量，基于该特征量，选择表示位于有效载荷内的字段的区域的有效载荷分割模式，输出字段提取结果，所述字段提取结果表示所选择出的有效载荷分割模式所表示的区域和基于特征量的该字段的类型。

Information processing method, information processing system and program

An information processing method for processing a data frame flowing in a vehicular network includes a frame collection step, a payload consisting of at least one field is obtained from each data frame of the received data frame and recorded as a record in the receiving log, and a field extraction step according to the plurality of fields. For each candidate of multiple payload division modes representing different regions within the payload of multiple data frames, more than one feature quantity related to the time series variation of the payload value in the region is calculated. Based on this feature quantity, a field representing a field located in the payload is selected. A region's payload division pattern outputs a field extraction result that represents the region represented by the selected payload division pattern and the type of the field based on the feature quantity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信息处理方法、信息处理系统以及程序
本公开涉及在车载网络中流动的数据的信息处理。
技术介绍
近年来，在汽车中的系统内，配置有许多被称为电子控制单元(以下，ECU：ElectronicControlUnit)的装置。连接这些ECU的网络称为车载网络。车载网络存在许多通信标准。对于其中最主流的车载网络之一，存在控制器局域网络(ControllerAreaNetwork，以下称为CAN)。在CAN通信的网络中，通信路径使用两条总线，与该总线连接的ECU称为节点。与总线连接的各节点收发被称为帧的消息。发送帧的节点(以下，称为发送节点)在两条总线上施加电压，发送与在各条总线间有无电位差相应的被称为隐性(recessive)的值“1”和被称为显性(dominant)的值“0”，由此发送帧的二进制数据。当多个发送节点在完全相同的时刻发送了隐性和显性的情况下，优先发送显性。接收节点在接收到的帧的格式存在异常的情况下，发送被称为错误帧(errorframe)的帧。错误帧例如是以连续的6比特(bit)的显性开始的帧，接收到该帧的发送节点以及其他接收节点检测到错误的产生。另外，在CAN中不存在指示发送目的地或发送源的识别符，发送节点按每帧附加表示数据的种类等的ID并进行发送，各接收节点仅接收包含预先确定的ID的帧。另外，CAN采用CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionAvoidance：载波侦听多址访问/冲突避免)方式，在多个节点同时发送时，进行基于ID的仲裁(调停)，优先发送ID的值小的帧。另一方面，存在攻击者通过访问CAN的总线并发送不正常帧来不正常控制ECU这样的威胁，研究了安全对策。例如在专利文献1中，提出了车载网络监视装置。根据专利文献1，公开了如下方法：检测是否按预先规定的通信间隔向网络发送了帧，将偏离规定的通信间隔的异常帧判断为不正常，由此防止因不正常帧引起的控制。但是，为了更高精度地检测不正常帧，需要验证帧所包含的有效载荷的内容。然而，通常在车载网络中收发的帧的规格并未标准化，车辆制造商可独自设计，因此，第三方无法获知有效载荷内的有意义的多个单位段落。如果有效载荷所包含的数据的种类不清楚，则难以验证有效载荷并检测不正常帧。另外，即使是同一车辆制造商的汽车，根据车型或年型不同，帧的规格也可能会变更，因此，针对各汽车，为了监视装置的设计而构建验证帧的系统，需要费大力气。作为这样的问题的解决手段，在非专利文献1中公开了如下方法：将仅从观测数据收集到的帧所包含的有效载荷按有意义的单位进行分割，按分割而得到的有效载荷的各部分，制作白名单。现有技术文献专利文献1：日本特许第5664799号公报非专利文献1：M.Markovitz，A.Wool，“FieldClassification，ModelingandAnomalyDetectioninUnknownCANBusNetwork”，EmbeddedSecurityinCARs，2015
技术实现思路
本公开的一技术方案的信息处理方法，是具备存储部的信息处理系统所进行的对在包括一个以上的电子控制单元的车载网络中流动的数据帧进行处理的信息处理方法，所述信息处理方法包括：帧收集步骤，接收在所述车载网络中流动的多个所述数据帧，从所述多个数据帧的各数据帧中取得该数据帧所包含的由至少一个字段构成的有效载荷，并作为一个记录而记录于所述存储部所保持的接收日志；和字段提取步骤，根据多个所述记录，针对表示所述多个数据帧的有效载荷内的互不相同的区域的多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出与所述区域内的所述有效载荷的值的时间序列变化有关的一个以上的特征量，基于所述特征量，从所述多个有效载荷分割模式候选中选择表示位于所述有效载荷内的字段的区域的有效载荷分割模式，输出字段提取结果，所述字段提取结果表示所选择出的所述有效载荷分割模式所表示的区域和基于所述特征量的该字段的类型。本公开的信息处理方法等，能够高成本效率地提供高精度地检测攻击的安全的车载网络系统。附图说明图1是表示实施方式的车载网络的整体构成的框图。图2是表示CAN协议的数据帧格式的图。图3是表示CAN协议的错误帧格式的图。图4是表示实施方式的监视ECU100的功能构成的框图。图5是表示实施方式的模式保持部所保持的工作模式的一例的图。图6是表示实施方式的接收日志保持部所保持的接收日志的一例的图。图7是表示实施方式的正常模型保持部所保持的正常模型的一例的图。图8是实施方式的监视ECU的工作的流程图。图9是表示实施方式的ECU的功能构成的框图。图10是表示上述的ECU所发送的数据帧的一部分的例子的图。图11是实施方式的有效载荷分割部的处理的流程图。图12是表示实施方式的有效载荷分割部的从分割模式候选中提取特征量的说明所使用的例子的图。图13是实施方式的固定值的字段的提取处理例的流程图。图14是表示用于说明实施方式的固定值的字段的提取处理的例子的图。图15是实施方式的计数器的字段的提取处理例的流程图。图16是实施方式的连续值的字段的提取处理例的流程图。图17是实施方式的连续值的字段的提取处理例的流程图。图18A是表示在实施方式的连续值的字段的提取处理例中，位长共同的分割模式候选的值的变化量的方差的平均的算出例的图。图18B是表示在实施方式的连续值的字段的提取处理例中，开始位位置共同的分割模式候选的、上述的平均的离群值评分及该平均的算出例的图。图19是表示在实施方式的连续值的字段的提取处理例中使用的各分割字段候选中的值的变化的产生频度的图。图20是实施方式的校验和的字段提取处理例的流程图。图21是实施方式的状态的字段提取处理例的流程图。图22是实施方式的正常模型的生成处理例的流程图。图23是图22所示的正常模型的生成处理所包含的取得举动信息的处理例的流程图。图24是用于说明执行图23所示的取得举动信息的处理的特征提取部的工作的一部分的图。图25是表示实施方式的异常检测部的处理的一例的流程图。图26是表示实施方式的异常检测部的处理的一例的流程图。图27是表示实施方式的异常检测部的工作例1的图。图28是表示实施方式的异常检测部的工作例2的图。图29是表示实施方式的异常检测部的工作例3的图。具体实施方式在非专利文献1那样的方法中，作为有效载荷的分割方法，仅使用根据所收集到的帧算出的在各分割候选中观测到的独特值的个数，进行有效载荷的种类的分类以及长度的确定并进行分割，因此有效载荷的分割精度低。本公开提供用于高成本效率地实现车载网络中的高精度的异常检测的信息处理方法等。本公开的一实施方式的信息处理方法，是具备存储部的信息处理系统所进行的对在包括一个以上的电子控制单元的车载网络中流动的数据帧进行处理的信息处理方法，所述信息处理方法包括：帧收集步骤，接收在车载网络中流动的多个数据帧，从多个数据帧的各数据帧中取得该数据帧所包含的由至少一个字段构成的有效载荷，并作为一个记录而记录于存储部所保持的接收日志；和字段提取步骤，根据多个该记录，针对表示多个数据帧的有效载荷内的互不相同的区域的多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出与该区域内的有效载荷的值的时间序列变化有关的一个以上的特征量，基于所算出的特征量，从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信息处理方法，是具备存储部的信息处理系统所进行的对在包括一个以上的电子控制单元的车载网络中流动的数据帧进行处理的信息处理方法，所述信息处理方法包括：帧收集步骤，接收在所述车载网络中流动的多个所述数据帧，从所述多个数据帧的各数据帧中取得该数据帧所包含的由至少一个字段构成的有效载荷，并作为一个记录而记录于所述存储部所保持的接收日志；和字段提取步骤，根据多个所述记录，针对表示所述多个数据帧的有效载荷内的互不相同的区域的多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出与所述区域内的所述有效载荷的值的时间序列变化有关的一个以上的特征量，基于所述特征量，从所述多个有效载荷分割模式候选中选择表示位于所述有效载荷内的字段的区域的有效载荷分割模式，输出字段提取结果，所述字段提取结果表示所选择出的所述有效载荷分割模式所表示的区域和基于所述特征量的该字段的类型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 JP 2016-237049;2017.10.31 JP 2017-209871.一种信息处理方法，是具备存储部的信息处理系统所进行的对在包括一个以上的电子控制单元的车载网络中流动的数据帧进行处理的信息处理方法，所述信息处理方法包括：帧收集步骤，接收在所述车载网络中流动的多个所述数据帧，从所述多个数据帧的各数据帧中取得该数据帧所包含的由至少一个字段构成的有效载荷，并作为一个记录而记录于所述存储部所保持的接收日志；和字段提取步骤，根据多个所述记录，针对表示所述多个数据帧的有效载荷内的互不相同的区域的多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出与所述区域内的所述有效载荷的值的时间序列变化有关的一个以上的特征量，基于所述特征量，从所述多个有效载荷分割模式候选中选择表示位于所述有效载荷内的字段的区域的有效载荷分割模式，输出字段提取结果，所述字段提取结果表示所选择出的所述有效载荷分割模式所表示的区域和基于所述特征量的该字段的类型。2.根据权利要求1所述的信息处理方法，所述接收日志还包含表示接收到所述多个记录的顺序的信息，所述特征量包括第1特征量、第2特征量和第3特征量的至少一个，所述第1特征量表示所述时间序列变化的模式数，所述第2特征量表示所述时间序列变化的产生频度，所述第3特征量表示与所述时间序列变化的变化量有关的统计信息。3.根据权利要求2所述的信息处理方法，所述信息处理系统在所述字段提取步骤中，基于所述特征量，将表示在所述有效载荷的值中存在一次以上的时间序列变化、且所述时间序列变化所包含的各次的变化量为预定大小以下的区域的所述有效载荷分割模式候选选择为表示第1类型的字段的区域的所述有效载荷分割模式。4.根据权利要求2或3所述的信息处理方法，所述特征量包括所述第2特征量以及所述第3特征量，所述信息处理系统在所述字段提取步骤中，执行如下的连续值字段提取步骤：从所述多个有效载荷分割模式候选中，基于所述第2特征量以及所述第3特征量，选择表示所述有效载荷的值表示物理量的连续值类型的字段的区域的有效载荷分割模式，由此选择表示所述第1类型的字段的所述有效载荷分割模式。5.根据权利要求4所述的信息处理方法，所述信息处理系统在所述字段提取步骤中，针对所述多个有效载荷分割模式候选的各候选，算出离群值评分，所述离群值评分示出表示相同数据长度的区域的所述有效载荷分割模式候选中的所述第3特征量的离群情况，算出在所述有效载荷分割模式候选中表示开始位相同的区域的所述有效载荷分割模式候选的所述离群值评分的平均值，从表示所述平均值为预定阈值以上的区域的所述有效载荷分割模式候选中，基于该有效载荷分割模式候选所包含的有效载荷分割模式候选的所述第2特征量的大小关系，选择表示符合所述连续值类型的字段的区域的有效载荷分割模式。6.根据权利要求4或5所述的信息处理方法，所述信息处理系统在所述字段提取步骤中，从所述多个有效载荷分割模式候选中，基于所述特征量，将表示在所述有效载荷的值中每次都变化、且该有效载荷的值的各次的变化量恒定的区域的有效载荷分割模式选择为表示计数器类型的字段的区域的有效载荷分割模式，由此选择表示所述第1类型的字段的所述有效载荷分割模式。7.根据权利要求6所述的信息处理方法，所述信息处理系统在所述字段提取步骤中，基于所述特征量，将表示在所述有效载荷的值中存在一次以上的时间序列变化、且所述有效载荷的值取离散值的区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸川刚，前田学，芳贺智之，
申请(专利权)人：松下电器美国知识产权公司，
类型：发明
国别省市：美国,US