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用于检测和防止对交通工具的攻击的设备

阅读:88发布:2021-08-28

专利汇可以提供用于检测和防止对交通工具的攻击的设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种用于经由交通工具的通信信道检测和防止对交通工具的攻击的新的设备,具有:输入单元,其被配置成从诸如 传感器 、基于网络的服务、导航应用、交通工具 电子 控制单元 、交通工具的总线网络、交通工具的子系统以及车载诊断装置之类的各种源收集实时和/或离线数据; 数据库 ,用于存储数据;检测单元,其与输入单元通信;以及动作单元,其与检测单元通信,被配置用于经由通信信道发送警告和/或通过中断或改变受攻击的通信信道防止攻击。检测单元被配置成同时监测数据的内容、元数据和物理数据并检测攻击。,下面是用于检测和防止对交通工具的攻击的设备专利的具体信息内容。

1.一种用于经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的设备,所述设备包括:
a. 输入单元,其被配置成从选自由以下各项组成的组中的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
所述交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
所述交通工具的一个或多个总线网络,
所述交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 数据库,其被配置成存储所述数据;
c. 检测单元,其与所述输入单元通信;以及
d. 动作单元,其与所述检测单元通信,被配置成经由所述通信信道发送警告和/或通过中断或改变受攻击的所述一个或多个通信信道防止所述攻击;
其中,所述检测单元被配置成同时监测所述数据的内容、元数据和物理数据并检测所述攻击。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述检测单元被配置成基于从由以下各项组成的组中选择的至少一个特性检测所述攻击:
a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;以及
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述数据库还包括先前被检测为所述攻击的至少一个已知攻击的参数。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述动作单元和/或所述检测单元还被配置成提取所述攻击的所述参数并且更新所述数据库。
5.根据权利要求3所述的设备,其中所述设备还包括识别单元,该识别单元被配置成识别所述已知攻击的所述参数并更新所述动作单元。
6.根据权利要求3所述的设备,其中所述设备还包括远程服务器,该远程服务器被配置成与所述数据库通信以递送和/或接收所述已知攻击的至少一个附加的所述参数。
7.根据权利要求6所述的设备,其中所述远程服务器被配置成从至少一个附加的交通工具收集所述数据,监测所述数据的内容、元数据和物理数据,检测所述攻击以及将所述攻击更新到数据库。
8.根据权利要求3或6所述的设备,其中所述参数选自由以下各项组成的组:
a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变;
l. 所述交通工具方位;
m. 所述交通工具品牌;
n. 所述传感器;
o. 所述通信信道;
p. 所述导航应用
q. 所述导航设备;以及
r. 通信接口
9.根据权利要求1所述的设备,其中所述检测单元包括机器学习引擎,该机器学习引擎被配置成学习所述数据的内容、元数据和物理数据的特征和行为,并辨识任何不熟悉的行为。
10.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备还包括显示单元,该显示单元被配置成向用户通知并警告所述攻击。
11.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备与远程显示单元通信,所述远程显示单元被配置成向用户通知并警告所述攻击。
12.根据权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个所述传感器选自由以下各项组成的组:
a. 距离传感器,
b. 速度传感器,
c. 温度传感器,
d. 卫星传输传感器,
e. 蜂窝传输传感器,
f. 视频图像,
g. 空气-燃料比率计,
h. 盲点监视器,
i. 曲轴位置传感器,
j. 用于向驾驶员警示路缘的路缘探测器,
k. 用于在道上检测过往火车的车轴和信号问题的缺陷检测器
l. 用于测量引擎温度的引擎冷却剂温度(ECT)传感器,
m. 用于记录车轮和轴的速度的时间的霍尔效应传感器
n. 用于调节燃料计量的歧管绝对压(MAP)传感器,
o. 用于告知进入引擎的空气质量的质量流传感器或质量气流(MAF)传感器,p. 用于监测废气中的气的量的氧气传感器,
q. 用于在泊车机动期间向驾驶员警告未看见的障碍的泊车传感器,
r. 用于检测其他对象的速度的雷达枪,
s. 用于测量陆地交通工具的瞬时速度的速度计,
t. 用于检测对象的速度的速度传感器,
u. 用于在内燃机中监测节气的位置的节气门位置传感器
v. 用于监测轮胎内部的空气压力的轮胎压力监测传感器,
w. 测量旋转系统上的扭矩(扭转力)的扭矩传感器或扭矩换能器或扭矩计,x. 用于测量传动液的温度的传动液温度传感器,
y. 用于测量输入轴或扭矩转换器的旋转速度的涡轮速度传感器(TSS)或输入速度传感器(ISS),
z. 用于测量运动金属零件的位置和速度的可变磁阻传感器
aa. 用于测量交通工具速度的交通工具速度传感器(VSS),
bb. 用于指示燃料中分的存在的水分传感器或燃料中水分传感器,
cc. 用于读取交通工具的车轮旋转速度的车轮速度传感器,
dd. 包括座位位置、座位加热、空调和乘员方位的舒适度传感器,以及
ee. 他们的任何组合。
13.根据权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个所述子系统选自由以下各项组成的组:
a. 轮胎压力监测,
b. 稳定性控制,
c. 巡航控制,
d. 气囊控制,
e. 动力系控制模(PCM),
f. 传动控制模块(TCM),
g. 刹车控制模块(BCM),
h. 中央控制模块(CCM),
i. 中央定时模块(CTM),
j. 通用电子模块(GEM),
k. 车身控制模块(BCM),
l. 悬挂控制模块(SCM),
m. 便利性控制单元(CCU),
n. 便利性控制单元(CCU),
o. 便利性控制单元(CCU),
p. 引擎控制单元(ECU),
q. 电动转向控制单元(PSCU),
r. 人机接口(HMI),
s. 座位控制单元,
t. 速度控制单元,
u. 电话控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(ABS或ESC),
x. 碰撞传感器,
y. 气囊,
z. 安全带,
aa. 轮胎压力监测系统(TPMS),
bb. 电子稳定性控制系统(ESC),
cc. 牵引控制系统(TCS),
dd. 防抱死刹车系统(ABS),
ee. 电子刹车辅助系统(EBA),
ff. 电子刹车力分配,
gg. 电子刹车力分配(EBD)系统,
hh. 紧急停机,
ii. 受驱动的通知和警告,
jj. 行人对象辨识,
kk. 车道保持辅助,
ll. 排序规则避免,
mm. 自适应头灯控制,
nn. 反向倒车传感器,
oo. 自适应巡航控制
pp. 主动巡航控制(ACC),
qq. 牵引控制系统,
rr. 电子稳定性控制,
ss. 自动化泊车系统,
tt. 多媒体,
uu. 主动噪声消除(ANC),
vv. 无线电,
ww. 无线电数据系统(RDS),
xx. 驾驶员信息功能,
yy. AM/FM或卫星无线电,
zz. DC/DVD播放器,
aaa. 支付系统
bbb. 交通工具内Wi-Fi路由器,
ccc. 内部灯,
ddd. 气候控制,
eee. 座椅调整,
fff. 电动窗,
ggg. 反光镜调整,
hhh. 中控
iii. 电池管理,
jjj. 充电管理,
kkk. 交通工具-电网系统,
lll. 主动巡航控制(ACC),
mmm. 遥控钥匙,
nnn. 盗窃威慑系统,
ooo. 防盗锁止系统,
ppp. 安全性系统,
qqq. 数字照相机
rrr. 夜视,
sss. 激光,
ttt. 雷达,
uuu. RF传感器,
vvv. 娱乐信息系统以及
www. 机器人齿轮轴。
14.根据权利要求1所述的设备,其中所述ECU选自由以下各项组成的组:
a. 电子/引擎控制模块(ECM),
b. 动力系控制模块(PCM),
c. 传动控制模块(TCM),
d. 刹车控制模块(BCM),
e. 中央控制模块(CCM),
f. 中央定时模块(CTM),
g. 通用电子模块(GEM),
h. 车身控制模块(BCM),
i. 悬挂控制模块(SCM),
j. 气囊控制单元(ACU),
k. 控制门锁、电动窗和踏板照明灯的车身控制模块(BCU),
l. 便利性控制单元(CCU),
m. 门控单元(DCU),
n. 引擎控制单元,
o. 集成到电动转向(EPS)动力组中的电动转向控制单元(PSCU),
p. 人机接口(HMI),
q. 动力系控制模块(PCM),
r. 座位控制单元,
s. 速度控制单元(SCU),
t. 电话控制单元(TCU),
u. 远程信息控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(BCM),
x. 处理远程服务的车载或集成ECU,以及
y. 他们的任何组合。
15.根据权利要求1所述的设备,其中所述动作单元被配置成从所述至少一个源发起对所述数据的进一步收集。
16.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备还包括能够由第三方提供的商业化的反病毒程序、恶意软件应用、防火墙或其他恶意代码数据库。
17.根据权利要求1所述的设备,其中所述交通工具由人、由至少部分自主驾驶系统或者由远程控制系统或由完全自主驾驶系统驾驶。
18.根据权利要求1所述的设备,其中所述交通工具是机器人平台。
19.根据权利要求1所述的设备,其中所述交通工具经由陆地、水或空气行进。
20.根据权利要求6所述的设备,其中所述设备至少部分地嵌入在所述交通工具的硬件卡、软件单元中的一个内和/或在所述远程服务器内。
21.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备还包括评价引擎,该评价引擎被配置成评估所述攻击对所述交通工具及其乘员的险水平并对所述攻击划分优先次序。
22.根据权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个基于网络的服务选自由以下各项组成的组:web、物理电缆、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、RF、GPS、交通工具到交通工具通信、交通工具到乘员基础设施、环境到交通工具基础设施。
23.根据权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个导航应用或设备选自由以下各项组成的组:卫星导航器、蜂窝导航器和惯性专用导航器。
24.根据权利要求1所述的设备,其中所述一个或多个导航应用或设备是所述交通工具自身的子系统导航器。
25.一种用于经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的方法,所述方法包括以下步骤:
a. 从选自由以下各项组成的组的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器,
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
所述交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
所述交通工具的一个或多个总线网络,
所述交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 将所述数据存储在数据库中;
c. 针对攻击监测所述数据;以及如果检测到所述攻击,则
d. 借助于发送警告进行动作和/或通过中断或改变所述一个或多个通信信道防止所述攻击;
其中,所述监测包括同时检查用于对所述攻击进行所述检测的所述数据的内容、元数据和物理数据。
26.根据权利要求25所述的方法,其中对所述攻击进行所述检测基于从由以下各项组成的组中选择的至少一个特性:
a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;以及
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变。
27.根据权利要求25所述的方法,其中所述存储步骤还包括存储先前被检测为所述攻击的至少一个已知攻击的参数。
28.根据权利要求27所述的方法,还包括提取所述参数的步骤。
29.根据权利要求27所述的方法,还包括识别所述已知攻击的所述参数并针对所述警告步骤进行更新的步骤。
30.根据权利要求27所述的方法,还包括使所述数据库与递送和/或接收所述已知攻击的至少一个附加的所述参数的远程服务器通信的步骤。
31.根据权利要求30所述的方法,其中所述远程服务器被配置成从至少一个附加的交通工具收集所述数据,监测所述数据的内容、元数据和物理数据,检测所述攻击以及将所述攻击更新到数据库。
32.根据权利要求27或30所述的方法,其中所述参数选自由以下各项组成的组:
a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
l. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
m. 不合理的元数据;
n. 不合理的元内容;
g. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;
h. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变;
i. 所述交通工具方位;
j. 所述交通工具品牌;
k. 所述传感器;
l. 所述通信信道;
m. 所述导航应用
n. 所述导航设备;以及
o. 通信接口
33.根据权利要求25所述的方法,其中所述检测步骤还包括学习所述数据的内容、元数据和物理数据的特征和行为并辨识任何不熟悉的行为。
34.根据权利要求25所述的方法,还包括显示所述警告以向用户通知并警告所述攻击的步骤。
35.根据权利要求25所述的方法,其中所述一个或多个所述传感器选自由以下各项组成的组:
a. 距离传感器,
b. 速度传感器,
c. 温度传感器,
d. 卫星传输传感器,
e. 蜂窝传输传感器,
f. 视频图像,
g. 空气-燃料比率计,
h. 盲点监视器,
i. 曲轴位置传感器,
j. 用于向驾驶员警示路缘的路缘探测器,
k. 用于在铁道上检测过往火车的车轴和信号问题的缺陷检测器
l. 用于测量引擎温度的引擎冷却剂温度(ECT)传感器,
m. 用于记录车轮和轴的速度的时间的霍尔效应传感器,
n. 用于调节燃料计量的歧管绝对压力(MAP)传感器,
o. 用于告知进入引擎的空气质量的质量流传感器或质量气流(MAF)传感器,p. 用于监测废气中的氧气的量的氧气传感器,
q. 用于在泊车机动期间向驾驶员警告未看见的障碍的泊车传感器,
r. 用于检测其他对象的速度的雷达枪,
s. 用于测量陆地交通工具的瞬时速度的速度计,
t. 用于检测对象的速度的速度传感器,
u. 用于在内燃机中监测节气门的位置的节气门位置传感器,
v. 用于监测轮胎内部的空气压力的轮胎压力监测传感器,
w.测量旋转系统上的扭矩(扭转力)的扭矩传感器或扭矩换能器或扭矩计,
x. 用于测量传动液的温度的传动液温度传感器,
y. 用于测量输入轴或扭矩转换器的旋转速度的涡轮速度传感器(TSS)或输入速度传感器(ISS),
z. 用于测量运动金属零件的位置和速度的可变磁阻传感器,
aa. 用于测量交通工具速度的交通工具速度传感器(VSS),
bb. 用于指示燃料中水分的存在的水分传感器或燃料中水分传感器,
cc. 用于读取交通工具的车轮旋转速度的车轮速度传感器,
dd. 包括座位位置、座位加热、空调和乘员方位的舒适度传感器,以及
ee. 他们的任何组合。
36.根据权利要求25所述的方法,其中所述一个或多个所述子系统选自由以下各项组成的组:
a. 轮胎压力监测,
b. 稳定性控制,
c. 巡航控制,
d. 气囊控制,
e. 动力系控制模块(PCM),
f. 传动控制模块(TCM),
g. 刹车控制模块(BCM),
h. 中央控制模块(CCM),
i. 中央定时模块(CTM),
j. 通用电子模块(GEM),
k. 车身控制模块(BCM),
l. 悬挂控制模块(SCM),
m. 便利性控制单元(CCU),
n. 便利性控制单元(CCU),
o. 便利性控制单元(CCU),
p. 引擎控制单元(ECU),
q. 电动转向控制单元(PSCU),
r. 人机接口(HMI),
s. 座位控制单元,
t. 速度控制单元,
u. 电话控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(ABS或ESC),
x. 碰撞传感器,
y. 气囊,
z. 安全带,
aa. 轮胎压力监测系统(TPMS),
bb. 电子稳定性控制系统(ESC),
cc. 牵引控制系统(TCS),
dd. 防抱死刹车系统(ABS),
ee. 电子刹车辅助系统(EBA),
ff. 电子刹车力分配,
gg. 电子刹车力分配(EBD)系统,
hh. 紧急停机,
ii. 受驱动的通知和警告,
jj. 行人对象辨识,
kk. 车道保持辅助,
ll. 排序规则避免,
mm. 自适应头灯控制,
nn. 反向倒车传感器,
oo. 自适应巡航控制,
pp. 主动巡航控制(ACC),
qq. 牵引控制系统,
rr. 电子稳定性控制,
ss. 自动化泊车系统,
tt. 多媒体,
uu. 主动噪声消除(ANC),
vv. 无线电,
ww. 无线电数据系统(RDS),
xx. 驾驶员信息功能,
yy. AM/FM或卫星无线电,
zz. DC/DVD播放器,
aaa. 支付系统,
bbb. 交通工具内Wi-Fi路由器,
ccc. 内部灯,
ddd. 气候控制,
eee. 座椅调整,
fff. 电动窗,
ggg. 反光镜调整,
hhh. 中控锁,
iii. 电池管理,
jjj. 充电管理,
kkk. 交通工具-电网系统,
lll. 主动巡航控制(ACC),
mmm. 遥控钥匙,
nnn. 盗窃威慑系统,
ooo. 防盗锁止系统,
ppp. 安全性系统,
qqq. 数字照相机,
rrr. 夜视,
sss. 激光,
ttt. 雷达,
uuu. RF传感器,
vvv. 娱乐信息系统以及
www. 机器人齿轮轴。
37.根据权利要求25所述的方法,其中所述ECU选自由以下各项组成的组:
a. 电子引擎控制模块(ECM),
b. 动力系控制模块(PCM),
c. 传动控制模块(TCM),
d. 刹车控制模块(BCM),
e. 中央控制模块(CCM),
f. 中央定时模块(CTM),
g. 通用电子模块(GEM),
h. 车身控制模块(BCM),
i. 悬挂控制模块(SCM),
j. 气囊控制单元(ACU),
k. 控制门锁、电动窗和踏板照明灯的车身控制模块(BCU),
l. 便利性控制单元(CCU),
m. 门控单元(DCU),
n. 引擎控制单元,
o. 集成到电动转向(EPS)动力组中的电动转向控制单元(PSCU),
p. 人机接口(HMI),
q. 动力系控制模块(PCM),
r. 座位控制单元,
s. 速度控制单元(SCU),
t. 电话控制单元(TCU),
u. 远程信息控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(BCM),
x. 处理远程服务的车载或集成ECU,以及
y. 他们的任何组合。
38.根据权利要求25所述的方法,还包括评估所述攻击对所述交通工具及其乘员的风险水平并对所述攻击划分优先次序的步骤。
39.根据权利要求25所述的方法,还包括基于由以下各项组成的组选择所述一个或多个网络的步骤:web、物理电缆、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、RF、GPS、交通工具到交通工具通信、交通工具到乘员基础设施、环境到交通工具基础设施。
40.根据权利要求25所述的方法,还包括从由以下各项组成的组中选择所述一个或多个导航应用或设备的步骤:卫星导航器、蜂窝导航器、寻北系统(NFS)或交通工具间定向系统和惯性专用导航器。

说明书全文

用于检测和防止对交通工具的攻击的设备

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及一种实现对交通工具的诸如网络攻击或通信攻击之类的攻击的检测的设备。

背景技术

[0002] 现代汽车不再仅仅是机械设备;他们普遍地由经由内部交通工具网络协调的数十个数字计算机监测和控制。虽然这一转变已经驱使了效率和安全方面的重大进步,但是其也引入了一系列新的潜在险。
[0003] 因为当今许多轿车包含蜂窝连接和蓝牙无线技术,从远程方位工作的黑客有可能取得对各种特征(像轿车刹车)的控制以及跟踪交通工具的方位、对其驾驶舱进行窃听以及窃取交通工具数据。现代汽车普遍被计算机化,并且因此可能易受这样的攻击伤害。然而,虽然先前的研究已经表明在一些现代轿车内的内部网络是不安全的,但要求在先的物理访问的相关联的威胁模型已经无可非议地被认为是不现实的。经由广泛范围的攻击向量远程或物理连接(包括机械诊断工具和CD播放器、蓝牙、蜂窝和无线电)的开发是可行的;
另外,无线通信信道允许长和短距离交通工具控制和通信、方位跟踪、驾驶舱内音频泄漏和盗窃。
[0004] 现有技术中公开了若干解决方案,包括:Chutorash,US6314351公开了一种交通工具计算机系统,其在汽车PC及其应用软件与交通工具总线及交通工具零件之间提供防火墙。防火墙防止汽车PC中的软件对交通工具总线和交通工具零件进行未授权访问。优选地,防火墙在汽车PC软件与防火墙之间的握手内利用加密技术。
[0005] Dierickx,US8402268公开了一种用于在交通工具信息系统上提供网络安全性的系统和用于制造和使用该系统的方法。安全性系统包括一体化安全性系统,其促进用于交通工具信息系统的安全系统功能。示例性安全性系统功能包括用于加密和/或解密系统数据、安全性相关应用编程接口、安全性日志文件和/或私有数据的密钥的安全存储。同样地,安全性系统可以利用反病毒软件、反间谍软件、应用防火墙和/或网络防火墙。如所期望的,安全性系统可以包括入侵防止系统和/或入侵检测系统。如果信息系统包括无线分布系统,则安全性系统可以包括适合于供无线网络系统使用的入侵防止(和/或检测)系统。由此,安全性系统有利地可以通过向信息系统添加多层安全性来提供深度防御方法。
[0006] Melman,US7917261公开了一种控制针对交通工具的控制系统的方法,包括:提供至少一个数据通信总线;提供与至少一个数据通信总线通信的至少一个防火墙,其中所述至少一个防火墙从所述至少一个数据通信总线创建至少两个数据通信总线;提供与至少两个数据通信总线中的至少一个通信的至少一个交通工具设备;提供与至少一个防火墙通信的至少一个交通工具设备;以及提供与至少一个防火墙通信的至少一个防火墙控制器,其中防火墙控制器传输指令到防火墙并且防火墙通过所述至少两个数据通信总线传输控制所述至少一个交通工具设备的指令。
[0007] 然而,没有一项前面的现有技术公开内容利用交通工具的运行逻辑和潜在攻击向量的独特特性。

发明内容

[0008] 本发明的一个目的是公开一种用于经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的设备,所述设备包括:a. 输入单元,其被配置成从选自由以下各项组成的组中的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
所述交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
所述交通工具的一个或多个总线网络,
所述交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 数据库,其被配置成存储所述数据;
c. 检测单元,其与所述输入单元通信;以及
d. 动作单元,其与所述检测单元通信,被配置成经由所述通信信道发送警告和/或通过中断或改变受攻击的所述一个或多个通信信道来防止所述攻击;
其中,所述检测单元被配置成同时监测所述数据的内容、元数据和物理数据并检测所述攻击。
[0009] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述检测单元被配置成基于从由以下各项组成的组中选择的至少一个特性来检测所述攻击:a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;以及
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变。
[0010] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述数据库还包括先前被检测为所述攻击的至少一个已知攻击的参数。
[0011] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述动作单元和/或所述检测单元还被配置成提取所述攻击的所述参数并且更新所述数据库。
[0012] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备还包括识别单元,该识别单元被配置成识别所述已知攻击的所述参数并更新所述动作单元。
[0013] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备还包括远程服务器,该远程服务器被配置成与所述数据库通信以用于递送和/或接收所述已知攻击的至少一个附加的所述参数。
[0014] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述远程服务器被配置成从至少一个附加的交通工具收集所述数据,监测所述数据的内容、元数据和物理数据,检测所述攻击以及将所述攻击更新到数据库。
[0015] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述参数选自由以下各项组成的组:a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变;
l. 所述交通工具方位;
m. 所述交通工具品牌;
n. 所述传感器;
o. 所述通信信道;
p. 所述导航应用
q. 所述导航设备;以及
r. 通信接口
[0016] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述检测单元包括机器学习引擎,该机器学习引擎被配置成学习所述数据的内容、元数据和物理数据的特征和行为,并辨识任何不熟悉的行为。
[0017] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备还包括显示单元,该显示单元被配置成向用户通知并警告所述攻击。
[0018] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备与远程显示单元通信,所述远程显示单元被配置成向用户通知并警告所述攻击。
[0019] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述一个或多个所述传感器选自由以下各项组成的组:a. 距离传感器,
b. 速度传感器,
c. 温度传感器,
d. 卫星传输传感器,
e. 蜂窝传输传感器,
f. 视频图像,
g. 空气-燃料比率计,
h. 盲点监视器,
i. 曲轴位置传感器,
j. 用于向驾驶员警示路缘的路缘探测器,
k. 用于在道上检测过往火车的车轴和信号问题的缺陷检测器
l. 用于测量引擎温度的引擎冷却剂温度(ECT)传感器,
m. 用于记录车轮和轴的速度的时间的霍尔效应传感器
n. 用于调节燃料计量的歧管绝对压(MAP)传感器,
o. 用于告知进入引擎的空气质量(mass)的质量流传感器或质量气流(MAF)传感器,p. 用于监测废气中的气的量的氧气传感器,
q. 用于在泊车机动期间向驾驶员警告未看见的障碍的泊车传感器,
r. 用于检测其他对象的速度的雷达枪,
s. 用于测量陆地交通工具的瞬时速度的速度计,
t. 用于检测对象的速度的速度传感器,
u. 用于在内燃机中监测节气的位置的节气门位置传感器
v. 用于监测轮胎内部的空气压力的轮胎压力监测传感器,
w. 测量旋转系统上的扭矩(扭转力)的扭矩传感器或扭矩换能器或扭矩计,
x. 用于测量传动液的温度的传动液温度传感器,
y. 用于测量输入轴或扭矩转换器的旋转速度的涡轮速度传感器(TSS)或输入速度传感器(ISS),
z. 用于测量运动金属零件的位置和速度的可变磁阻传感器
aa. 用于测量交通工具速度的交通工具速度传感器(VSS),
bb. 用于指示燃料中分的存在的水分传感器或燃料中水分传感器,
cc. 用于读取交通工具的车轮旋转速度的车轮速度传感器,
dd. 包括座位位置、座位加热、空调和乘员方位的舒适度传感器,以及
ee. 他们的任何组合。
[0020] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述一个或多个所述子系统选自由以下各项组成的组:a. 轮胎压力监测,
b. 稳定性控制,
c. 巡航控制,
d. 气囊控制,
e. 动力系控制模(PCM),
f. 传动控制模块(TCM),
g. 刹车控制模块(BCM),
h. 中央控制模块(CCM),
i. 中央定时模块(CTM),
j. 通用电子模块(GEM),
k. 车身控制模块(BCM),
l. 悬挂控制模块(SCM),
m. 便利性控制单元(CCU),
n. 便利性控制单元(CCU),
o. 便利性控制单元(CCU),
p. 引擎控制单元(ECU),
q. 电动转向控制单元(PSCU),
r. 人机接口(HMI),
s. 座位控制单元,
t. 速度控制单元,
u. 电话控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(ABS或ESC),
x. 碰撞传感器,
y. 气囊,
z. 安全带,
aa. 轮胎压力监测系统(TPMS),
bb. 电子稳定性控制系统(ESC),
cc. 牵引控制系统(TCS),
dd. 防抱死刹车系统(ABS),
ee. 电子刹车辅助系统(EBA),
ff. 电子刹车力分配,
gg. 电子刹车力分配(EBD)系统,
hh. 紧急停机,
ii. 受驱动的通知和警告,
jj. 行人对象辨识,
kk. 车道保持辅助,
ll. 排序规则避免,
mm. 自适应头灯控制,
nn. 反向倒车传感器,
oo. 自适应巡航控制
pp. 主动巡航控制(ACC),
qq. 牵引控制系统,
rr. 电子稳定性控制,
ss. 自动化泊车系统,
tt. 多媒体,
uu. 主动噪声消除(ANC),
vv. 无线电,
ww. 无线电数据系统(RDS),
xx. 驾驶员信息功能,
yy. AM/FM或卫星无线电,
zz. DC/DVD播放器,
aaa. 支付系统
bbb. 交通工具内Wi-Fi路由器,
ccc. 内部灯,
ddd. 气候控制,
eee. 座椅调整,
fff. 电动窗,
ggg. 反光镜调整,
hhh. 中控锁,
iii. 电池管理,
jjj. 充电管理,
kkk. 交通工具-电网系统,
lll. 主动巡航控制(ACC),
mmm. 遥控钥匙,
nnn. 盗窃威慑系统,
ooo. 防盗锁止系统,
ppp. 安全性系统,
qqq. 数字照相机
rrr. 夜视,
sss. 激光,
ttt. 雷达,
uuu. RF传感器,
vvv. 娱乐信息系统以及
www. 机器人齿轮轴。
[0021] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述ECU选自由以下各项组成的组:a. 电子/引擎控制模块(ECM),
b. 动力系控制模块(PCM),
c. 传动控制模块(TCM),
d. 刹车控制模块(BCM),
e. 中央控制模块(CCM),
f. 中央定时模块(CTM),
g. 通用电子模块(GEM),
h. 车身控制模块(BCM),
i. 悬挂控制模块(SCM),
j. 气囊控制单元(ACU),
k. 控制门锁、电动窗和踏板照明灯的车身控制模块(BCU),
l. 便利性控制单元(CCU),
m. 门控单元(DCU),
n. 引擎控制单元,
o. 集成到电动转向(EPS)动力组中的电动转向控制单元(PSCU),
p. 人机接口(HMI),
q. 动力系控制模块(PCM),
r. 座位控制单元,
s. 速度控制单元(SCU),
t. 电话控制单元(TCU),
u. 远程信息控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(BCM),
x. 处理远程服务的车载或集成ECU,以及
y. 他们的任何组合。
[0022] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述动作单元被配置成从所述至少一个源发起对所述数据的进一步收集。
[0023] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备还包括可以由第三方提供的商业化的反病毒程序、恶意软件应用、防火墙或其他恶意代码数据库。
[0024] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述交通工具由人、由至少部分自主驾驶系统或者由远程控制系统或由完全自主驾驶系统驾驶。
[0025] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述交通工具是机器人平台。
[0026] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述交通工具经由陆地、水或空气行进。
[0027] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备至少部分地嵌入在所述交通工具的硬件卡、软件单元中的一个内和/或在所述远程服务器内。
[0028] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述设备还包括评价引擎,该评价引擎被配置成评估所述攻击对所述交通工具及其乘员的风险水平并对所述攻击划分优先次序。
[0029] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述一个或多个基于网络的服务选自由以下各项组成的组:web、物理电缆、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、RF、GPS、交通工具到交通工具通信、交通工具到乘员基础设施、环境到交通工具基础设施。
[0030] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述一个或多个导航应用或设备选自由以下各项组成的组:卫星导航器、蜂窝导航器和惯性专用导航器。
[0031] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的设备,其中所述一个或多个导航应用或设备是所述交通工具自身的子系统导航器。
[0032] 本发明的另一个目的是公开一种用于经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的方法,所述方法包括以下步骤:a. 从选自由以下各项组成的组的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器,
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
所述交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
所述交通工具的一个或多个总线网络,
所述交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 将所述数据存储在数据库中;
c. 针对攻击监测所述数据;以及如果检测到所述攻击,则
d. 借助于发送警告进行动作和/或通过中断或改变所述一个或多个通信信道防止所述攻击;
其中,所述监测包括同时检查用于对所述攻击进行所述检测的所述数据的内容、元数据和物理数据。
[0033] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中对所述攻击进行所述检测基于从由以下各项组成的组中选择的至少一个特性:a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;以及
k. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变。
[0034] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述存储步骤还包括存储先前被检测为所述攻击的至少一个已知攻击的参数。
[0035] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,还包括提取所述参数的步骤。
[0036] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,还包括识别所述已知攻击的所述参数并针对所述警告步骤进行更新的步骤。
[0037] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,还包括使所述数据库与递送和/或接收所述已知攻击的至少一个附加的所述参数的远程服务器通信的步骤。
[0038] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述远程服务器被配置成从至少一个附加的交通工具收集所述数据,监测所述数据的内容、元数据和物理数据,检测所述攻击以及将所述攻击更新到数据库。
[0039] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述参数选自由以下各项组成的组:a. 所述数据的不正常内容;
b. 所述数据的不正常源;
c. 所述数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他所述源所接收的数据相比时,所述数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 所述子系统中的至少两个之间的不合理动作;
l. 在与由所述传感器中的至少一个所接收的所述数据相比时,所述子系统中的至少一个的不合理动作;
m. 不合理的元数据;
n. 不合理的元内容;
g. 所述通信信道和/或所述基于网络的服务的堵塞或阻塞;
h. 所述基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变;
i. 所述交通工具方位;
j. 所述交通工具品牌;
k. 所述传感器;
l. 所述通信信道;
m. 所述导航应用
n. 所述导航设备;以及
o. 通信接口。
[0040] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述检测步骤还包括学习所述数据的内容、元数据和物理数据的特征和行为并辨识任何不熟悉的行为的步骤。
[0041] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,还包括显示所述警告以向用户通知并警告所述攻击的步骤。
[0042] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述一个或多个所述传感器选自由以下各项组成的组:a. 距离传感器,
b. 速度传感器,
c. 温度传感器,
d. 卫星传输传感器,
e. 蜂窝传输传感器,
f. 视频图像,
g. 空气-燃料比率计,
h. 盲点监视器,
i. 曲轴位置传感器,
j. 用于向驾驶员警示路缘的路缘探测器,
k. 用于在铁道上检测过往火车的车轴和信号问题的缺陷检测器
l. 用于测量引擎温度的引擎冷却剂温度(ECT)传感器,
m. 用于记录车轮和轴的速度的时间的霍尔效应传感器,
n. 用于调节燃料计量的歧管绝对压力(MAP)传感器,
o. 用于告知进入引擎的空气质量的质量流传感器或质量气流(MAF)传感器,
p. 用于监测废气中的氧气的量的氧气传感器,
q. 用于在泊车机动期间向驾驶员警告未看见的障碍的泊车传感器,
r. 用于检测其他对象的速度的雷达枪,
s. 用于测量陆地交通工具的瞬时速度的速度计,
t. 用于检测对象的速度的速度传感器,
u. 用于在内燃机中监测节气门的位置的节气门位置传感器,
v. 用于监测轮胎内部的空气压力的轮胎压力监测传感器,
w. 测量旋转系统上的扭矩(扭转力)的扭矩传感器或扭矩换能器或扭矩计,
x. 用于测量传动液的温度的传动液温度传感器,
y. 用于测量输入轴或扭矩转换器的旋转速度的涡轮速度传感器(TSS)或输入速度传感器(ISS),
z. 用于测量运动金属零件的位置和速度的可变磁阻传感器,
aa. 用于测量交通工具速度的交通工具速度传感器(VSS),
bb. 用于指示燃料中水分的存在的水分传感器或燃料中水分传感器,
cc. 用于读取交通工具的车轮旋转速度的车轮速度传感器,
dd. 包括座位位置、座位加热、空调和乘员方位的舒适度传感器,以及
ee. 他们的任何组合。
[0043] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述一个或多个所述子系统选自由以下各项组成的组:a. 轮胎压力监测,
b. 稳定性控制,
c. 巡航控制,
d. 气囊控制,
e. 动力系控制模块(PCM),
f. 传动控制模块(TCM),
g. 刹车控制模块(BCM),
h. 中央控制模块(CCM),
i. 中央定时模块(CTM),
j. 通用电子模块(GEM),
k. 车身控制模块(BCM),
l. 悬挂控制模块(SCM),
m. 便利性控制单元(CCU),
n. 便利性控制单元(CCU),
o. 便利性控制单元(CCU),
p. 引擎控制单元(ECU),
q. 电动转向控制单元(PSCU),
r. 人机接口(HMI),
s. 座位控制单元,
t. 速度控制单元,
u. 电话控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(ABS或ESC),
x. 碰撞传感器,
y. 气囊,
z. 安全带,
aa. 轮胎压力监测系统(TPMS),
bb. 电子稳定性控制系统(ESC),
cc. 牵引控制系统(TCS),
dd. 防抱死刹车系统(ABS),
ee. 电子刹车辅助系统(EBA),
ff. 电子刹车力分配,
gg. 电子刹车力分配(EBD)系统,
hh. 紧急停机,
ii. 受驱动的通知和警告,
jj. 行人对象辨识,
kk. 车道保持辅助,
ll. 排序规则避免,
mm. 自适应头灯控制,
nn. 反向倒车传感器,
oo. 自适应巡航控制,
pp. 主动巡航控制(ACC),
qq. 牵引控制系统,
rr. 电子稳定性控制,
ss. 自动化泊车系统,
tt. 多媒体,
uu. 主动噪声消除(ANC),
vv. 无线电,
ww. 无线电数据系统(RDS),
xx. 驾驶员信息功能,
yy. AM/FM或卫星无线电,
zz. DC/DVD播放器,
aaa. 支付系统,
bbb. 交通工具内Wi-Fi路由器,
ccc. 内部灯,
ddd. 气候控制,
eee. 座椅调整,
fff. 电动窗,
ggg. 反光镜调整,
hhh. 中控锁,
iii. 电池管理,
jjj. 充电管理,
kkk. 交通工具-电网系统,
lll. 主动巡航控制(ACC),
mmm. 遥控钥匙,
nnn. 盗窃威慑系统,
ooo. 防盗锁止系统,
ppp. 安全性系统,
qqq. 数字照相机,
rrr. 夜视,
sss. 激光,
ttt. 雷达,
uuu. RF传感器,
vvv. 娱乐信息系统以及
www. 机器人齿轮轴。
[0044] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,其中所述ECU选自由以下各项组成的组:a. 电子引擎控制模块(ECM),
b. 动力系控制模块(PCM),
c. 传动控制模块(TCM),
d. 刹车控制模块(BCM),
e. 中央控制模块(CCM),
f. 中央定时模块(CTM),
g. 通用电子模块(GEM),
h. 车身控制模块(BCM),
i. 悬挂控制模块(SCM),
j. 气囊控制单元(ACU),
k. 控制门锁、电动窗和踏板照明灯的车身控制模块(BCU),
l. 便利性控制单元(CCU),
m. 门控单元(DCU),
n. 引擎控制单元,
o. 集成到电动转向(EPS)动力组中的电动转向控制单元(PSCU),
p. 人机接口(HMI),
q. 动力系控制模块(PCM),
r. 座位控制单元,
s. 速度控制单元(SCU),
t. 电话控制单元(TCU),
u. 远程信息控制单元(TCU),
v. 传动控制单元(TCU),
w. 刹车控制模块(BCM),
x. 处理远程服务的车载或集成ECU,以及
y. 他们的任何组合。
[0045] 本发明的另一个目的是公开如前面限定的方法,还包括评估所述攻击对所述交通工具及其乘员的风险水平并对所述攻击划分优先次序的步骤。
[0046] 本发明的再一个目的是公开如前面限定的方法,还包括选择基于由以下各项组成的组的所述一个或多个网络的步骤:web、物理电缆、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、RF、GPS、交通工具到交通工具通信、交通工具到乘员基础设施、环境到交通工具基础设施。
[0047] 最后本发明的一个目的是公开如前面限定的方法,还包括从由以下各项组成的组中选择所述一个或多个导航应用或设备的步骤:卫星导航器、蜂窝导航器、寻北系统(NFS)或交通工具间定向系统和惯性专用导航器。附图说明
[0048] 在本文中参考附图仅作为示例描述本发明,在附图中:图1是示出用于检测和防止对交通工具及其基本零件的攻击的设备的示意图;以及图2是示出针对交通工具的攻击检测设备的实现方式的示例的示意图。

具体实施方式

[0049] 与本发明的所有章节一起提供以下描述,从而使得本领域任何技术人员能够利用本发明,并且以下描述阐述了发明人所构思的执行本发明的最佳模式。然而,各种修改被适配成对于本领域技术人员而言是清楚明白的,因为已经具体限定了本发明的一般原理以提供一种用于检测和防止交通工具攻击的设备和方法。
[0050] 对于交通工具功能性单元的网络攻击的潜在损害可能是空前的,例如对于气囊系统的远程攻击可能在正常驾驶期间潜在地触发气囊的激活或者操纵轮胎压力管理系统无线传输以便冒名顶替实际的压力报告。诸如防火墙、反病毒程序和网络IDS之类的传统信息安全性方法可能不足以满足这种关键需求,因为攻击向量不同,因为尽管交通工具具有独特的单元间功能性逻辑,诸如通过交通工具的不同传感器或通过遥控服务或通过其他交通工具或基础设施单元(V2V,V2I)的直接访问。
[0051] 本发明提出一种用于处理诸如网络攻击或通信攻击之类的攻击威胁的新的设备和方法。本发明适合用于通过利用以下各项的独特特性来防卫这样的攻击:交通工具的运行逻辑、潜在的攻击向量、交通工具的系统之间的通信及他们的组合。
[0052] 本文中使用的术语“电子控制单元(ECU)”指的是控制机动车中的电气系统或子系统中的一个或多个的任何嵌入式系统。ECU的类型包括电子/引擎控制模块(ECM)、动力系控制模块(PCM)、传动控制模块(TCM)、刹车控制模块(BCM或EBCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车身控制模块(BCM)、悬挂控制模块(SCM)、控制单元或控制模块。合起来,这些系统有时被称为轿车的计算机。(通常不存在单个计算机而是多个计算机)。有时一个组件合并若干个个体控制模块(PCM经常是引擎和传动二者)。一些现代机动车具有高达80个ECU。ECU中的嵌入式软件继续在行计数(line count)、复杂性和精密性方面增加。管理交通工具中增加的ECU复杂性和数目对于原始装备制造商(OEM)而言已经变成关键挑战。
[0053] 本文中使用的术语“元数据”指的是“关于数据的数据”。该术语用于两个根本不同的概念:结构元数据和描述性元数据。结构元数据关于数据结构的设计和规范或者换言之是关于数据容器的数据。描述性元数据关于应用数据的个体实例:数据内容。在这种情况下,有用的描述将是“关于数据内容的数据”或“关于内容的内容”(因而是元内容)。
[0054] 本文中使用的术语“物理数据”指的是数据连接的电气和物理规范。物理数据限定设备与物理传输介质(例如或光纤电缆)之间的特性。这包括管脚布局、电压、线阻抗、电缆规范、信号定时、集线器、转发器(repeater)、网络适配器、强度、频率、梯度、变化幅度、调制方法及更多。
[0055] 本文中使用的术语“不合理”指的是基于交通工具的当前状态、动作或状况或者在与从不同数据源收集的数据相比时是荒谬的、不合法的、前后不符的、前后不一的、无效的、不合逻辑的、非合理的、不适当的、无理性的、谬误的、非预期的或弱的数据内容、元数据、物理数据或产生的动作。
[0056] 本文中使用的术语“交通工具”指的是运输乘员或货物的移动机器,诸如自行车、轿车、卡车、公交车、摩托车、火车、轮船、小船、飞机、船只、飞机和飞船。交通工具可以由人、由至少部分自主驾驶系统或由遥控系统来驾驶。交通工具也可以是机器人平台。交通工具可以经由陆地、水或空气行进。
[0057] 本文中使用的术语“通信信道”指的是物理传输介质,诸如导线,或者指的是通过多路复用介质的逻辑连接,诸如无线电信道。信道用来从一个或若干个发送机(或发射机)向一个或若干个接收机传达信息信号,例如数字比特流。信道具有用于传输信息的一定的容量,该容量经常通过以Hz为单位的其带宽或者以每秒比特为单位的其数据速率而度量。将数据从一个方位传送到另一个需要某种形式的通路或介质。被称为通信信道的这些通路使用两种类型的介质:电缆(双绞线、电缆和光纤电缆)和广播(微波、卫星、无线电和红外)。
电缆或有线线路介质使用电缆的物理导线传输数据和信息。双绞线和同轴电缆由铜制成,并且光纤电缆由玻璃制成。
[0058] 本文中使用的术语“基于网络的服务”指的是web、物理电缆、Wi-Fi、移动、蓝牙、RF和GPS。
[0059] 本发明提供了一种经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的新的设备,所述设备包括:a. 输入单元,其被配置成从选自由以下各项组成的组中的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器,
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
交通工具的一个或多个总线网络,
交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 数据库,其被配置成存储数据;
c. 检测单元,其与输入单元通信;
d. 动作单元,其与所述检测单元通信,被配置成经由通信信道发送警告和/或通过中断或改变受攻击的一个或多个通信信道防止攻击;
其中,检测单元被配置成同时监测数据的内容、元数据和物理数据并检测攻击。
[0060] 检测单元被配置用于基于从由以下各项组成的组中选择的至少一个特性监测和检测攻击:a. 数据的不正常内容;
b. 数据的不正常源;
c. 数据的不正常目的地;
d. 在与由至少一个其他源所接收的数据相比时,数据的不合理内容;
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作;
f. 子系统中的至少两个之间的不合理动作;
g. 在与由传感器中的至少一个所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作;
h. 不合理的元数据;
i. 不合理的元内容;
j. 通信信道和/或基于网络的服务的堵塞或阻塞;以及
k. 基于网络的服务和/或传感器的信号特征的突然改变。
[0061] 本发明提供了一种用于经由交通工具的一个或多个通信信道检测和防止对交通工具的至少一个攻击的新方法,所述方法包括以下步骤:a. 从由以下各项组成的组中选择的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器,
一个或多个基于网络的服务,
一个或多个导航应用或导航设备,
交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU),
交通工具的一个或多个总线网络,
交通工具的一个或多个子系统,以及
一个或多个车载诊断装置(OBD);
b. 将数据存储在数据库中;
c. 针对攻击监测数据;以及如果检测到攻击,以及
d. 借助于发送警告进行动作和/或通过中断或改变一个或多个通信信道来防止攻
击;
其中,监测包括同时检查用于对攻击进行检测的数据的内容、元数据和物理数据。
[0062] 根据本发明的一个实施例,数据库还包括先前检测到的至少一个已知攻击的参数。所述参数可以选自:数据的不正常内容;数据的不正常源;数据的不正常目的地;在与由至少一个其他源所接收的数据相比时,数据的不合理内容;在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作;子系统中的至少两个之间的不合理动作;在与由传感器中的至少一个所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作;不合理的元数据;不合理的元内容;通信信道和/或基于网络的服务的堵塞或阻塞;基于网络的服务和/或所述传感器的信号特征的突然改变;交通工具方位;交通工具品牌;传感器;通信信道;导航应用;导航设备;以及通信接口。
[0063] 根据另一个实施例,动作单元和/或检测单元被配置成提取攻击的这些参数并且更新数据库。
[0064] 根据本发明的一个实施例,所述设备还包括识别单元,该识别单元被配置成识别前面提到的已知攻击的已知参数并更新动作单元。
[0065] 根据另一个实施例,动作单元可以从至少一个源发起对数据的进一步收集。
[0066] 根据本发明的一个实施例,所述设备还包括远程服务器,该远程服务器被配置成与所述数据库通信以递送和/或接收由其他类似设备检测到的已知攻击的附加参数。
[0067] 根据另一个实施例,远程服务器被配置成从至少一个附加的交通工具收集数据,监测数据的内容、元数据和物理数据,检测攻击以及更新攻击的数据库。
[0068] 根据本发明的一个实施例,检测单元包括机器学习引擎,该机器学习引擎被配置成学习数据的内容、元数据和物理数据的特征和行为并辨识任何不熟悉的行为。
[0069] 根据本发明的一个实施例,所述设备还包括显示单元,该显示单元被配置成向用户通知并警告攻击。所述设备还可以与远程显示单元通信,所述远程显示单元被配置成向用户通知并警告攻击。
[0070] 根据本发明的另一个实施例,所述设备可以利用市场上提供的商业化的反病毒程序、恶意软件应用、防火墙或其他恶意代码数据库。
[0071] 根据另一个实施例,所述设备至少部分地嵌入在交通工具的硬件卡、软件单元中的一个内和/或在所述远程服务器内。
[0072] 根据另一个实施例,所述设备还包括评价引擎,用于评估攻击对交通工具及其乘员的风险水平并用于对所检测到的攻击划分优先次序。
[0073] 如前面提到的传感器可以选自:距离传感器(用于避免撞击)、 速度和加速度传感器、温度传感器、卫星传输传感器、蜂窝传输传感器、视频图像、空气-燃料比率计、盲点监视器、曲轴位置传感器、用于向驾驶员警示路缘的路缘探测器、用于在铁道上检测过往火车的车轴和信号问题的缺陷检测器、用于测量引擎温度的引擎冷却剂温度传感器或ECT传感器、用于记录车轮和轴的速度的时间的霍尔效应传感器、用于调节燃料计量的歧管绝对压力(MAP)传感器、用于告知ECU进入引擎的空气质量的质量流传感器或质量气流(MAF)传感器、用于监测废气中的氧气的量的氧气传感器、用于在泊车机动期间向驾驶员警告未看见的障碍的泊车传感器、用于检测其他对象的速度的雷达枪、用于测量陆地交通工具的瞬时速度的速度计、用于检测对象的速度的速度传感器、用于在内燃机中监测节气门的位置的节气门位置传感器、用于监测轮胎内部的空气压力的轮胎压力监测传感器、测量旋转系统上的扭矩(扭转力)的扭矩传感器或扭矩换能器或扭矩计、用于测量传动液的温度的传动液温度传感器、用于测量输入轴或扭矩转换器的旋转速度的涡轮速度传感器(TSS)或输入速度传感器(ISS)、用于测量运动金属零件的位置和速度的可变磁阻传感器、用于测量交通工具速度的交通工具速度传感器(VSS)、用于指示燃料中水分的存在的水分传感器或燃料中水分传感器、用于读取交通工具的车轮旋转速度的车轮速度传感器以及他们的任何组合。
[0074] 如前面提到的子系统可以选自:轮胎压力监测、稳定性控制、巡航控制、气囊控制、动力系控制模块(PCM)、传动控制模块(TCM)、刹车控制模块(BCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车身控制模块(BCM)、悬挂控制模块(SCM)、便利性控制单元(CCU)、便利性控制单元(CCU)、便利性控制单元(CCU)、引擎控制单元(ECU)、电动转向控制单元(PSCU)、人机接口(HMI)、座位控制单元、速度控制单元、电话控制单元(TCU)、传动控制单元(TCU)、刹车控制模块(ABS或ESC)、碰撞传感器、气囊、安全带、轮胎压力监测系统(TPMS)、电子稳定性控制系统(ESC)、牵引控制系统(TCS)、防抱死刹车系统(ABS)、电子刹车辅助系统(EBA)、电子刹车力分配、电子刹车力分配(EBD)系统、紧急停机、受驱动的通知和警告、行人对象辨识、车道保持辅助、排序规则避免、自适应头灯控制、反向倒车传感器、自适应巡航控制、主动巡航控制(ACC)、牵引控制系统、电子稳定性控制、自动化泊车系统、多媒体、主动噪声消除(ANC)、无线电、无线电数据系统(RDS)、驾驶员信息功能、AM/FM或卫星无线电、DC/DVD播放器、支付系统、交通工具内Wi-Fi路由器、内部灯、气候控制、座椅调整、电动窗、反光镜调整、中控锁、电池管理、充电管理、交通工具-电网系统ACC、遥控钥匙、盗窃威慑系统、防盗锁止系统、其他安全性系统、数字照相机、夜视、激光、雷达、RF传感器以及机器人齿轮轴。
[0075] 如前面提到的ECU可以选自:电子/引擎控制模块(ECM)、动力系控制模块(PCM)、传动控制模块(TCM)、刹车控制模块(BCM或EBCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车身控制模块(BCM)、悬挂控制模块(SCM)、气囊控制单元(ACU)、控制门锁、电动窗和踏板照明灯的车身控制模块(BCU)、便利性控制单元(CCU)、门控单元(DCU)、引擎控制单元、集成到电动转向(EPS)动力组中的电动转向控制单元(PSCU)、人机接口(HMI)、动力系控制模块(PCM)、座位控制单元、速度控制单元(SCU)、电话控制单元(TCU)、远程信息控制单元(TCU)、传动控制单元(TCU)、刹车控制模块(BCM)以及其任何组合。
[0076] 如前面提到的基于网络的服务可以选自由以下各项组成的组:web、物理电缆、Wi-Fi、蜂窝、蓝牙、RF、GPS、交通工具到交通工具通信、交通工具到乘员基础设施、环境(交通)到交通工具基础设施。
[0077] 如前面提到的导航应用或设备可以选自由以下各项组成的组:卫星导航器、蜂窝导航器和惯性(陀螺仪)专用导航器、寻北系统(NFS)、基于与其他交通工具的RF通信的关系方位系统、陆地标记和信标。导航应用或设备也可以是交通工具自身的子系统导航器。
[0078] 现在对图1进行参考,图1公开了设备[100]及其基本零件的示意图并且包括:a. 输入单元[110],其被配置成从选自由以下各项组成的组中的至少一个源收集实时和/或离线数据:
一个或多个传感器[111],
一个或多个基于网络的服务[112],
一个或多个导航应用或导航设备[113],
交通工具的一个或多个电子控制单元(ECU)[114],
交通工具的一个或多个总线网络[115],
交通工具的一个或多个子系统[116],以及
一个或多个车载诊断装置(OBD)[117];
b. 数据库[120],其被配置成存储数据;
c. 检测单元[130],其与输入单元通信;
d. 动作单元[140],其与检测单元通信,被配置成经由通信信道发送警告和/或通过中断或改变受攻击的一个或多个通信信道防止攻击。
[0079] 图1还公开了识别单元[150],其被配置用于识别前面提到的已知攻击的已知参数并更新动作单元[140];远程服务器[160],其被配置用于与数据库[120]通信以递送和/或接收由其他类似设备[100]检测到的已知攻击的附加参数;以及显示单元[170],其被配置用于向用户通知并警告攻击。
[0080] 现在对图2进行参考,图2公开了针对交通工具的网络攻击检测设备的实现方式的示例。在该实现方式中,检测单元包括:数据库、评价引擎(分析引擎)、机器学习引擎,并且其中与交叉检测单元相分离地分析不合理或不正常消息。该示例公开了检测单元与远程服务器、输入单元(接口单元)、基于网络的服务之间的通信;并且其中检测单元还输出潜在的攻击警告并触发动作单元。
[0081] 图1和2还公开了可选的攻击向量,该可选的攻击向量包括:交通工具内的源,诸如但不限于交通工具的传感器、电子控制单元、总线网络、子系统、车载诊断装置和导航设备;以及交通工具外的源,诸如但不限于web、移动、Wi-Fi、网络服务、连接的应用和其他交通工具。
[0082] 作为由检测单元检测到的特性的运行逻辑和潜在的攻击向量的示例:a. 数据的不正常内容的示例包括但不限于:车轮空气压力的不常见的读数;比通常更长的控制命令;不连续的每分钟转速(RPM)读数;在减速命令之前到来的停止命令。
b. 数据的不正常源的示例包括但不限于经过并发送诸如“开窗”之类的激活消息的另一个交通工具;经由蓝牙进行传输的蜂窝电话;蜂窝冒名顶替导航指令;内部温度指示;以及来自交通工具外部的停止命令。
c. 数据的不正常目的地的示例包括但不限于激活反光镜调整的网络通信。
d. 在与由至少一个其他源所接收的数据相比时,数据的不合理内容的示例包括但不限于:网络系统,其在轿车温度传感器感测到温暖气候的情况下报告寒冷气候;阻塞蜂窝传输时的物理控制连接;与不正常强度的信号一起接收的(一个或多个)漏气轮胎消息(低压力信号);后接着对于引擎系统的不常见命令(诸如加速)的MP3文件的载入;后接着突然踩压油门踏板(其不同于最后5分钟的平均值)的遥控命令的可疑元数据;后接着对于交通工具的子系统的不合理命令序列的蜂窝设备病毒检测(由第三方进行);以及后接着在导航系统辨识到不受跟踪的危险路径或者甚至撞击时移动车轮的急转弯的不合理通信特性的识别。
e. 在与由至少一个其他子系统所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作的示例包括但不限于在交通工具正在加速时解锁和/或打开交通工具的门的指令。
f. 子系统中的至少两个之间的不合理动作的示例包括但不限于同时加速(推动油门踏板)并停止(推动刹车踏板)的动作。
g. 在与由传感器中的至少一个所接收的数据相比时,交通工具的子系统中的至少一个的不合理动作的示例包括但不限于在传感器未感测到任何撞击情形时激活气囊的指令。
h. 不合理的元数据和元内容的示例包括但不限于到来的针对交通工具的遥控的蜂窝呼叫,其中呼叫方号码被认可并且命令内容看起来正常,但是蜂窝提供商不常见或者信号具有不预期的强度;对被学习机器识别为不正常的交通工具内部系统(can总线)内不合理通信特性的识别。
i. 通信信道和/或基于网络的服务的堵塞或阻塞的示例包括但不限于通过蜂窝或
GPS通信的信号强度、传输方法、频率波段、其他频率的运行所识别的蜂窝或GPS通信的失真。
j. 基于网络的服务和/或传感器的信号特征的突然改变的示例包括但不限于在web网络具有突然增大的信号时来自交通工具传感器、基于卫星的通信以及蜂窝通信的弱化或强化信号。
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