JP2014146868A - ネットワーク装置およびデータ送受信システム - Google Patents
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Abstract
車載ネットワークなどのネットワークシステムにおいて、不正なデータを侵入させて誤動作させる攻撃を検知し防御するため、ネットワークの周期情報に基づく不正の検出および不正なデータ転送の防止を目的とする。
【解決手段】
データを受信する通信部と、データを受信した受信時間を管理する時間管理部と、データを処理する制御部と、を有し、制御部では、基準とする受信データに対して、同じ識別子を持ち受信間隔が所定周期より短い第1のデータを受信した場合には、基準とする受信データの受信時間から所定周期経過するまでに第1のデータと同一の識別子を持つデータの受信を待ち、この間に第1のデータと同一の識別子を持つ第2のデータを受信したときに、不正が発生したと判断して周期異常検出時処理を行う。
【選択図】 図1
Description
図2に、本発明を用いたネットワーク装置を有するネットワークシステムを備えた制御システムの概要を示す。
<ネットワークプロトコルの例>
図6に、ネットワークバス302で用いられる通信プロトコルによるデータ構造の例を示す。この図6ではCANの通信プロトコルにおけるフレームのデータ構造を示している。この図に示した数値は、フレームを構成する各フィールドのビット数を表している。
<通信I/Fにおけるデータ送受信処理>
通信I/F402のデータ受信処理として、例えば設計時に定められた自ネットワーク装置で受信が必要なデータIDをプロセッサ401がフィルタテーブル504から読み出し、通信I/F402に指定する。受信が必要なデータIDの指定を受けた通信I/F402は、自ネットワーク装置が接続されているネットワークバス301で送信される信号を監視し、指定されたデータIDを有するデータ・フレームが、ネットワークバス301上で送信された場合に、このデータIDを持つデータ・フレームを受信して、データを受信したことをこのデータ・フレームのデータと共にプロセッサ401に通知する、といったデータ受信処理を行う。
<出力装置におけるメッセージ情報の出力方法>
出力装置6にメッセージ情報を出力する方法を説明する。出力装置6は、GW303やECU302と専用線またはネットワークバス301などの通信路で接続されており、このような通信路から、例えば前述したネットワークプロトコルで定められたフォーマットのデータとして、データIDが0x300のデータは警告画面表示要求、データIDが0x301のデータは、警告画面で表示する後述する周期異常ログ情報、のように定めておき、GW303やECU302から臆されてくるデータ・フレームを受信し、そのデータに対応した図形や文字情報などの映像情報を作成して、出力装置6が有するディスプレイに表示する。
<なりすまし攻撃の例>
次に図7を用いて、本発明で主に防御の対象とする、なりすまし攻撃の例について説明する。
<短周期検出時処理>
次に、周期判定でデータ・フレーム送信周期の短周期を検出した時に制御部501で実行される短周期検出時処理について、図9に示すフローチャートを元に説明する。この短周期検出時処理では、同一データIDを持つデータ・フレームを予め決められていた周期よりも短周期で受信したと判定された際の処理であり、更に次の同一データIDのデータ・フレームを、一定時間内に受信するか否かを判定する。
この待機時間についても周期判定の場合と同様、マージンを含む計算を行っても良い。例えば計算した結果の待機時間が2ms(例えば、10ms間隔での受信を想定している場合に、前回の受信から8ms後に同一データIDのデータを受信)の場合に、待機時間を計算で求めた2msでなく、衝突の発生などによる送信周期の乱れを考慮してフィルタテーブルに登録されている周期の時間の20%を待機時間のマージンとし、このマージンに相当する2msを加算した4msを待機時間としても良い。これにより、短周期を検出した後に正常な周期で送信されてくるデータ・フレームを受信するまでの時間を調整することが可能となり、異常データ受信後に衝突等で正常な周期で正常データを受信できなかった場合に、不正が無いと誤判定することを防ぐことが可能となる。
このように計算することにより、一時的な衝突などによる周期乱れにより、誤って短周期と判定されることを防ぐことが可能となる。
<周期異常検出時処理>
周期異常検出時処理としては、周期が異常であったという情報を基に、後述する異常検出時処理を実施する。
<異常検出時処理>
異常検出時処理としては、受信するIDが異常であった場合や、周期の異常を検出した場合に制御部501によって実行される。
<異常通知処理によるメッセージ情報出力>
異常が発生していることを通知するために、例えば異常を検知したネットワーク装置が出力装置6に対して後述する異常関連情報を通信路を介して通知し、出力装置6がこの異常関連情報を、異常を検知した旨のメッセージ情報として表示する。メッセージ情報の出力処理については前述の通りである。
<異常通知処理によるフェールセーフ実施>
他の周期異常検出時の異常検出時処理として、ネットワークシステム全体をフェールセーフな状態とするために、制御部501は、予め定められた特定の信号(警告信号)を、ネットワークバス301に送信する異常通知処理を行う。特定の信号を受信したECU302またはGW303などのネットワーク装置はネットワーク上で周期異常が発生していることを検知した場合、例えば自身が制御するハードウェアを予め定められた安全な状態に制御した後にシステムを停止し、その他の通信機器に対してフェールセーフ制御を実行した旨を通知する、等の処理を実行する。このようにすることで、周期異常が検知された場合にシステムを安全な状態で停止させることが可能になる。
<異常ログ情報への記録>
異常検出時処理では、異常を検知したネットワーク装置、または周期異常通知処理を受信したネットワーク装置が、ネットワーク装置内部の異常関連情報ログ506として異常関連情報を保存しておく。この異常関連情報ログ506のデータ構造を図16に示す。ここでは前述の異常関連情報の内、異常が発生したと判定されたデータ・フレームのデータIDをデータID1601に、異常が発生した累積回数を発生回数1602に、そして異常と判定された時刻を最終発生時刻1603に、異常が発生したネットワークバスのバスIDを発生バスID1604に、それぞれ記録して、異常関連情報ログとしている。
<受信データの破棄による、通信路飽和攻撃への対応>
また周期異常発生時に、異常検出時処理として受信したデータを処理せずに破棄することにより、例えばDoS(Denial of Service)などの通信路飽和攻撃により、正常な識別子を持つデータを大量に送信された場合でも、所定周期以下の間隔で送信されたデータであれば破棄されるため、攻撃を防ぐことが可能となる。
2 ネットワークシステム
3 無線通信部
4 ネットワークシステム
5 有線通信部
6 出力装置
301 ネットワークバス
302 ECU
303 ゲートウェイ(GW)
401 プロセッサ
402 通信I/F
403 タイマ
404 ROM
405 RAM
406 内部バス
501 制御部
502 通信管理部
503 時間管理部
504 フィルタテーブル
505 受信時刻テーブル
506 異常関連情報ログ
1000 ディスプレイ
1001 メッセージ情報
Claims (8)
- データを受信する通信部と、データを受信した受信時間を管理する時間管理部と、受信したデータを処理する制御部とを有し、周期的にデータを受信して処理するネットワーク装置において、
前記制御部は、前記通信部で受信したデータが有する識別子毎に前記時間管理部における受信時刻を記録し、基準とするデータと同じ識別子を持つデータを受信した間隔が所定周期より短い第1のデータを受信した場合に、前記基準とするデータを受信した時刻から前記所定周期経過するまでに前記第1のデータと同じ識別子を持つ第2のデータを受信した時には、周期異常検出時処理を行い、前記所定周期経過するまでに前記第1のデータと同じ識別子を持つデータを受信しなかった時には、前記第1のデータについて所定の処理を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項1に記載のネットワーク装置において、
前記制御部は、前記データを受信する間隔が所定周期より短い第1のデータを受信した場合に、前記所定周期までに前記第1のデータと同一識別子を持つ第2のデータを受信したときには、更に第1のデータと第2のデータについて類似性判定処理を実施し、前記類似性判定処理の結果が非類似である場合に、周期異常検出時処理を実行し、類似と判定された場合には、前記第1のデータと第2のデータについて前記所定の処理を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項1または2記載のネットワーク装置において、
前記制御部は、前記周期異常検出時処理として、前記第1のデータと第2のデータを破棄することを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項3に記載のネットワーク装置において、
前記制御部は、前記周期異常検出時処理にて、周期異常を検出した識別子、周期異常発生回数、周期異常の発生時刻、周期異常を検知したバスID、のいずれか一つ以上の情報を異常関連情報として記憶する処理を行う、ことを特徴とするネットワーク装置。 - 請求項4のネットワーク装置において、
警告情報を出力するユーザー警告部を有し、
前記制御部は、前記周期異常検出時処理の際に、警告指示として前記異常関連情報を前記ユーザー警告部に送信し、
前記ユーザー警告部は受信した警告指示に基づく警告を行う
ことを特徴としたネットワーク装置。 - 請求項1に記載のネットワーク装置において、
前記制御部は、前記データを受信する間隔が所定周期より短い第1のデータを受信した場合に、前記所定周期までに前記第1のデータと同一識別子を持つ第2のデータを受信した時には、前記第1のデータおよび第2のデータの転送処理を行わずに破棄し、
前記所定周期までに前記第1のデータと同一識別子を持つ第2のデータを受信しない時には、前記第1のデータを所定のネットワークに転送する転送処理を行う
ことを特徴とするネットワーク装置。 - ネットワークに警告指示を送信する第1のネットワーク装置と前記ネットワークに送信された警告指示を受信する第2のネットワーク装置により構成されるデータ送受信システムであって、
前記第1のネットワーク装置において、データを受信し、警告指示を送信する通信部と、前記第1のネットワーク装置において、前記データを受信した受信時間を管理する時間管理部と、
前記第1のネットワーク装置において、前記データを処理する制御部と、
前記第2のネットワーク装置において、前記警告指示を受信する通信部と、
前記第2のネットワーク装置において、前記通信部を管理し、警告指示を処理する制御部と、を有し、
前記第1のネットワーク装置における制御部は、前記データを受信する間隔が所定周期より短い第1のデータを受信した場合に、前記所定周期までに前記第1のデータと同一識別子を持つ第2のデータを受信した時に、前記第1のネットワーク装置は、前記第2のネットワーク装置に対して警告指示を送信し、前記第2のネットワーク装置における制御部は、前記警告指示を処理する
ことを特徴とするデータ送受信システム。 - 請求項7に記載のデータ送受信システムにおいて、前記警告指示の処理ではフェールセーフ処理を実施する、ことを特徴とするデータ送受信システム。
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