CN106559431B - 一种用于汽车安全检测的可视化分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号变化量可视化分析方法，该方法包括：与汽车CAN总线建立通讯连接；采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，并将所述数据位变化量进行显示。通过本发明能够针对目标报文数据的变化量进行可视化分析，可清晰的看出分析目标的变化趋势，精准判断变换量，从而判断分析目标代表的控制行为。同时，本发明还公开了一种信号变化量可视化分析装置。

Description

一种用于汽车安全检测的可视化分析方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车安全检测领域，尤其涉及一种用于汽车安全检测的可视化分析方法和装置。

背景技术

CAN(Control Area Network)控制器局域网总线是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。CAN协议建立在封闭的网络基础上，各个车商的CAN协议都是私有规范，正因为如此没有充分考虑安全因素，即他人利用CAN总线数据对汽车施行控制行为的危险因素。汽车CAN总线又是开放式的，只要投放到总线上的指令格式语义正确，那么汽车就会执行此指令。如图1所示汽车的拓扑结果，汽车CAN总线不仅连接有汽车的部件，如电机控制部件、主动悬挂部件、变速控制部件、ABS、电动门锁、安全气囊、电动窗等，还连接有车身网络通信模块(汽车与蜂窝网络、3g，4g等网络通信的移动通信模块，蓝牙通信模块，局域网通信模块、广播通信模块等)、OBD((On-Board Diagnostics车载自动诊断系统)、其他用户私自接入的后装设备，随着智能汽车的发展，新能源在汽车上的应用以及高科技电子元器件在汽车上的应用，CAN总线连接的控制器或者微控制器越来越多，其上传输的数据包括有各个模块的控制数据，因此验证CAN总线是否能够被控制的安全检测是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个方面提出了一种信号变化量可视化分析方法，该方法包括：

与汽车CAN总线建立通讯连接；

采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，并将所述数据位变化量进行显示。

可选的，该方法还包括：设置重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定具有哪些标识信息ID的报文数据进行重放。

可选的，采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储，具体包括：

将所述报文数据存储在缓存区，并对每个缓存区进行显示

可选的，该方法还包括：设置重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定具有哪些缓存区的报文数据进行重放。

可选的，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

统计每个报文数据采集的次数，并显示所述次数。

可选的，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

计算每个报文数据之间的间隔时间，并显示所述间隔时间。

可选的，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

记录每个报文数据的采集或者存储时间，并显示所述时间。

可选的，该方法还包括：提供报文数据限定范围输入框；

根据户输入的对报文数据的一定范围限定条件，获取报文数据并将所获取的报文数据进行遍历重放。

根据本发明的另一个方面，还提供一种信号变化量可视化分析装置，该装置包括：

通信连接部件，用于与汽车CAN总线建立通讯连接；

报文数据采集部件，用于采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

数据分类处理部件，用于根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

数据变换量获取单元，用于按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，数据显示部件，用于按照分类对所述数据位变化量进行显示。

可选的，该装置还包括：重放模块，用于确定具有哪些标识信息ID的报文数据进行重放。

可选的，报文数据采集部件，包括缓存存储单元，其设置有多个缓存区，用于将所述报文数据存储在缓存区。

可选的，该装置还包括：重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定哪些缓存区的报文数据进行重放。

可选的，数据分类部件具体包括：报文统计单元，用于统计每个报文数据采集的次数，并通知所述数据显示部件显示所述次数。

可选的，数据分类部件具体包括：间隔时间计算单元，用于计算每个报文数据之间的间隔时间，并通知所述数据显示部件显示所述间隔时间。

可选的，数据分类部件具体包括：时间记录单元，用于记录每个报文数据的采集或者存储记录创建时间，并通知所述数据显示部件显示所述时间。

可选的，该装置还包括：输入部件，用于提供报文数据限定范围输入框；

报文数据获取部件，用于根据户输入的对报文数据的一定范围限定条件，获取报文数据；

报文数据重放部件，用于将所获取的报文数据发送到CAN总线上进行遍历重放。

通过本发明申请能够针对目标报文数据的变化量进行可视化分析，可清晰的看出分析目标的变化趋势，精准判断变换量，从而判断分析目标代表的控制行为。

通过本发明申请能够通过界面控制所采集报文数据的存储(包括是否存储，进行存储的缓存区)，控制生成工程化的测试用例(用来验证总线加密强度是否满足抵御重放攻击等的要求)，对进行重放的测试用例可通过可视化界面进行选择，从而能够对汽车进行安全检测的项目或者方面进行控制。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了现有技术中汽车CAN总线的网络拓扑结构图；

图2示出了本发明提出的信号变化量可视化分析方法的流程图；

图3示出了实时采集的数据报文的显示图；

图4示出了确定新出现的数据包的流程图；

图5示出了单个ID数据报文的变化走势图；

图6示出了本发明提出的信号变化量可视化分析装置的结构框图；

图7示出了确定的新出现的数据包的显示图；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的一个方面提出了一种信号变化量可视化分析方法，如图2所示，该方法包括：

S1.与汽车CAN总线建立通讯连接；

S2.采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

S3.根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

S4.按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，并将所述数据位变化量进行显示。

通过本发明申请能够针对目标报文数据的变化量进行可视化分析，可清晰的看出分析目标的变化趋势，精准判断变换量，从而判断分析目标代表的控制行为。

该方法可承载在一个检测平台上，具体检测平台可通过浏览器实现。该方法可在移动终端、平板电脑、PC机等设备上实现，在步骤S1中，与汽车建立通讯连接前将所述设备与汽车总线建立硬件连接，在建立硬件连接后，在命令窗口通过输入系统命令pythonmain.py来建立硬件连接接口与浏览器的通信通道，在建立该通信通道后，通过浏览器输入预定网址，便可在设备上运行该检测平台，即通过浏览器的运行将上述每个步骤的运行结果以网页的形式进行显示，用户基于网页对报文数据的显示，可选择哪些报文数据进行存储，也可选择将报文数据存储在一个缓存区或者多个缓存区。在对数据进行缓存后，根据所存储的报文数据的标识信息形成测试用例；一个测试用例对应于汽车的一个状态或者动作。实时采集CAN总线上的数据，一般来说，与一个状态或者动作相关的CAN总线上的数据具有相同的标识ID，基于这些数据进行处理能够形成测试用例。为了检测汽车的安全性，将所形成的测试用例再发送到总线上，汽车根据发送到总线上的测试用例数据进行响应，根据响应就能判断汽车的安全性，如果测试用例是汽车打开车门的总线数据，那么汽车的响应如果是打开车门，那么说明汽车能够被完全控制，安全性很低。

通过本申请所提出的上述方法，能够根据实时采集的数据形成测试用例，尤其是用户基于报文数据的可视化内容，可以选择进行重放的报文内容，而能够自动检测汽车被控制的可能性，进而能够检测出汽车的安全漏洞。

作为其他的实施例，在与汽车CAN总线建立通讯连接后，根据设备的操作系统不同，命令的窗口会有所不同，建立浏览器与硬件连接接口的通信通道的命令也会有所不同。而且上述方法也可通过电子客户端、APP等应用程序来实现，在这种实现方式中，即便是相同的设备操作系统，因为实现的方式不同，通信通道就会不同，输入的命令也会有所不同，本申请在此不做局限限定。

作为一种具体实施方式，在采集汽车CAN总线上的报文数据时，将当前数据信息存储到缓冲区，这个缓冲区信息是系统自动确定的缓冲区，缓冲区以一定的序号进行标识。如果用户确定将具有一标识信息ID的报文数据或者具有一类标识信息ID的报文数据存储在一个新的缓冲区，可以通过选择所采集的报文数据并通过预定命令或者触发预定按钮将其存为一个新的缓冲区。通过这样的技术手段，方便用户进行测试用例的选择和查找，也方便以缓存区为单位进行测试用例的重放。

作为一种具体实施方式，在采集汽车CAN总线上的报文数据时，通过界面实时显示所采集的当前数据信息，具体显示内容包括报文标识信息canID，可通过列名称Mid来标识，包括报文数据，具体可通过列名称Data来标识，包括采集次数，即一个报文出现的次数，具体可通过列名称Count来标识，包括时间间隔，即每条报文之间的时间间隔，具体可通过列名称Interval来标识。在显示报文数据相关信息的情况，用户可选择要重放的报文数据，基本上一个测试用例至少包括具有一个标识信息ID的报文数据，比如是对应于汽车完成一个动作的控制报文数据，或者是有关ABS系统的所有控制报文数据、前方碰撞预警系统的所有控制数据等。

对CAN总线发送所述测试用例(即测试用例的重放)，具体可包括：

根据预定间隔时间对CAN总线发送所述测试用例；或者

对CAN总线发送所述测试用例预定次数；或者

对CAN总线发送单个测试用例；或者

对CAN总线发送缓存存储的多个测试用例。

上述预定间隔时间、预定次数都可以通过设置模块来进行灵活设置，从而能够保证利用测试用例来检测汽车安全性的灵活性、可重复性，也帮助提高检测汽车安全性的准确度。

在一个具体实施例中，该方法基于客户端软件或者PC执行。具体过程为：将所述设备与汽车总线建立硬件连接，在建立硬件连接后，在命令窗口通过输入系统命令pythonmain.py来建立硬件连接接口与浏览器的通信通道，在建立该通信通道后，通过启动客户端软件，便可在设备上运行该检测平台，即通过客户端软件的运行将上述每个步骤的运行结果以图形用户界面的形式进行显示，用户基于图形用户界面对报文数据的显示，可选择哪些报文数据进行存储，也可选择将报文数据存储在一个缓存区或者多个缓存区。在对数据进行缓存后，根据所存储的报文数据的标识信息形成测试用例；一个测试用例对应于汽车的一个状态或者动作。实时采集CAN总线上的数据，一般来说，与一个状态或者动作相关的CAN总线上的数据具有相同的标识ID，基于这些数据进行处理能够形成测试用例。为了检测汽车的安全性，将所形成的测试用例再发送到总线上，汽车根据发送到总线上的测试用例数据进行响应，根据响应就能判断汽车的安全性，如果测试用例是汽车打开车门的总线数据，那么汽车的响应如果是打开车门，那么说明汽车能够被完全控制，安全性很低。

通过本申请所提出的上述方法，能够根据实时采集的数据自动形成测试用例，从而能够自动检测汽车被控制的可能性，进而能够检测出汽车的安全漏洞。

在重放测试用例时，通过预定功能按钮或者命令进行重放报文的选择。作为一种具体实施方式，设置Replay功能模块，在该功能模块下，设置重放模式设定输入框，输入框的标签可为Replay mode，通过该输入框用户可选择重放模式，可选择的重放模式有单条重放模式(用于单条报文的重放)、单缓存区重放模式(一个缓存区中的报文进行重放)、多缓存区重放模式(几个缓存区中的报文进行重放)。通过Interval输入框设定报文之间重放replay的间隔；通过Replay time设定框设定replay的次数；通过Mid输入框设定要重放报文的标识Id；通过Data输入框设定报文的数据内容。通过该实施例，用户能够对要重放的报文进行灵活设定，从而能够对对应于一个汽车的安全方面集中、全面地进行检测，使得对汽车的安全检测能够按照用户的意愿进行。

作为一种具体实施方式，通过控制模块来设定采集Can报文的线速率，可以定位125,250,500，通过这样的手段能够灵活控制单位时间采集的数据量。对于不同的时间段或者不同的测试车型，可以设置不同的线速率进行Can总线数据的采集。

作为另一具体实施方式，在采集CAN总线上的报文数据并对其进行存储后，对所采集的报文数据按照ID分类，基于所分类的类别实时更新数据，根据实时更新的数据显示数据位变化。具体如图3所示，分类的报文标识信息ID以格式0x12D-(301)、ox12F-(303)、0x133-(307)、0x1EB-(491)、0x2B6-(694)等显示，与上述ID信息对应的，具体报文数据内容如下：11500010041902FF、48A5110000000030、00310000140200D0、A900000000000000、0B0312161A000500，与上述ID信息对应的，采集次数如下：96，57，48，59，104，与上述ID信息对应的，采集报文的时间间隔为1000.2532005310059,1000.25296211224268，999.5129108428955，1024.0538120269775，499.3319511413574。从上面几个具体例子可以看出，报文数据实时显示情况，根据报文数据的标识信息、具体数据内容可以看出数据位变化，数据位的变化在时间上可以精确到毫秒级，从而对汽车安全漏洞的检测提供了非常准确的测试用例数据基础。

也就是说，通过对总线报文数据的采集，能够采集到涉及到总线控制安全的几乎所有的数据，而且这些数据在重放再发送到CAN总线上时，能够几乎检测到几乎所有安全漏洞。

实际上，上面的具体实施例中都是重放采集并缓存后的完整报文数据。作为变形的一种实施方式，还可以是在重放数据报文之前，对数据进行管理，具体过程为：对采集并缓存至缓存区的报文数据进行与非逻辑运算，与非逻辑运算针对报文数据的标识信息ID进行，从而对前后接收到的数据包取非交集，能够根据标识信息ID获取到新数据包。然后对于新数据包，在数据内容上进行去重运算，去重后的数据内容反映针对具体汽车功能的控制信息，利用进行去重运算后的数据内容单个数据包的进行重放，以进行汽车是否能够被控制的测试，去重后的数据的显示界面可如图4所示。

在实际应用中，实时采集CAN总线上的数据，一般来说，与一个状态或者动作相关的CAN总线上的数据具有相同的标识ID，也就是说汽车总线上实时传输的数据包根据控制功能的不同，具有不同的标识，在实时信息显示界面上，显示所述标识以及与该标识对应的报文数据内容，为了从采集的总线批量数据中获取新出现的数据包，本发明实施例中，通过数据包的标识信息ID从所述实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包，从而快速准确地实现总线批量数据中新出现的数据包的查找。

将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行去重运算，以获取数据变化量。

具体的，为了精确判断事实更新的总线数据与前一时刻的总线数据的变化量，本发明实施例将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行去重运算，实现数据变化量的精确获取，确保测试汽车总线安全漏洞的可靠性。

向CAN总线发送所述数据变化量，根据响应于所述数据变化量的汽车状态或汽车动作来确定汽车是否安全。

在获取到数据变化量之后，则向CAN总线发送所述数据变化量，通过车辆电机控制系统、主动悬挂系统、变速控制系统、ABS系统、电动门锁系统、安全气囊以及电动窗系统等控制部件响应于所述数据变化量的汽车状态或汽车动作确定车辆是否满足抵御重放攻击的要求，实现对汽车总线存在的安全漏洞的自动检测。

本发明实施例提供的基于总线批量数据测试汽车总线安全性的实施例，对于总线批量数据，通过数据包的标识信息ID从所述实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包的数据变化量，并向CAN总线发送该数据变化量，以根据响应于该数据变化量的汽车状态或汽车动作来确定汽车是否安全，从而能够自动检测汽车被控制的可能性，实现对汽车总线存在的安全漏洞的自动检测。

在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，从所述实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包，具体包括以下步骤：

步骤S10、根据数据包的标识信息ID对总线批量数据进行分类；

步骤S20、以缓存区为单位存储所述分类后的数据包；

步骤S30、对两个缓存区中存储的数据包比对，以确定新出现的标识信息ID所对应的数据包。

本发明实施例中，检测平台通过建立缓存区来存储数据包。具体的，在获取到实时更新的数据包之后，首先通过数据包的标识信息ID对总线批量数据进行分类，然后采用检测平台建立的缓存区为单位存储所述分类后的数据包；其中，第一缓存区中存放的数据包为前一时刻已经出现的标识信息ID对应的数据包，第二缓存区中存放的数据包为实时更新后的数据包，通过对两个缓存区中存储的数据包比对，以确定新出现的标识信息ID所对应的数据包。本发明实施例根据对缓存区中存储数据包的比对，通过查找新出现的标识信息ID所对应的数据包的方式，快速、高效地实现了在车辆批量总线数据中对新出现的可能存在重放攻击漏洞的数据的检测。

将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行去重运算，以获取数据变化量，具体可通过下述技术手段实现

将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行差分比对，以获取数据变化量。如图5所示，显示单个ID标识信息的数据报文的数据变化走势图，通过该图，很清楚的反映出报文数据走势。

为了快速、准确地实现去重运算，本发明实施例通过采用取非交集算法或差分比对算法，对新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行去重运算，以实现数据变化量的精确获取，确保测试汽车总线安全漏洞的可靠性。

本发明实施例中提出了两种不同的实现批量总线数据去重工作的方法，可以理解的是，上述两种对批量总线数据进行去重运算的实现模式仅用于对本发明技术方案进行举例说明，并非对本发明技术方案的限定，在实际应用中，本领域技术人员可根据需要进行灵活设置。

本发明实施例中，在向CAN总线发送所述数据变化量，具体包括：以缓存区为单位向CAN总线发送所述数据变化量。

此外，本发明另一实施例中，向CAN总线发送所述数据变化量，具体包括：向CAN总线发送所述单个数据包的数据变化量。

通过上述技术手段能够实现根据车辆控制系统响应于所述数据变化量的汽车状态或汽车动作来确定车辆是否满足抵御重放攻击的要求，实现对汽车总线存在的安全漏洞的自动检测。

通过本发明实施例所提出的上述各种手段，能够根据实时采集的汽车总线数据自动检测车辆是否满足抵御重放攻击的要求，确定车辆被控制的可能性，实现对车辆所存在的安全漏洞的检测。

作为其他的实施例，在与汽车CAN总线建立通讯连接后，根据设备的操作系统不同，命令的窗口会有所不同，建立浏览器与硬件连接接口的通信通道的命令也会有所不同。而且上述方法也可通过电子客户端、APP等应用程序来实现，在这种实现方式中，即便是相同的设备操作系统，因为实现的方式不同，通信通道就会不同，输入的命令也会有所不同，本发明在此不做局限限定。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

根据本发明的另一个方面，还提供一种信号变化量可视化分析装置，如图6所示，该装置包括：

通信连接部件100，用于与汽车CAN总线建立通讯连接；

报文数据采集部件200，用于采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

数据分类处理部件300，用于根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

数据变换量获取单元400，用于按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，数据显示部件，用于按照分类对所述数据位变化量进行显示。

所述报文采集部件200，数据分类处理部件300，数据变换量获取单元400硬件上由移动终端、PC机、平板电脑上等具有处理功能的设备的处理器来实现，主要功能基于浏览器应用软件或者客户端应用软件的功能模块实现。所述建立所述装置与汽车总线的数据传输通道设备的操作系统中的命令界面来实现。

通过本申请所提出的上述装置，能够根据实时采集的数据实时显示数据报文的变化过程，从而帮助用户实际采集的报文数据的状态。

如果所述设备通过浏览器应用程序来实现报文数据的采集、显示与管理，那么与汽车建立通讯连接前将所述设备与汽车总线建立硬件连接，在建立硬件连接后，在命令窗口通过输入系统命令python main.py来建立硬件连接接口与浏览器的通信通道，在建立该通信通道后，通过浏览器输入预定网址，便可在设备上运行该检测平台，即通过浏览器的运行将上述每个步骤的运行结果以网页的形式进行显示，用户基于网页对报文数据的显示，可选择哪些报文数据进行存储，也可选择将报文数据存储在一个缓存区或者多个缓存区。在对数据进行缓存后，根据所存储的报文数据的标识信息形成测试用例；一个测试用例对应于汽车的一个状态或者动作。实时采集CAN总线上的数据，一般来说，与一个状态或者动作相关的CAN总线上的数据具有相同的标识ID，基于这些数据进行处理能够形成测试用例。为了检测汽车的安全性，将所形成的测试用例再发送到总线上，汽车根据发送到总线上的测试用例数据进行响应，根据响应就能判断汽车的安全性，如果测试用例是汽车打开车门的总线数据，那么汽车的响应如果是打开车门，那么说明汽车能够被完全控制，安全性很低。

作为其他的实施例，在与汽车CAN总线建立通讯连接后，根据设备的操作系统不同，命令的窗口会有所不同，建立浏览器与硬件连接接口的通信通道的命令也会有所不同。而且上述方法也可通过电子客户端、APP等应用程序来实现，在这种实现方式中，即便是相同的设备操作系统，因为实现的方式不同，通信通道就会不同，输入的命令也会有所不同，本申请在此不做局限限定。

作为一种具体实施方式，在采集汽车CAN总线上的报文数据时，将当前数据信息存储到缓冲区，这个缓冲区信息是系统自动确定的缓冲区，缓冲区以一定的序号进行标识。如果用户确定将具有一标识信息ID的报文数据或者具有一类标识信息ID的报文数据存储在一个新的缓冲区，可以通过选择所采集的报文数据并通过预定命令或者触发预定按钮将其存为一个新的缓冲区。通过这样的技术手段，方便用户进行测试用例的选择和查找，也方便以缓存区为单位进行测试用例的重放。

作为一种具体实施方式，在采集汽车CAN总线上的报文数据时，通过界面实时显示所采集的当前数据信息，具体显示内容包括报文标识信息canID，可通过列名称Mid来标识，包括报文数据，具体可通过列名称Data来标识，包括采集次数，即一个报文出现的次数，具体可通过列名称Count来标识，包括时间间隔，即每条报文之间的时间间隔，具体可通过列名称Interval来标识。在显示报文数据相关信息的情况，用户可选择要重放的报文数据，基本上一个测试用例至少包括具有一个标识信息ID的报文数据，比如是对应于汽车完成一个动作的控制报文数据，或者是有关ABS系统的所有控制报文数据、前方碰撞预警系统的所有控制数据等。

在一个具体实施例中，终端设备基于客户端软件或者PC执行。具体过程为：将所述设备与汽车总线建立硬件连接，在建立硬件连接后，在命令窗口通过输入系统命令pythonmain.py来建立硬件连接接口与浏览器的通信通道，在建立该通信通道后，通过启动客户端软件，便可在设备上运行该检测平台，即通过客户端软件的运行将上述每个步骤的运行结果以图形用户界面的形式进行显示，用户基于图形用户界面对报文数据的显示，可选择哪些报文数据进行存储，也可选择将报文数据存储在一个缓存区或者多个缓存区。在对数据进行缓存后，根据所存储的报文数据的标识信息形成测试用例；一个测试用例对应于汽车的一个状态或者动作。实时采集CAN总线上的数据，一般来说，与一个状态或者动作相关的CAN总线上的数据具有相同的标识ID，基于这些数据进行处理能够形成测试用例。为了检测汽车的安全性，将所形成的测试用例再发送到总线上，汽车根据发送到总线上的测试用例数据进行响应，根据响应就能判断汽车的安全性，如果测试用例是汽车打开车门的总线数据，那么汽车的响应如果是打开车门，那么说明汽车能够被完全控制，安全性很低。

在重放测试用例时，通过预定功能按钮或者命令进行重放报文的选择。作为一种具体实施方式，设置Replay功能模块，在该功能模块下，设置重放模式设定输入框，输入框的标签可为Replay mode，通过该输入框用户可选择重放模式，可选择的重放模式有单条重放模式(用于单条报文的重放)、单缓存区重放模式(一个缓存区中的报文进行重放)、多缓存区重放模式(几个缓存区中的报文进行重放)。通过Interval输入框设定报文之间重放replay的间隔；通过Replay time设定框设定replay的次数；通过Mid输入框设定要重放报文的标识Id；通过Data输入框设定报文的数据内容。通过该实施例，用户能够对要重放的报文进行灵活设定，从而能够对对应于一个汽车的安全方面集中、全面地进行检测，使得对汽车的安全检测能够按照用户的意愿进行。

作为一种具体实施方式，通过控制模块来设定采集Can报文的线速率，可以定位125,250,500，通过这样的手段能够灵活控制单位时间采集的数据量。对于不同的时间段或者不同的测试车型，可以设置不同的线速率进行Can总线数据的采集。

作为另一具体实施方式，在采集CAN总线上的报文数据并对其进行存储后，对所采集的报文数据按照ID分类，基于所分类的类别实时更新数据，根据实时更新的数据显示数据位变化。分类的报文标识信息ID以格式0x12D-(301)、ox12F-(303)、0x133-(307)、0x1EB-(491)、0x2B6-(694)等显示，与上述ID信息对应的，具体报文数据内容如下：11500010041902FF、48A5110000000030、00310000140200D0、A900000000000000、0B0312161A000500，与上述ID信息对应的，采集次数如下：96，57，48，59，104，与上述ID信息对应的，采集报文的时间间隔为1000.2532005310059,1000.25296211224268，999.5129108428955，1024.0538120269775，499.3319511413574。从上面几个具体例子可以看出，报文数据实时显示情况，根据报文数据的标识信息、具体数据内容可以看出数据位变化，数据位的变化在时间上可以精确到毫秒级，从而对汽车安全漏洞的检测提供了非常准确的测试用例数据基础。

也就是说，通过对总线报文数据的采集，能够采集到涉及到总线控制安全的几乎所有的数据，而且这些数据在重放再发送到CAN总线上时，能够几乎检测到几乎所有安全漏洞。

实际上，上面的具体实施例中都是重放采集并缓存后的完整报文数据。作为变形的一种实施方式，还可以是在重放数据报文之前，对数据进行管理，具体过程为：对采集并缓存至缓存区的报文数据进行与非逻辑运算，与非逻辑运算针对报文数据的标识信息ID进行，从而对前后接收到的数据包取非交集，能够根据标识信息ID获取到新数据包。然后对于新数据包，在数据内容上进行去重运算，去重后的数据内容反映针对具体汽车功能的控制信息，利用进行去重运算后的数据内容单个数据包的进行重放，以进行汽车是否能够被控制的测试。

为了从采集的总线批量数据中获取新出现的数据包，本发明实施例中，通过数据包的标识信息ID从所述实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包，从而快速准确地实现总线批量数据中新出现的数据包的查找，通过可视化手段，仅显示新出现的数据包，如图7所示。

本在本发明的一个可选实施例中，所述数据变换量获取单元400，具体适用于将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包取非交集，以获取数据变化量。

在本发明的一个可选实施例中，数据变换量获取单元400，具体适用于将所述新出现的标识信息ID所对应的数据包与已出现的标识信息ID对应的数据包进行差分比对，以获取数据变化量。

在本发明的一个可选实施例中，该装置还包括，重放部件，具体用于以缓存区为单位向CAN总线发送所述数据变化量。作为另一种实施方式，也可用于向CAN总线发送所述单个数据包的数据变化量。

通过本发明实施例所提出的上述装置，能够根据实时采集的汽车总线数据自动检测车辆是否满足抵御重放攻击的要求，确定车辆被控制的可能性，实现对车辆所存在的安全漏洞的检测。

作为一种具体实施方式，该装置还包括：命令窗口模块，用于提供命令输入窗口供用户输入预定命令，以采集汽车CAN总线上的报文数据。

所述重放部件具体包括：

第一测试用例发送单元，用于根据预定间隔时间对CAN总线发送所述测试用例；或者

第二测试用例发送单元，用于对CAN总线发送所述测试用例预定次数；或者

第三测试用例发送单元，用于对CAN总线发送单个测试用例；或者

第四测试用例发送单元，用于对CAN总线发送缓存存储的多个测试用例。

上述预定间隔时间、预定次数都可以通过设置模块来进行灵活设置，从而能够保证利用测试用例来检测汽车安全性的灵活性、可重复性，也帮助提高检测汽车安全性的准确度。

该装置还包括，设置部件，用于设置采集CAN报文的速率。

基于本实施例所介绍的检测汽车安全性的方法和装置，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中做标记的方法所采用的装置，都属于本申请所欲保护的范围。

一般来说，在传送总线数据时，为了保证传输安全，会进行端到端的加密，在一端接收总线数据时会进行时间戳的校验，数据的检验和比对。本申请利用直接采集总线数据，再将所采集的总线数据重放发送至总线的原理，仅需要对采集的数据进行缓存和选择，再重放发送至总线，根据汽车的响应即可检测出汽车的安全性，而不需要对总线数据进行复杂的解密、加密、校验、数据比对等复杂的数据处理过程，因此节省了大量的数据处理资源。并且因为几乎所有的控制数据均会通过总线发送，因此利用总线数据的重放几乎能够检测所有控制方面的安全漏洞。

在此提供的方法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的网关、代理服务器、系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

Claims (16)

1.一种信号变化量可视化分析方法，该方法包括：

与汽车CAN总线建立通讯连接；

采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

按照分类获取所述报文数据的数据位变化量，并将所述数据位变化量进行显示；

通过数据包的标识信息ID从实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包，对于新数据包在数据内容上进行去重运算，利用进行去重运算后的数据内容进行汽车是否能够被控制的测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括：设置重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定具有哪些标识信息ID的报文数据进行重放。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储，具体包括：

将所述报文数据存储在缓存区，并对每个缓存区进行显示。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：该方法还包括：设置重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定具有哪些缓存区的报文数据进行重放。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

统计每个报文数据采集的次数，并显示所述次数。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

计算每个报文数据之间的间隔时间，并显示所述间隔时间。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，按照分类对所述报文数据信息进行显示，具体包括：

记录每个报文数据的采集或者存储时间，并显示所述时间。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

提供报文数据限定范围输入框；

根据用户输入的对报文数据的一定范围限定条件，获取报文数据并将所获取的报文数据进行遍历重放。

9.一种信号变化量可视化分析装置，该装置包括：

通信连接部件，用于与汽车CAN总线建立通讯连接；

报文数据采集部件，用于采集汽车CAN总线上的报文数据并对其进行存储；

数据分类处理部件，用于根据数据包的标识信息ID对采集的报文数据进行分类；

数据变换量获取单元，用于按照分类获取所述报文数据的数据位变化量；通过数据包的标识信息ID从实时更新的数据包中获取新出现的标识信息ID所对应的数据包，对于新数据包在数据内容上进行去重运算，利用进行去重运算后的数据内容进行汽车是否能够被控制的测试；

数据显示部件，用于按照分类对所述数据位变化量进行显示。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：该装置还包括：重放模块，用于确定具有哪些标识信息ID的报文数据进行重放。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：报文数据采集部件，包括缓存存储单元，其设置有多个缓存区，用于将所述报文数据存储在缓存区。

12.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于：该装置还包括：重放模块，用于根据重放模块发出的指令来确定哪些缓存区的报文数据进行重放。

13.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，数据分类部件具体包括：报文统计单元，用于统计每个报文数据采集的次数，并通知所述数据显示部件显示所述次数。

14.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，数据分类部件具体包括：间隔时间计算单元，用于计算每个报文数据之间的间隔时间，并通知所述数据显示部件显示所述间隔时间。

15.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，数据分类部件具体包括：时间记录单元，用于记录每个报文数据的采集或者存储记录创建时间，并通知所述数据显示部件显示所述时间。

16.根据权利要求9-11任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：输入部件，用于提供报文数据限定范围输入框；

报文数据获取部件，用于根据用 户输入的对报文数据的一定范围限定条件，获取报文数据；

报文数据重放部件，用于将所获取的报文数据发送到CAN总线上进行遍历重放。

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