[發明專利]對控制器局域網或者汽車以太網的數據分類的設備和方法

在審

• 申請號: 202010047739.3
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111447173A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: M.漢澤爾曼;H.烏爾默;K.多爾曼;T.施特勞斯;A.容京格;J.S.布希納;S.博布萊斯特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/24;G06N3/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;陳嵐

本發明涉及對控制器局域網或者汽車以太網絡的數據分類的設備和方法。用于對尤其是用于控制器局域網或者汽車以太網的數據進行分類的設備和計算機實施的方法，其中接收（502）來自通信網絡的多個消息，其中針對人工神經網絡的多個輸入模型中的分配給預先給定的消息類型的輸入模型的輸入變量，選出（504）具有所述預先給定的消息類型的消息，其中根據所述消息來確定（506）該輸入變量，其中在人工神經網絡的輸出區域中輸出預測，所述預測可用于根據所述輸入變量對消息進行分類，或者輸出輸入變量的重構，所述重構可用于（510）根據該輸入變量對消息進行分類。

技術領域

本發明涉及一種用于對尤其是用于控制器局域網（Controller Area Netzwerk）或者汽車以太網（automotive Ethernet Netzwerk）的數據進行分類的設備和方法。

背景技術

在車輛中，在控制設備之間經由控制器局域網或者以太網來交換數據。

值得期望的是，可靠地識別出在經由這樣的網絡交換的數據中的異常。

發明內容

在許多車輛中，安裝（verbaut）尤其是根據標準族ISO 11898的控制器局域網。該網絡在下文中稱作CAN。CAN是串行現場總線系統，該串行現場總線系統允許微控制器、尤其是控制設備經由車輛中的CAN總線進行通信。在CAN總線上的數據業務（Datenverkehr）在此原則上可細分成兩組：

正常行為：

正常行為描述了如在正常運行時（也就是在沒有差錯、故障、外部操縱或者諸如此類的情況下）發生的這種類型的數據。在正確工作的系統中，只有無差錯的數據出現，并且各個數據一般而言都通過特定的（不僅是固定的而且是在時間上的）相互關系而彼此有關。

異常：

出于各種原因，在實際運行中，在CAN的數據中會出現與正常行為的偏差，所述偏差在下文中稱作異常。對此的原因例如可能是如下性質：

（i）CAN或者車輛的有缺陷的或者整個出故障的子系統提供了錯的數據或者甚至沒有提供數據，

（ii）CAN或者車輛的組件已損壞，

（iii）該系統曾受外部源、例如黑客攻擊操縱，這在下文中稱作入侵（Intrusion）。

對于尤其是根據來自IEEE 802.3標準族的標準之一的汽車以太網，在下文中進行同一細分，所述汽車以太網附加地或者替代CAN被采用。

對于尤其是車輛的安全運行，非常重要的是，識別出在這樣的數據中的這種異常。這些數據以消息經由網絡來發送。這些消息細分成所使用的通信類型的多個消息類型。例如在CAN中，給每個CAN ID都分配有一個消息類型。

利用機器學習方法（Machine Learning Method）、尤其是人工神經網絡例如借助深度學習（Deep Learning）來監控網絡業務是大的挑戰，因為數據中的大的可變性占支配地位。這樣，在CAN中例如并不預先限定，帶有何種CAN ID的何種消息互相跟隨。發送具有CAN ID的消息的順序并不僅僅與其循環時間有關，而是與許多其他因素有關，如例如與所屬的控制設備在車輛的起動過程中變成發送就緒的時間點有關，與具有CAN ID的消息當前是否以較高的優先級被發送有關，或者也與CAN總線的傳輸速率有關。這導致數據流的時間上的歷程（Verlauf）高度動態和復雜。除了時間上的可變性之外，在包含這些消息的數據本身中也給出高可變性。這樣，具有不同的CAN ID的消息包括不同多個信號。

當尤其是考察汽車以太網時，數據可變性變得還更顯著，在所述汽車以太網中，必須應對不同的協議類型，所述協議類型就其而言在數據結構上可能偏差極大。