文章总结： 本文针对车载网络向以太网转型背景，研究CAN总线入侵检测系统的兼容性问题。构建四维量化评估体系，发现基于协议无关特征及模块化设计的系统适配性更佳。提出多层级优化策略，涵盖协议适配中间件、检测方法融合、FPGA硬件加速及模块化架构设计，有效解决了异构网络下的协议冲突与实时性瓶颈，实现了IDS跨协议迁移与安全资源复用。 综合评分： 88 文章分类： 车联网安全,安全建设,解决方案

优秀论文 | 武汉大学曹越团队：车载以太网环境下CAN总线入侵检测系统兼容性评估与优化

原创

信息网络安全杂志 信息网络安全杂志

信息网络安全杂志

2026年2月24日 17:00 上海

引用本文

曹越, 方泊璎, 魏高达，等. 车载以太网环境下CAN总线入侵检测系统兼容性评估与优化[J]. 信息网络安全, 2025, 25(8): 1175-1195.

CAO Yue, FANG Boying, WEI Gaoda, et al. Compatibility Evaluation and Optimization of CAN Bus Intrusion Detection Systems in In-Vehicle Ethernet Environment[J]. Netinfo Security, 2025, 25(8): 1175-1195.

研究背景

智能网联汽车的快速发展推动车载网络架构从传统控制器局域网络（Controller Area Network, CAN）总线向高带宽、强扩展性的车载以太网转型。现有CAN总线入侵检测系统（Intrusion Detection System, IDS）基于CAN协议特性设计，而CAN总线与车载以太网在通信特性、协议栈架构和数据传输机制上存在显著差异，且以太网环境引入了媒体访问控制洪泛攻击、精准时间协议同步攻击等新型攻击，导致CAN IDS难以直接适配，如何实现安全资源有效转化成为关键问题。

研究方法

本研究构建“评估—分析—优化”三位一体理论框架，提出包含协议特性依赖性、检测方法兼容性、处理能力适应性和检测架构扩展性四个维度，以及显式协议依赖、网络层次抽象度等七个子维度的量化评估体系，制定明确评分标准与加权计算方法。评估对象涵盖基于传统方法（规则、时序特征、图模型、CAN标识符（Identifier, ID）序列、熵）、深度学习方法（单帧检测、窗口检测）和电压特征的各类CAN IDS，系统分析其在车载以太网环境下的适配潜力。

评估结果显示，基于协议无关特征（如载荷熵、消息时间间隔）、采用模块化设计且算法轻量化的CAN IDS兼容性更优；依赖CAN协议专有字段（如CAN ID）、计算复杂度高且架构固化的系统适配能力较弱。基于此，提出多层级优化策略：协议适配层面，通过物理层混合收发器、数据链路层虚拟CAN通道协议转换中间件和应用层自适应服务代理，实现跨协议数据映射；检测方法层面，优化传统统计模型并引入以太网攻击特征库，融合深度学习技术；实时性与资源优化层面，采用知识蒸馏、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）硬件加速等技术降低计算开销；架构扩展性层面，采用模块化设计，支持组件动态替换与联邦学习协同更新。

研究结论

本研究通过四维评估体系明确了CAN IDS跨协议迁移的技术瓶颈与适配需求，提出的优化策略解决了异构网络下的协议冲突、实时性不足和扩展性受限等问题，实现了CAN IDS在车载以太网环境中的有效适配，既保留对传统CAN威胁的检测能力，又能应对新型攻击。未来可进一步聚焦动态网络环境下的自适应检测机制，以及跨协议协同防御技术，提升智能网联汽车网络安全体系的适配性。

通信作者:

方泊璎 ：[email protected]

作者简介:

曹越（1984—），男，湖北，教授，博士，CCF会员，主要研究方向为智能交通系统、车联网安全。

方泊璎（2004—），女，湖北，本科，主要研究方向为车联网异常行为检测。

魏高达（2002—），男，河南，硕士研究生，主要研究方向为车联网异常行为检测。

李金宇（2003—），男，湖北，本科，主要研究方向为车联网异常行为检测。

杨洋（1976—），女，湖北，高级工程师，硕士，主要研究方向为车联网安全。

彭涛（1979—），男，湖北，高级工程师，博士，主要研究方向为智能制造、工业互联网。

张国敏（1979—），男，山东，副教授，博士，主要研究方向为软件定义网络、网络安全、网络测量和分布式系统。

阅读原文

长按识别二维码

信息网络安全

《信息网络安全》创刊于2001年，是由公安部主管，公安部第三研究所、中国计算机学会主办，面向国内外公开发行的国内首批信息安全类期刊之一，于2015年成为中国科技核心期刊，2017年成为中国科学引文数据库来源期刊，2018年成为中文核心期刊，2022年入选CCF计算领域高质量科技期刊分级目录。

中文核心期刊

中国科技核心期刊

中国科学引文数据库来源期刊

CCF计算领域高质量科技期刊

我们在不断努力和完善中，期待您的关注和支持！

免责声明：

本文所载程序、技术方法仅面向合法合规的安全研究与教学场景，旨在提升网络安全防护能力，具有明确的技术研究属性。

任何单位或个人未经授权，将本文内容用于攻击、破坏等非法用途的，由此引发的全部法律责任、民事赔偿及连带责任，均由行为人独立承担，本站不承担任何连带责任。

本站内容均为技术交流与知识分享目的发布，若存在版权侵权或其他异议，请通过邮件联系处理，具体联系方式可点击页面上方的联系我。

本文转载自：信息网络安全杂志 信息网络安全杂志 信息网络安全杂志《优秀论文 | 武汉大学曹越团队：车载以太网环境下CAN总线入侵检测系统兼容性评估与优化》