論文の概要: LiPar: A Lightweight Parallel Learning Model for Practical In-Vehicle Network Intrusion Detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08000v2
• Date: Sat, 21 Dec 2024 03:03:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 19:42:47.443704
• Title: LiPar: A Lightweight Parallel Learning Model for Practical In-Vehicle Network Intrusion Detection
• Title（参考訳）: LiPar: 実用的な車載ネットワーク侵入検知のための軽量並列学習モデル
• Authors: Aiheng Zhang, Qiguang Jiang, Kai Wang, Ming Li,
• Abstract要約: 本稿では,車載侵入検知の一般化を実現する軽量並列ニューラルネットワーク構造LiParを提案する。 LiParは、複数の電子制御ユニット、ドメインコントローラ、コンピューティングゲートウェイなど、車載コンピューティングデバイスにタスク負荷を適応的に割り当てる。 我々はLiParが優れた検出性能、実行効率、軽量なモデルサイズを有しており、車内環境に実用的に適合し、車内CANバスのセキュリティを保護することができることを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.424132584616288
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With the development of intelligent transportation systems, vehicles are exposed to a complex network environment. As the main network of in-vehicle networks, the controller area network (CAN) has many potential security hazards, resulting in higher generalization capability and lighter security requirements for intrusion detection systems to ensure safety. Among intrusion detection technologies, methods based on deep learning work best without prior expert knowledge. However, they all have a large model size and usually rely on large computing power such as cloud computing, and are therefore not suitable to be installed on the in-vehicle network. Therefore, we explore computational resource allocation schemes in in-vehicle network and propose a lightweight parallel neural network structure, LiPar, which achieve enhanced generalization capability for identifying normal and abnormal patterns of in-vehicle communication flows to achieve effective intrusion detection while improving the utilization of limited computing resources. In particular, LiPar adaptationally allocates task loads to in-vehicle computing devices, such as multiple electronic control units, domain controllers, computing gateways through evaluates whether a computing device is suitable to undertake the branch computing tasks according to its real-time resource occupancy. Through experiments, we prove that LiPar has great detection performance, running efficiency, and lightweight model size, which can be well adapted to the in-vehicle environment practically and protect the in-vehicle CAN bus security. Furthermore, with only the common multi-dimensional branch convolution networks for detection, LiPar can have a high potential for generalization in spatial and temporal feature fusion learning.
• Abstract（参考訳）: インテリジェント交通システムの開発により、車両は複雑なネットワーク環境にさらされる。 車両内ネットワークのメインネットワークとして、コントローラエリアネットワーク(CAN)には多くの潜在的なセキュリティ上の危険性があり、その結果、侵入検知システムに対する高い一般化能力とより軽いセキュリティ要件が保証される。 侵入検知技術のうち、深層学習に基づく手法は、事前知識がなくても最もうまく機能する。 しかし、これらはすべて大きなモデルサイズであり、通常クラウドコンピューティングのような大きなコンピューティング能力に依存しているため、車載ネットワークにインストールするには適していない。 そこで,本研究では,車内ネットワークにおける計算資源割り当て方式について検討し,車内通信フローの正常パターンと異常パターンを同定し,限られた計算資源の利用性を改善しつつ効果的な侵入検出を実現するための,軽量並列ニューラルネットワーク構造LiParを提案する。 特に、LiParは、複数の電子制御ユニット、ドメインコントローラ、コンピューティングゲートウェイなどの車載コンピューティングデバイスにタスク負荷を適応的に割り当て、コンピューティングデバイスがそのリアルタイムリソース占有度に応じて分岐コンピューティングタスクを実行するのに適したかどうかを評価する。 実験により、LiParは優れた検出性能、実行効率、軽量モデルサイズを有し、車内環境に実用的に適合し、車内CANバスのセキュリティを保護できることを示した。 さらに、検出のための共通多次元分岐畳み込みネットワークのみにより、LiParは空間的および時間的特徴融合学習における一般化の可能性が高い。

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