論文の概要: SecCAN: An Extended CAN Controller with Embedded Intrusion Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.14924v1
- Date: Tue, 20 May 2025 21:16:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-22 15:42:58.761971
- Title: SecCAN: An Extended CAN Controller with Embedded Intrusion Detection
- Title（参考訳）: SecCAN:組み込み侵入検知機能を備えた拡張CANコントローラ
- Authors: Shashwat Khandelwal, Shreejith Shanker,
- Abstract要約: SecCANは、コントローラのデータパスにIDS機能を組み込む新しいCANコントローラアーキテクチャである。
カスタム量子化された機械学習アクセラレータがIDSエンジンとして開発され、SecCANの受信データパスに組み込まれる。
SecCANは、すべてのCANパケットサイズに対して、CAN受信ウィンドウ内のIDSレイテンシを完全に隠せることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.084121187559864
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent research has highlighted the vulnerability of in-vehicle network protocols such as controller area networks (CAN) and proposed machine learning-based intrusion detection systems (IDSs) as an effective mitigation technique. However, their efficient integration into vehicular architecture is non-trivial, with existing methods relying on electronic control units (ECUs)-coupled IDS accelerators or dedicated ECUs as IDS accelerators. Here, initiating IDS requires complete reception of a CAN message from the controller, incurring data movement and software overheads. In this paper, we present SecCAN, a novel CAN controller architecture that embeds IDS capability within the datapath of the controller. This integration allows IDS to tap messages directly from within the CAN controller as they are received from the bus, removing overheads incurred by existing ML-based IDSs. A custom-quantised machine-learning accelerator is developed as the IDS engine and embedded into SecCAN's receive data path, with optimisations to overlap the IDS inference with the protocol's reception window. We implement SecCAN on AMD XCZU7EV FPGA to quantify its performance and benefits in hardware, using multiple attack datasets. We show that SecCAN can completely hide the IDS latency within the CAN reception window for all CAN packet sizes and detect multiple attacks with state-of-the-art accuracy with zero software overheads on the ECU and low energy overhead (73.7 uJ per message) for IDS inference. Also, SecCAN incurs limited resource overhead compared to a standard CAN controller (< 30% LUT, < 1% FF), making it ideally suited for automotive deployment.
- Abstract（参考訳）: 近年の研究では、制御領域ネットワーク(CAN)などの車載ネットワークプロトコルの脆弱性と、機械学習による侵入検知システム(IDS)を効果的に緩和する手法として提案している。
既存の手法は電子制御ユニット(ECU)を結合したIDS加速器や専用のECUをICS加速器として利用している。
IDSを開始するには、コントローラからCANメッセージを完全に受信し、データの動きとソフトウェアオーバーヘッドを発生させる必要がある。
本稿では,コントローラのデータパスにIDS機能を組み込んだ新しいCANコントローラアーキテクチャであるSecCANを提案する。
この統合により、IDSはバスから受信したCANコントローラから直接メッセージをタップすることができ、既存のMLベースのIDSが発生したオーバーヘッドを取り除くことができる。
カスタム量子化された機械学習アクセラレータがIDSエンジンとして開発され、SecCANの受信データパスに埋め込まれ、IDS推論とプロトコルの受信ウィンドウの重なり合うように最適化される。
AMD XCZU7EV FPGA上でSecCANを実装し、複数の攻撃データセットを用いてハードウェアの性能と利点を定量化する。
SecCANは,すべてのCANパケットサイズに対して,CAN受信ウィンドウ内のIDS遅延を完全に隠蔽し,ECU上のソフトウェアオーバーヘッドをゼロとし,IDS推論のための低エネルギーオーバーヘッド(73.7 uJ)で,最先端の精度で複数の攻撃を検出する。
また、SecCANは標準的なCANコントローラ(30% LUT, < 1% FF)と比較して限られたリソースオーバーヘッドを発生させるため、理想的には自動車の配備に適している。
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