DT-DS: CAN Intrusion Detection with Decision Tree Ensembles
Notice bibliographique
Résumé
The controller area network (CAN) protocol, used in many modern vehicles for real-time inter-device communications, is known to have cybersecurity vulnerabilities, putting passengers at risk for data exfiltration and control system sabotage. To address this issue, researchers have proposed to utilize security measures based on cryptography and message authentication; unfortunately, such approaches are often too computationally expensive to be deployed in real time on CAN devices. Additionally, they have developed machine learning (ML) techniques to detect anomalies in CAN traffic and thereby prevent attacks. The main disadvantage of existing ML-based techniques is that they either depend on additional computational hardware or they heuristically assume that all communication anomalies are malicious. In this article, we show that tree-based learning ensembles outperform anomaly-based techniques like AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) and Z-Score when used to detect attacks that result in increased bus utilization. We evaluated the detection capacity of three tree-based ensembles, Adaboost, gradient boosting, and random forests, and collectively refer to these as DT-DS. We conclude that the decision tree ensemble with Adaboost performs best with an area under curve (AUC) score of 0.999, closely followed by gradient boosting and random forests with 0.997 and 0.991 AUC scores, respectively, when trained using message profiles. We observe that with an increase in the observation window, the DT-DS models present an average AUC score of 0.999, and offer a nearly perfect detection of attacks, at the cost of increased latency in detection of attacked messages. We evaluate the performance of the IDS for Aeronautical Radio, Incorporated– (ARINC) encoded CAN communication traffic in avionic systems, generated using an aerospace testbench, ARINC-825TBv2. The IDS has been evaluated against the active attacks of a state-of-the-art predictive attacker model. Additionally, we observed that the performance of IDS approaches such as ARIMA and Z-Score degrade considerably with a decrease in the size of the observation time window. In contrast, the performance of DT-DS models is consistent, with only an average drop of 0.005 in the AUC score.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».