특허 개요
본 특허는 차량 내부 통신 메시지를 기능별로 해석해 침입 징후를 찾는 DBC 파일 기반 CAN 침입 탐지 방법입니다. CAN 메시지를 DBC 파일의 Arbitration ID와 페이로드 의미에 따라 카테고리로 분류한 뒤, 카테고리별 신경망이 다음 시점 데이터를 예측하고 실제 데이터와의 손실값을 비교해 개별 이상을 판단합니다. 이어 각 모델의 히든 상태 연결값을 제3 신경망에 입력해 재구성 손실을 확인함으로써, 여러 기능에 걸친 전체 메시지 수준의 이상도 판단합니다.
- 핵심 기능
CAN 버스에서 수집한 메시지를 DBC 파일로 기능별 카테고리에 배정하고, 각 카테고리별 신경망 모델이 메시지 시퀀스의 다음 데이터를 예측하도록 처리합니다. 실제값과 예측값의 차이로 개별 기능부 이상을 판단하고, 카테고리별 히든 상태를 결합한 제3 신경망의 재구성 결과로 기능 간 연관성을 포함한 전체 메시지 이상을 판단합니다.
- 차별 강점
기존 기계학습 기반 이상 탐지는 기능부 구분 없이 전체 데이터를 한 번에 학습하므로 특정 기능부의 공격 위치를 식별하거나 기능 간 유사성을 학습하기 어려웠습니다. 본 특허는 DBC 파일로 메시지 의미를 기능별로 분류하고 개별 예측 모델과 히든 상태 기반 통합 모델을 결합해 미시적 이상과 거시적 이상을 함께 판단하는 방식이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 차량 내부 CAN 보안 모니터링, 자율주행차 전자제어장치 보안, V2V·V2X 연결 차량 침입 탐지, 산업 자동화 기기 및 CPS 통신망 이상 탐지에 활용 가능하며, 의료용 장비의 내부 통신 이상 분석으로도 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 완성차·부품 기업의 차량 보안 기능, 차량용 보안 솔루션, 무인 이동체의 통신 보안, 보안관제 연계형 이상 탐지 제품으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
명세서는 CAN 메시지를 DBC 파일로 기능별 분류하고, 카테고리별 신경망의 예측 손실과 히든 상태 연결값의 재구성 손실을 각각 임계값과 비교하는 판단 구조를 제시합니다. 실제 차량 또는 CPS 환경에서 공격 유형별 탐지율, 오탐률, 지연시간, 장기 운용 안정성을 확인한 실증 수치는 제시되지 않았습니다.
현재 성과
DBC 파일로 CAN 메시지를 기능별 카테고리로 분류한 뒤 각 카테고리의 예측 오차를 이용해 개별 기능부의 이상을 판단합니다. 카테고리별 히든 상태를 연결한 제3 신경망의 재구성 오차도 함께 사용해 전체 메시지 수준의 이상 판단을 수행합니다.
CAN 메시지 수집, DBC 기반 전처리, 카테고리별 신경망 예측, 히든 상태 연결, 재구성 오차 비교의 처리 절차가 명세서에 제시되어 있습니다. 다만 실제 차량 데이터와 공격 시나리오를 활용한 정량 성능 검증 결과는 제시되지 않았습니다.
기존 방식은 기능부 구분 없이 전체 CAN 데이터를 학습해 특정 기능부 탐지와 기능 간 상호연관성 반영에 한계가 있었습니다. 본 특허는 DBC 파일에 담긴 메시지 기능 정보를 활용하고, 카테고리별 예측 모델과 히든 상태 기반 제3 신경망을 결합해 개별 및 전체 수준의 이상을 판단합니다.
상용화까지 남은 부분
실제 차량 및 CPS 환경의 공격 유형별 탐지율, 오탐률, 탐지 지연시간에 대한 실증 데이터 확보
서로 다른 차종·DBC 파일·전자제어장치 구성에서의 일반화 성능과 장기 실시간 운용 안정성 검증
차량 ECU 및 보안관제 시스템 연동, 모델 경량화, 운영 환경 내 성능 검증을 포함한 제품화 설계
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
DBC 파일을 이용하여 시퀀스 기반의 침입을 탐지하기 위한 방법
10-2022-0093333 (2022.07.27)
1024855700000 (2023.01.03)
김휘강, 이휘재, 이상호, 강연재, 피대권, 최재웅, 이희주
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단