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news 2025/4/26 22:31:38

AUTOSAR 入侵检测系统管理器 (IdsM) 详解

AUTOSAR安全框架的核心组件

1. 概述

AUTOSAR 入侵检测系统管理器（Intrusion Detection System Manager, IdsM）是AUTOSAR标准中安全防护框架的关键组成部分，专门负责处理车载安全事件。IdsM模块提供了一套完整的机制，用于收集、处理、过滤和转发在车辆运行过程中检测到的安全事件。

IdsM的主要功能包括：

接收来自基础软件模块（BSW）和应用软件组件（SW-C）的安全事件报告
根据配置规则对安全事件进行过滤和合格化
为安全事件添加时间戳等元数据
将合格安全事件转发到配置的接收器（IdsR，Dem/Sem）
提供多种过滤器以优化事件处理和存储
支持安全事件的本地存储和远程转发

作为AUTOSAR分布式入侵检测系统的核心组件，IdsM通过标准化接口接收、处理和转发安全事件，有效地支持了车辆安全运行和事件监控。

2. 系统架构

2.1 IdsM架构概览

以下架构图展示了IdsM在AUTOSAR系统中的位置以及与其他模块的关系：

在这里插入图片描述

2.1.1 架构组成部分

IdsM架构主要由以下几个层次组成：

应用层：包含安全传感器软件组件和智能传感器，负责检测安全事件并报告给IdsM。
- 常规传感器组件通过标准API报告基本安全事件
- 智能传感器能够提供带有时间戳和计数的高级安全事件信息
系统服务层：包含核心系统服务模块，其中IdsM是处理安全事件的中心组件
- IdsM：负责接收、处理和转发安全事件
- IdsR：入侵检测系统报告器，将合格安全事件传输到后端安全运行中心
- StbM：同步时基管理器，提供系统时间戳
- NvM：非易失性存储管理器，保存报告级别配置
- Csm：密码服务管理器，用于事件签名生成
- Det：默认错误追踪器，处理开发错误报告
- PduR：PDU路由器，负责安全事件数据的传输
安全服务层：提供安全和诊断相关服务
- Dem：诊断事件管理器，用于存储安全事件
- Sem：安全事件内存，本地持久化存储安全事件
- Dcm：诊断通信管理器，允许修改事件报告级别
后端系统：
- SOC：安全运行中心，接收和分析合格安全事件

2.1.2 数据流向

架构图中的箭头表示数据流向：

安全事件的检测与报告：
- 应用层安全传感器 → IdsM：报告安全事件(SEv)
- 智能传感器 → IdsM：报告带有时间戳和计数的安全事件
事件处理与存储：
- IdsM → Dem/Sem：存储合格安全事件
- IdsM → Csm：生成事件签名
- IdsM → NvM：保存报告级别配置
事件转发：
- IdsM → IdsR：转发合格安全事件(QSEv)
- IdsR → SOC：将事件传输到安全运行中心
配置与时间同步：
- Dcm → IdsM：修改事件报告级别
- StbM → IdsM：提供时间戳

2.2 IdsM内部结构

以下图表展示了IdsM的内部组件结构和数据流：

在这里插入图片描述

2.2.1 核心组件

事件接收接口：
- 提供多种API接口接收来自不同类型传感器的安全事件
- 支持带/不带上下文数据、计数和时间戳的事件接收
缓冲区管理：
- 事件缓冲区：临时存储接收到的安全事件
- 上下文数据缓冲区：存储与安全事件相关的附加信息
过滤链：IdsM的核心处理机制，包含多种类型的过滤器：
- 阻止型过滤器：
  - 报告模式过滤器：根据配置的报告模式决定是否处理事件
  - 状态阻止过滤器：根据系统状态决定是否处理事件
- 采样过滤器：
  - 每N个转发过滤器：只转发第N个事件，减少事件数量
- 聚合过滤器：
  - 事件聚合过滤器：将多个相似事件合并为单个事件
  - 事件阈值过滤器：只有当事件计数达到阈值时才处理
- 速率限制过滤器：
  - 事件速率限制：限制特定事件类型的处理频率
  - 流量限制：限制总体事件处理量
时间戳管理：
- 支持多种时间戳来源：StbM、自定义时间戳、传感器提供的时间戳
签名生成：
- 为安全事件生成加密签名，确保事件真实性
事件输出：
- IdsR接口：将事件转发到IdsR模块
- Dem/Sem接口：将事件存储到本地存储
配置管理：
- 管理各过滤器的配置参数
- 支持通过诊断接口更新配置
主函数：
- 周期性执行，处理缓冲区中的事件

2.2.2 数据处理流程

IdsM内部数据处理遵循以下流程：

安全事件通过事件接收接口进入系统
事件被缓存在事件缓冲区中，上下文数据存储在上下文数据缓冲区
主函数从缓冲区读取事件并启动过滤链处理
事件依次通过各类过滤器，不符合条件的事件被丢弃
通过过滤的事件被添加时间戳，必要时生成签名
最终合格的安全事件被转发到配置的目标接收器

3. 安全事件处理流程

以下活动图详细展示了IdsM处理安全事件的完整流程：

在这里插入图片描述

3.1 事件接收与初始处理

事件检测与报告：
- 安全传感器检测到潜在安全威胁
- 传感器通过IdsM提供的API调用报告安全事件
事件缓存：
- IdsM接收安全事件并存储在事件缓冲区
- 如果事件包含上下文数据，则存储在上下文数据缓冲区
- 如配置了上下文数据修改器，则调用此函数处理上下文数据
主函数处理：
- IdsM主函数(IdsM_MainFunction)周期性执行
- 从缓冲区读取待处理事件并启动过滤链处理

3.2 过滤链处理

安全事件依次通过多个过滤器，每个过滤器都可能导致事件被丢弃或修改：

报告模式过滤器：
- 检查事件的报告模式配置
- 如报告模式不允许，则丢弃事件
状态阻止过滤器：
- 根据当前系统状态决定是否处理事件
- 某些事件可能只在特定系统状态下才处理
采样过滤器：
- 每N个转发过滤器只允许第N个事件通过
- 用于减少重复事件数量
聚合过滤器：
- 事件聚合过滤器将多个相似事件合并为一个
- 事件阈值过滤器要求事件计数达到阈值才处理
速率限制过滤器：
- 事件速率限制防止特定类型事件过于频繁报告
- 流量限制控制总体事件处理量，避免系统过载

3.3 时间戳与转发

通过全部过滤链的事件成为合格安全事件(QSEv)，然后进行以下处理：

添加时间戳：
- 根据配置使用StbM、自定义时间戳或保留传感器提供的时间戳
计算签名：
- 如配置了签名生成，则计算事件签名以确保真实性
事件转发：
- 如配置了IdsR接收器，则将事件转发到IdsR，由IdsR传输到SOC
- 如配置了Dem/Sem接收器，则将事件存储在本地内存中

4. API接口与数据类型

IdsM提供丰富的API接口用于报告、处理和转发安全事件：

4.1 模块管理API

IdsM_Init：
- 功能：初始化IdsM模块
- 参数：IdsM_ConfigType类型配置指针
- 说明：在使用其他函数前必须先调用此函数
IdsM_GetVersionInfo：
- 功能：获取模块版本信息
- 参数：Std_VersionInfoType类型版本信息指针
- 说明：提供模块的版本信息，用于兼容性检查
IdsM_MainFunction：
- 功能：处理报告的安全事件的主函数
- 说明：由调度器周期性调用，处理缓冲区中的事件

4.2 安全事件报告API

4.2.1 标准API

IdsM_SetSecurityEvent：
- 功能：报告基本安全事件
- 参数：安全事件ID
- 说明：最简单的事件上报函数，仅包含事件ID
IdsM_SetSecurityEventWithContextData：
- 功能：报告带有上下文数据的安全事件
- 参数：安全事件ID，上下文数据指针
- 说明：带有附加信息的事件上报

4.2.2 计数API

IdsM_SetSecurityEventWithCount：
- 功能：报告带有计数的安全事件
- 参数：安全事件ID，计数值
- 说明：用于上报已聚合的事件
IdsM_SetSecurityEventWithCountContextData：
- 功能：报告带有计数和上下文数据的安全事件
- 参数：安全事件ID，计数值，上下文数据指针
- 说明：综合计数与上下文数据的事件上报

4.2.3 智能传感器API

IdsM_SetSecurityEventWithTimestampCount：
- 功能：报告带有时间戳和计数的安全事件
- 参数：安全事件ID，时间戳，计数值
- 说明：用于智能传感器直接提供时间和计数信息
IdsM_SetSecurityEventWithTimestampCountContextData：
- 功能：报告带有时间戳、计数和上下文数据的安全事件
- 参数：安全事件ID，时间戳，计数值，上下文数据指针
- 说明：最完整的事件上报函数，包含所有可能信息

4.3 回调通知与诊断接口

回调通知：
- IdsM_BswM_StateChanged：通知BswM模块状态变化
- IdsM_TpTxConfirmation：TP传输安全事件确认回调
- IdsM_TxConfirmation：传输安全事件确认回调
诊断接口：
- IdsM_Dcm_GetReportingMode_RequestResults：获取安全事件报告模式结果
- IdsM_Dcm_GetReportingMode_Start：启动获取安全事件报告模式
- IdsM_Dcm_SetReportingMode_Start：启动设置安全事件报告模式