SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset

用于SIMPLE论文的CAN总线电压数据集，包含从两辆车收集的11轮数据，每轮数据存储在以车辆和日期时间命名的目录中。每个.mat文件存储CAN总线电压样本记录，可能包含多个CAN帧。

The CAN bus voltage dataset for the SIMPLE paper includes 11 rounds of data collected from two vehicles, with each round stored in directories named after the vehicle and the date-time. Each .mat file contains recorded CAN bus voltage samples, which may include multiple CAN frames.

原始信息汇总

SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset 概述

数据集内容

• 数据来源：数据集包含11轮数据，采集自两辆车辆。
• 数据结构：每轮数据位于一个名为vehicle_datetime的目录中，例如can_bus_voltage/sentra_02181733/。
• 文件类型：数据以.mat文件存储，每个文件记录了CAN Bus电压样本。

数据提取

• 解压数据：使用命令$ tar xvf in-vehicle.tar.gz解压数据。
• 提取CAN帧：在MATLAB中，通过调用record_to_frames函数从.mat文件中提取CAN帧。

数据文件属性

• 每个CAN帧文件包含的属性：
  • ch: CAN High电压样本
  • cl: CAN Low电压样本
  • t: 时间槽
  • s: 采样率
  • bin: 解码位
  • id: 消息ID

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset的构建基于车载网络中的CAN总线电压数据采集。数据采集过程涉及两辆不同车辆，分别在11个不同的时间点进行数据记录。每次记录的数据以`.mat`文件形式存储，每个文件包含多个CAN帧的电压样本。数据采集的具体时间点和车辆信息通过目录结构进行标识，例如`can_bus_voltage/sentra_02181733/`表示2016年日产Sentra在2月18日下午5点33分采集的数据。

特点

该数据集的特点在于其专注于单帧CAN总线电压数据的物理层识别，适用于车载网络的入侵检测与预防。每个`.mat`文件包含多个CAN帧的电压样本，且每个帧文件进一步细分为6个属性：CAN高电压样本（`ch`）、CAN低电压样本（`cl`）、时间槽（`t`）、采样率（`s`）、解码后的比特（`bin`）以及消息ID（`id`）。这些属性为研究人员提供了丰富的物理层信息，便于深入分析CAN总线的通信行为。

使用方法

使用该数据集时，首先需从提供的链接下载数据并解压缩。解压后，数据按车辆和时间点分类存储。通过MATLAB调用`record_to_frames`函数，可以将单个`.mat`文件中的CAN帧提取为独立的文件。每个提取的帧文件包含6个属性，用户可根据需求对这些属性进行分析或用于模型训练。例如，调用`record_to_frames('/path/to/can_bus_voltage/sentra_06111000/trace02600.mat')`将提取并存储四个CAN帧文件，便于进一步研究。

背景与挑战

背景概述

SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset是由亚利桑那大学的研究团队于2019年创建的，主要研究人员包括Mahsa Foruhandeh、Yanmao Man、Ryan Gerdes、Ming Li和Thidapat Chantem。该数据集旨在支持车载网络中的物理层识别研究，特别是针对入侵检测和预防的挑战。数据集通过记录CAN总线电压样本，提供了丰富的车载网络通信数据，为研究人员提供了一个可靠的实验平台。该数据集的研究成果发表在《第35届计算机安全应用会议》（ACSAC 2019）上，对车载网络安全领域的研究具有重要的推动作用。

当前挑战

SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset面临的挑战主要集中在两个方面。首先，车载网络中的物理层识别问题本身具有较高的复杂性，尤其是在多车辆环境下，如何准确区分不同车辆的CAN总线信号是一个技术难题。其次，数据集的构建过程中，研究人员需要克服数据采集的精确性和一致性问题，确保在不同时间和环境下采集的电压样本具有可比性。此外，数据集的规模较大，处理和分析这些数据需要高效的算法和计算资源，这对研究人员的计算能力提出了较高的要求。

常用场景

经典使用场景

SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset 主要用于车载网络物理层识别和入侵检测的研究。该数据集通过记录CAN总线电压样本，支持对车载网络通信的实时监控与分析，特别适用于单帧物理层识别技术的研究。研究人员可以利用该数据集开发新的算法，以提高车载网络的安全性和可靠性。

解决学术问题

该数据集解决了车载网络物理层识别中的关键问题，如如何通过单帧电压信号进行设备识别和入侵检测。通过提供详细的CAN总线电压样本，数据集为研究人员提供了实验基础，帮助他们验证和改进物理层识别算法，从而提升车载网络的安全性。这一研究对于防止车载网络遭受恶意攻击具有重要意义。

衍生相关工作

基于SIMPLE CAN Bus Voltage Dataset，研究人员已经开发了多种车载网络安全相关的经典工作。例如，利用该数据集提出的单帧物理层识别技术，已被广泛应用于车载网络入侵检测系统的开发。此外，该数据集还启发了其他相关研究，如车载网络通信协议的优化和车载网络异常检测算法的改进。