随着移动互联网和工业智能化的快速发展,传统汽车行业不断向智能化和网联化转变,逐步迈入智能车联网时代。网联汽车在推动智能交通、智慧城市等重要技术发展的同时,其存在的安全问题日益突出,网络攻击事件不断涌现。作为智能网联汽车的核心总线网络,CAN总线负责车内传感器信息以及控制指令的传输,对其的安全防护成为了人们研究智能网联汽车的重点。然而CAN总线协议并未提供报文认证和加密等安全机制,这为攻击者入侵车内总线网络提供了可能。虽然目前已有学者提出多种CAN总线安全方案,但经过分析与研究,现有方案仍存在以下两个问题:(1)单一的安全机制难以适用于差异化的报文安全需求以及动态车内网络环境,难以兼顾安全性和网络性能;(2)现有的CAN总线认证加密方案中缺乏高效密钥管理方案,并不适用于计算存储能力有限的ECU节点。因此,针对上述问题,本文提出了一种自适应的轻量级CAN总线安全机制,主要研究工作有:(1)针对现有方案未考虑到报文安全需求的差异性以及车内网络环境的动态性,难以兼顾安全性和网络性能的问题,提出了基于模糊决策的安全策略选取方案。通过对报文特点和车内网络环境的分析,针对性地选择了若干影响因素,并利用层次分析法和模糊决策的思想,实现了在满足报文的安全需求的同时,根据动态的车内网环境自适应的调整安全策略。(2)针对目前CAN总线的认证加密中缺乏有效密钥管理方案这一问题,将车内网ECU节点的通信频率抽象为无向图,并以通信频率作为图的边权重,采用马尔可夫聚类的方法根据ECU之间通信频率将其划分为层次化的域结构,并在此基础上使用了树形域密钥结构对车内网进行合理的密钥管理。并结合自适应的安全策略选取方案,设计了差异化的安全策略及其通信协议。(3)对于本文所提出的方案,首先从可行性、安全性等方面进行了全面的理论分析,并借助ProVerif工具进一步验证了其安全性。随后,通过大量实验验证了自适应模糊决策的有效性,并对ECU分域和密钥管理方案进行性能分析。与现有方案进行对比,结果表明本方案所需的存储开销和计算开销十分有限,适用于计算能力受限的ECU节点和高实时性需求的CAN总线网络。