车CAN总线协议学习
# PREFACE：
# 基本概念：
CAN（Controller Area Network）总线协议是由 BOSCH 发明的一种基于消息广播模式的串行通信总线，它起初用于实现汽车内 ECU 之间可靠的通信，后因其简单实用可靠等特点，而广泛应用于工业自动化、船舶、医疗等其它领域。
ECU（Electronic Control Unit）电子控制器单元，它们的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。
简而言之 CAN 总线是用于各个 ECU 之间互相通信的网络以及协议。
# CAN 协议标准
底层协议：
CAN 总线协议大的分类包含底层的标准协议和上层协议两种；其中以 ISO 11898-1；ISO 11898-2 和 ISO11898-3 这三种协议为主，下面介绍这三种协议的主要作用和应用方向。
ISO 11898-1: 2015 定义 CAN 总线的数据链路层（DLL）和电气信号标准，描述 CAN 总线的基本架构，定义不同 CAN 总线设备在数据链路层通信方式，详细说明逻辑链接控制（LLC）和介质访问控制（MAC）子层部分；
ISO 11898-2: 2003 定义高速 CAN 总线（HS-CAN）物理层标准，最高数据传输速率 1Mbps ，应用为两线平衡式信号（CAN_H, CAN_L），HS CAN 是汽车动力和工业控制网络中应用最为广泛的物理层协议；
ISO 11898-3: 2006 定义低速 CAN 总线（LS-CAN, Fault-Tolerant CAN）物理层标准，数据传输速率在 40Kbps ~ 125Kbps 。Fault-Tolerant 是指总线上一根传输信号失效时，依靠另外的单根信号也可以通信，LS CAN 主要应用于汽车车身电控单元之间通信；
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上层协议：
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CAN 总线特性 CAN 总线具有多种特点其中包括：多主的工作方式；每条协议具有不同的优先级；采用非破坏性总线仲裁技术；CAN 可以通过报文实现点对点、一点对多点以及全局广播方式传送数据；节点数取决于总线驱动电路；采用短帧结构（8/16 字节），传输时间短，鲁棒性强，抗干扰；CRC 帧校验，数据出错率低。
这其中最重要的特点是多主的工作方式，一般操作系统都有一个大脑，对整个操作系统的环境进行管理，但是 CAN 总线的是多主的工作方式，各个 ECU 只负责往总线上收发它们的协议帧即可，所以当多个 ECU 同时收发消息时，就会导致冲突，这就又和它第二三个特点相关了。仲裁的特点是基于协议的优先级进行仲裁的，主要是为了给 CAN 总线上的协议进行优先级排序，决定发生冲突的时候哪个协议先占用 CAN 总线进行通讯。同时 CAN 协议的一些特点比如短帧结构，鲁棒性强，抗干扰等等能力也让 CAN 总线具有了在汽车上适用的条件。
CAN 总线的布局 之前汽车的各个 ECU 之间是通过点对点连接的，但是随着现代汽车内的 ECU 单元愈发增多，CAN 总线连接的方式可以显著降低汽车内部布线的复杂程度。
CAN 总线结构特征
CAN 总线定义四种帧类型，分别为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。各种帧的用途分别为：
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# 攻击面分析
访问车载诊断 II（OBD-II）操纵 CAN 来控制各种模块，达到的效果是可以控制制动以及发动机模块。另外还可以产生虚假的仪表盘数据，改变发动机参数
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第一阶段是入侵负责无线接口的 ECU。第二阶段是注入报文，与安全关键的 ECU 进行通信。最后一个阶段是修改 ECU，使 ECU 表现出恶意行为。
另外，通过 OTA 软件进行攻击也是一种方法。OTA 软件是一种低成本、可扩展、可远程更新的软件解决方案。
ICSim 模拟器
# 安装依赖 | |
sudo apt-get install libsdl2-dev libsdl2-image-dev can-utils | |
# 下载 ICSim | |
git clone <https://github.com/zombieCraig/ICSim.git> | |
# 编译 | |
cd ICSim | |
sudo make |
安装 can-utils
sudo apt-get install can-utils -y |
setip_vcan.sh：
加载 CAN 的内核模块以及虚拟 CAN 的内核模块：
sudo modprobe can sudo modprobe vcan
验证是否加载了所需的内核模块：
lsmod | grep can
接下来设置虚拟接口：
sudo ip link add dev vcan0 type vcan sudo ip link set up vcan0
可以通过下面方法来验证虚拟 CAN 接口：
ifconfig vcan0
运行 ICSim 模拟器（注意：wsl 没有内核模式所以不支持）：
./setup_vcan.sh | |
./controls vcan0 | |
./icsim vcan0 |
虚拟 CAN 接口设置成功后就可以在这个接口中发送或接收 CAN 数据包，使用 can-utils 中的 cangen 的工具来生成虚拟的 CAN 数据包。
cangen vcan0 |
使用 candump 查看包：
candump vcan0 |
存入 log：
candump -l vcan0 |
重放报文（可以测试发现仪表盘复现了前面的操作，但没那么稳定）：
canplayer -I xxx.log -v |
cansniffer 是用于嗅探 CAN 数据包的工具。cansniffer 的 -c 参数可以通过颜色高亮突出变化的字节，当需要判断执行某些操作是否会导致 CAN 数据变化时使用。
cansniffer -c vcan0 |
cansend 是用于将 CAN 帧发送到特定 CAN 接口的工具：
cansend interface frame |
参考：山石岩读丨前沿领域探析 —— 汽车 CAN 总线协议详解及攻击面分析_商用车 can 协议与乘用车 can 的区别 - CSDN 博客
CAN 总线安全之 ICSim 模拟器 - 腾讯云开发者社区 - 腾讯云 (tencent.com)
这几篇还没看：
https://yogeshojha.com/me/car-hacking-101-practical-guide-to-exploiting-can-bus-using-instrument-cluster-simulator - part-iii-savvycan-fuzzing-can-frame-and-playing-around-with-can-frames/