面向连接自动驾驶车辆的安全与安全性相互耦合建模：基于Copula的集成风险分析方法
密码学与安全
2025-12-18 v1
摘要
安全与安全性是连接自动驾驶车辆(CAVs)可靠运行的关键因素。虽然已有研究确定了两者之间的相关性，但缺乏分析其交互机制并指导协同设计的理论框架。为此，我们提出一种基于Copula的联合安全-安全性分析方法，以量化其耦合效应。首先，我们使用从生存分析派生的动态风险函数建模时间变化的网络攻击，同时依据汽车行业标准ISO 26262建模随机硬件故障。其次，为了捕捉功能安全故障与网络威胁之间的依赖性，我们引入基于Copula理论的联合故障模型，采用椭圆体(如高斯)和阿基米德(如弗朱根) Copula 族构建系统级故障函数。此外，我们提供了关于安全-安全性耦合中依赖结构的形式化理论分析，得出三个关键洞见：(1) 联合故障概率与依赖参数之间存在单调关系，(2) 防御性响应机制(如补丁部署)在缓解联合故障方面的作用机制，(3) 在依赖结构下，量化安全与安全性之间的动态耦合强度。通过全面仿真，我们评估了联合故障行为对三个关键因素的敏感性：Copula 依赖参数、安全补丁部署时机以及 Weibull 分布参数。我们的动态故障模型进一步说明了网络攻击如何影响安全故障，反之亦然，在依赖结构下，功能故障如何影响安全故障。该研究为 CAVs 的安全与安全性协同设计提供了可量化的理论基础。
引用
@article{arxiv.2512.14748,
title = {Modeling the Interdependent Coupling of Safety and Security for Connected and Automated Vehicles: A Copula-Based Integrated Risk Analysis Approach},
author = {Xingyu Li and Qi Liu and Yufeng Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14748},
year = {2025}
}