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如何解决资源分配与安全问题是无人驾驶技术的一个大课题。想象两个简单的攻击场景:第一,其中一个ROS的节点被劫持,然后不断地分配内存,导致系统内存消耗殆尽,造成系统OOM而开始关闭不同的ROS节点进程,从而整个无人驾驶系统崩溃。第二,ROS的topic或者service被劫持, ROS节点之间传递的信息被伪造,导致无人驾驶系统行为异常。

我们选择的方法是使用Linux Container(LXC)来管理每一个ROS节点进程。简单来说,LXC提供轻量级的虚拟化以便隔离进程和资源,而且不需要提供指令解释机制以及全虚拟化等其他复杂功能,相当于C++中的NameSpace。LXC有效地将单个操作系统管理的资源划分到孤立的群组中,以更好地在孤立的群组之间平衡有冲突的资源使用需求。对于无人驾驶场景来说,LXC最大的好处是性能损耗小。我们测试发现,在运行时LXC只造成了5%左右的CPU损耗。

除了资源限制外,LXC也提供了沙盒支持,使得系统可以限制ROS节点进程的权限。为了避免有危险性的ROS节点进程可能破坏其他ROS节点进程的运行,沙盒技术可以限制可能有危险性的ROS节点访问磁盘、内存以及网络资源。另外为了防止节点中的通信被劫持,我们还实现了节点中通信的轻量级加密解密机制,使黑客不能回放或更改通信内容。

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