Bachelor's Thesis

System and Communication Security in Vehicles

Final Thesis 4.45 MB Appendix 314.18 kB

Author of thesis: Bc. Tomáš Trnka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Lukáš Malina, Ph.D.

Reviewer: Ing. Filip Wagner

Abstract:

At present, the rapid digitalization of the automotive industry transforms vehicles into complex cyber-physical systems, which makes the automotive industry prone to cyberattacks. This bachelor's thesis focuses on the in-vehicle network security, battery management systems and access control mechanisms. The thesis provides analysis of automotive protocols, for example CAN or FlexRay, alongside current threats and countermeasures. In process of creation of this work, we focused on interconnecting theory and practice. The outcomes of this work are two laboratory exercises that demonstrates attack and defensive tasks. These exercises focus on CAN bus exploitation and BMS data manipulation. To ensure estimated assumption, pilot testing was done on both exercises confirming assumption.

Keywords:

Automotive cybersecurity, In-vehicle networks, CAN bus, Battery Management System, Access control mechanisms, Threat taxonomy, Capture The Flag, Intrusion Detection System

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1. Jakou metrikou je měřena komplexita útoku, kterou uvádíte pouze jako číslo v kapitolách 3.5.2 a 3.5.3? 2. Popište model STRIDE, který jste v práci nepřímo identifikoval. 3. V jakém prostředí jste prováděl testování?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Information Security (BPC-IBE)

Composition of Committee

prof. Ing. Radim Burget, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Lukáš Malina, Ph.D. (místopředseda)
Mgr. Jakub Vostoupal, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Zukal, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Jonák, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Švento (člen)
Ing. Willi Lazarov (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Lukáš Malina, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá tematikou kybernetické bezpečnosti moderních vozidlech. V práci je vysvětlena teorie v rámci prvních tří kapitol, které v anglickém jazyce pokrývají principy komunikačních protokolů (CAN, LIN, FlexRay, Automotive Ethernet) a hrozby v subsystémech jako např. BMS (Battery Management System) či u přístupového systému. V kapitolách 4 a 5 je pak představena praktická část zaměřená na návrh nových výukových materiálů a dvou konkrétních laboratorních cvičení simulujících útoky na sběrnici CAN a manipulaci s daty BMS. Celková odborná úroveň práce je dobrá. Práce má širší tematický rozptyl na úkor hloubky u vybraných témat, např. BMS. Analýza rizik za použití metodiky NIST SP 800-30 a modelování hrozeb STRIDE jsou přehledně prezentovány včetně taxonomie a dostatečně pokrývají subsystémy BMS a přístupu do vozidla. Navržené laboratorní úlohy byly otestovány a byly vyhodnoceny časové náročnosti jednotlivých úkolů. Zadání práce je tedy splněno a přiložený praktický výstup v podobě sady konfiguračních skriptů, návodů, zdrojových kódů a virtuálních strojů ve formátu OVA je veřejně dostupný na GitHubu. Aktivita studenta po celou dobu řešení práce byla dobrá. Student využíval konzultace a prokázal schopnost samostatně pracovat s moderními trendy v oblasti kybernetické bezpečnosti automobilových systémů. Práce obsahuje standardní počet zdrojů literatury (36). Práce vykazuje jen menší formální a jazykové nedostatky. Práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením 80 bodů / B. Points proposed by supervisor: 80

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Filip Wagner

Bakalářská práce psaná v anglickém jazyce popisuje interní systémy vozidel, jejich komunikaci a zabezpečení. Součástí práce je také vytvoření dvou laboratorních cvičení pro demonstraci útoků na komunikační kanál a bateriovou jednotku.

Po formální stránce práce obsahuje všechny náležité celky, ale má nedostatky na straně sazby. V obsahu je „Závěr“ psáno česky, nadpis 2 přesahuje, některé nadpisy jsou pouze formou zkratek, dílčí nadpisy v rámci textu nejsou odlišeny (Basic Parameters, Network Topology, etc.), sekce jsou nadepsány velkými písmeny navzdory šabloně a nižší nadpisy občasně nedrží jednotný styl psaní velkých písmen.

Rozšířený abstrakt je především překladem vybraných částí do slovenštiny a není sepsán koherentně. První v něm zmíněná kapitola je uvedena jakožto další kapitola. Text ve značné míře užívá spojovníkem složená slova, a to i v případech, kdy se nejedná o správné užití (cyber-attacks, radio-frequency, Pseudo-Random-Number-Generator, machine-learning, etc.). Místy je text psán neodborně („It all started“, „As years passed“, etc.). Místy nejsou zkratky při prvním užití vysvětleny (LF, UHF, GATT, etc.) a některé odkazy na obrázky a výpisy jsou chybné (špatný index, jeden chybí, obrázek na místo výpisu, etc.)

V prvních třech sekcích jsou zdroje většinově uváděny až na konci celých kapitol a není jasné odkud student příslušné informace čerpal. Například protokoly CoAP a AMQP zmíněné v 3.1.1, případy užití protokolu FlexRay v 2.2.3, či COPOCOBANA v 3.5.1 nejsou přítomny v žádném přiřazeném zdroji. Kapitola 1.2 v úvodu zaměňuje kybernetické incidenty a vektory útoku. Dále popisuje dělení útoků podle STRIDE, aniž jej explicitně zmínila (STRIDE je pouze v úvodu práce). Rozdělení je popsáno nejednoznačně a beze zdroje, jelikož uváděný zdroj [3] zmiňuje jen konkrétní útoky a váže se tak až k druhým odstavcům podkapitol. Dělení útoků je v práci provedeno opět v kapitole 3.2 podle CIA triády. Ta opět přímo nezmiňuje, že vychází z příslušné metriky. 3.5.2 a 3.5.3 vyjadřují komplexitu útoků prostým číslem bez jednotky, či dalšího vysvětlení metriky. 3.9.4 začíná tvrzením, že neexistují relevantní útoky a dále popisuje dva útoky, které mají potenciál, což působí zmatečně. Kapitola 3.10 obsahuje 5 podnadpisů na necelé jedné stránce a působí pouze jako seznam rychlých tipů nevhodný pro závěrečnou práci.

Práce obsahuje celkem 35 zdrojů, ale při rozsahu celkem 94 stran jejich užití působí nedostatečně. Jak bylo zmíněno, zdroje nebývají uváděny v místě příslušné informace, a ne všechny informace jsou v nich dohledatelné. Na práci je pozitivní práce s obrázky, které byly správným způsobem překresleny z původních zdrojů.

Technická zpráva popisuje obě laboratorní úlohy vytvořené v rámci práce. Zadání úloh neuvádí přihlašovací údaje do virtuálního prostředí. V úloze 1 příkazy camdump a camsend jsou uvedeny pouze jako dump a send. CTF 1 nebylo možné bezpečně identifikovat měnící se hodnotu, která se vypíše přibližně jednou za 2 obrazovky terminálu. Příkaz v CTF 2 nefungoval, a to ani při přesném zadání dle technické zprávy. CTF 8 je zadáno zmatečně. V úloze 2 není uživatel nabádán k restartu prostředí po provedených útocích, které se samo neobnoví. Obě laboratorní úlohy jsou doprovázeny příběhem, který přívětivě přispívá ke gamifikaci scénáře a testem pro závěrečné ověření znalostí. Student neúplně implementoval úlohy do prostředí BUTCA. Text v BUTCA není nijak formátovaný, úloha není doplněna o obrázky, nejsou zde doplňující informace, či penalizující nápovědy, které přímo neuvádí řešení a není zde nahráno sandbox prostředí.

Závěrem student provedl pilotní testování s pomocí pouze 4 subjektů a popsal časovou náročnost jednotlivých úkolů. Vše je názorně zobrazeno s pomocí grafů a tabulek.

Celkově pro především velmi špatnou práci se zdroji, častou nesouvislost textu a neodborné, či špatně značené výrazy s přihlédnutím na vzorné překreslování obrázků, splnění cílů práce a rozsah, který je zde spíše na škodu navrhuji práci k obhajobě s doporučeným hodnocením E (58 bodů). Topics for thesis defence:
  1. Jakou metrikou je měřena komplexita útoku, kterou uvádíte pouze jako číslo v kapitolách 3.5.2 a 3.5.3 ?
  2. Popište model STRIDE, který jste v práci nepřímo identifikoval.
Points proposed by reviewer: 58

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová