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| 內容簡介： |
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本书主要从 ROS 通信架构、ROS 接口和 ROS 编队等方面开展全面安全性分析，为机器人设备的安全性测试提供技术参考和支撑。全书共分为七章，主要内容包括 ROS 基本概念、ROS安全研究方向、ROS通信架构与安全、ROS接口与安全、ROS 漏洞挖掘、ROS 设备编队组网安全性分析，以及面向ROS的安全性测试验证等。
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| 目錄：
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第 1 章 ROS 基本概念1.1 认识 ROS1.1.1 ROS 发展历史1.1.2 ROS 的特点1.1.3 ROS 的典型应用1.1.4 ROS 2.01.2 ROS 入门1.2.1 ROS 安装1.2.2 ROS 编译1.2.3 ROS 常用命令1.3 ROS 通信机制1.3.1 基本概念1.3.2 话题通信机制1.3.3 服务通信机制1.3.4 参数服务器机制1.4 小结参考文献第 2 章 ROS 安全研究方向2.1 ROS 安全研究现状2.2 ROS 安全机制分析2.3 ROS 安全研究方向2.4 小结参考文献第 3 章 ROS 通信架构与安全3.1 ROS 通信架构3.1.1 XML-RPC3.1.2 ROS 通信架构机理3.2 ROS 通信架构安全3.2.1 ROS 节点管理器安全隐患3.2.2 话题通信机制安全隐患3.2.3 服务通信机制安全隐患3.2.4 ROSRPC 安全隐患3.2.5 参数服务器安全隐患3.2.6 任务调度安全隐患3.3 小结参考文献第 4 章 ROS 接口与安全4.1 ROS 常见接口机理分析4.1.1 Rosbridge4.1.2 Rosserial4.2 ROS 常见接口潜在安全隐患4.2.1 Rosbridge 安全隐患4.2.2 Rosserial 安全隐患4.3 小结参考文献第 5 章 ROS 漏洞挖掘5.1 漏洞初识5.1.1 整数溢出漏洞5.1.2 格式化字符串漏洞5.1.3 释放重引用漏洞5.1.4 双重释放漏洞5.1.5 空指针解引用漏洞5.1.6 数组越界漏洞5.2 漏洞挖掘方法与工具5.2.1 模糊测试技术5.2.2 传统模糊测试技术5.2.3 常用模糊测试工具5.3 对 ROS 进行漏洞挖掘5.3.1 对 rosbag play 进行漏洞挖掘5.3.2 对 rosserial 进行漏洞挖掘5.3.3 对 gstreamer 进行漏洞挖掘5.3.4 对点云库进行漏洞挖掘5.3.5 对 OpenCV 进行漏洞挖掘5.4 小结参考文献第 6 章 ROS 设备编队组网安全性分析6.1 常见多设备编队组网方法6.1.1 基于控制中心的多设备编队组网6.1.2 基于移动自组网的多设备编队组网6.2 ROS 编队组网的构建方法6.2.1 ROS 设备节点环境搭建6.2.2 ROS 设备编队环境构建6.3 组网协议的安全性分析6.3.1 TCPROS 协议格式分析6.3.2 UDPROS 协议格式分析6.3.3 连接头格式分析6.3.4 组网协议安全隐患6.4 针对编队组网的攻击方法研究6.4.1 口令破解攻击6.4.2 拒绝服务攻击6.4.3 中间人欺骗攻击6.4.4 重放攻击6.4.5 远程控制攻击6.5 小结参考文献第 7 章 面向 ROS 的安全性测试验证7.1 系统功能组成7.2 系统体系架构7.3 系统接口设计7.4 系统工作流程7.5 验证测试7.5.1 拒绝服务攻击7.5.2 远程控制攻击7.6 小结参考文献
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前 言
随着物联网、工业化、人工智能技术的发展和日渐成熟，机器人全面普及，无论是在医疗领域、服务领域还是在军事战争领域，智能机器人都将担任极其重要的角色。当前，世界主要国家在该领域展开激烈竞争，力争抢占该领域制高点，形成压倒性优势。
机器人设备的运转同样离不开操作系统的支撑，其中，ROS（Robot Operating System）是一款广泛使用的机器人操作系统，作为中枢神经系统为机器人设备提供高效的通信架构，将松散的功能模块耦合实现系统工作，帮助机器人设备完成更为复杂的任务。ROS 属于次级操作系统，2008 年由 Willow Garage 机器人研究初创公司接收并命名为 ROS；2010 年发布 ROS 1.0 进入大众视野，随后陆续几年都在推出新的发行版本。ROS 系统距今已经有十余年的历史，能够提供类似传统操作系统的诸多功能，并提供相关工具和库，用于获取、编译、编辑代码以及在多个设备之间运行程序完成分布式计算。
因为机器人可以与真实的物理环境直接进行交互，可以感知物理环境的各种因素，甚至可以反过来影响真实的物理环境，所以面向机器人操作系统的安全性研究非常重要。然而，ROS 作为使用广泛的机器人系统，其设计初衷是要提供一个松耦合的开发框架，但在安全性方面欠缺考虑，存在较多安全性问题，因此有必要针对 ROS 开展全面的安全性分析，为机器人设备的正常工作与运行提供安全保障。
本书面向机器人操作系统 ROS 的安全性分析和测试需求，开展安全性分析关键技术研究，解决针对 ROS 安全性测试时缺少攻击面、缺少全面安全性分析等难题。本书的研究成果能够为 ROS 的安全性测试提供科学合理的技术支撑，能够发现机器人设备潜在的安全隐患和漏洞，为该类设备的安全性测试提供有力论据。
赵亚新、杜晓刚、韩哲提出全书结构并负责相关内容编写，刘迎龙、吴皓敏、王鹏、刘宇、郭荣华负责编写主要章节内容，王震、刘义、秦富童、袁学军、周云彦等同志参与编写部分内容。
机器人操作系统安全与漏洞挖掘在编写过程中参考了大量国内外文献和研究成果（列举在参考文献中），在此，我们对原作者和研究人员表示真诚的谢意。
作者2024 年 12 月
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