分散式網路控制系統的信息物理攻擊檢測與安全控制

《分散式網路控制系統的信息物理攻擊檢測與安全控制》是依託上海交通大學，由鄔晶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：分散式網路控制系統的信息物理攻擊檢測與安全控制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄔晶
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

分散式網路控制系統廣泛存在智慧型電網、水網、交通等先進工業控制系統中，其安全問題將直接關係到國家基礎設施行業控制系統的穩定運行。因此，分散式網路控制系統安全控制設計刻不容緩。本項目從系統安全性能分析與控制綜合的角度對分散式網路控制系統的安全控制問題進行深入研究，以智慧型電網中典型的分散式網路控制系統為特定研究對象，刻畫系統安全性能和電網信息安全機制、物理防護、物理拓撲、物理動態系統之間的內在複雜關係。利用系統固有的物理防護、信息安全機制，充分挖掘攻擊約束下的物理動態系統自身所具備的安全性能，設計系統可用的安全控制與防護技術。主要內容有：信息物理攻擊建模；分散式網路控制系統安全性能分析；基於系統理論的安全控制與防護；系統在環仿真與性能評估。項目研究成果將為分散式網路系統的安全可靠運行奠定基礎，為抵禦攻擊提供系統可用的檢測與防護設計，具有重要的科學意義和經濟價值。

結題摘要

分散式網路控制系統廣泛存在於智慧型電網、水網、交通等先進工業控制系統中，其安全問題直接關係到國家基礎設施行業控制系統的穩定運行。本項目以智慧型電網中典型的分散式網路控制系統為主要研究對象，以“信息物理攻擊建模、系統安全性能分析、系統安全控制與防護、仿真驗證”為整體思路，開展分散式網路化控制系統的安全問題的研究。針對網路化控制系統在信息攻擊下的脆弱性量化問題，提出了針對系統信息層的協同重放攻擊模型、針對系統物理層的代碼攻擊模型、以及針對系統套用層的數據注入攻擊模型等多種隱蔽攻擊模型。針對攻擊約束下的網路化控制系統安全極限性能刻畫的問題，提出了基於系統理論以及分區協同的能控能觀性分析方法，同時設計了攻擊約束下的修正狀態估計。針對網路化控制系統的彈性加強問題，提出了主動安全防禦策略，設計了分散式攻擊檢測算法與分散式彈性控制算法，並且進行了系統架構最佳化設計，實現了對攻擊的“防禦——檢測——控制”，加強了攻擊下的系統彈性。在仿真驗證環節中，完成了智慧型電網系統的搭建，並且與dSPACE軟體建立了通信，可以實現DoS攻擊下智慧型電網的安全控制與最佳化的仿真驗證。綜上，本項目實現了攻擊下系統安全性能和控制性能的協同最佳化，可以為分散式網路化控制系統的安全可靠運行提供一定的理論基礎和關鍵技術支撐。