假数据注入攻击下信息物理融合系统的稳定性研究

• 作者: 张长青 彭勤科 彭大天 董建敏 蔡忠闽
• 来源期刊: 自动化学报
• 关键词: 信息物理融合系统 网络空间安全 假数据注入攻击 卡尔曼滤波
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 196-205
• 页数: 10页
• 字数: 9976字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16383/j.aas.2018.c180331

摘要

假数据注入 (False data injection, FDI) 攻击由于其隐蔽性特点, 严重威胁着信息物理融合系统 (Cyber-physical systems, CPS) 的安全.从攻击者角度, 本文主要研究了FDI攻击对CPS稳定性的影响.首先, 给出了FDI攻击模型, 从前向通道和反馈通道分别注入控制假数据和测量假数据.接着, 提出了FDI攻击效力模型来量化FDI攻击对CPS状态估计值和测量残差的影响.在此基础上, 设计了一个攻击向量协同策略, 并从理论上分析出操纵CPS稳定性的攻击条件:攻击矩阵H和系统矩阵A的稳定性及时间参数ka的选取时机.数值仿真结果表明FDI攻击协同策略能够有效操纵两类 (含有稳定和不稳定受控对象) 系统的稳定性.该研究进一步揭示了FDI攻击的协同性, 对保护CPS安全和防御网络攻击提供了重要参考.