基于DoS攻击能量分级的ICPS综合安全控制与通信协同设计

• 作者: 李炜 韩小武 李亚洁
• 来源期刊: 信息与控制
• 学科: 工学
• 关键词: 工业信息物理系统 DoS攻击能量分级 综合安全控制 离散事件触发通信机制 数据重构补偿
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 论文与报告
• 页码范围: 257-270
• 页数: 13页
• 分类号: TP273
• 语种: 中文
• DOI: 10.13976/j.cnki.xk.2022.1304

摘要

针对一类有限能量拒绝服务（denial of service，DoS）攻击与执行器故障共存的工业信息物理系统（industry cyber-physical system，ICPS），研究了综合安全控制与通信协同设计问题。首先，考虑单侧网络遭受DoS攻击的情形，构建了ICPS综合安全控制架构，并从防御者的视角通过分析不同能量级DoS攻击对系统的影响差异，制定了相应的能量分级标准；其次，设计了DoS攻击的能量分级检测机制，并对小能量攻击以弹性控制鲁棒应对，对大能量攻击提出了一种PD （proportional-differential）数据重构补偿策略，提升了ICPS对DoS攻击的主动防御能力，而安全系数的引入又使主被动容侵得以交融协同；接着，在同一非均匀数据传输机制下，通过给出的观测器与综合安全控制器的设计方法，实现了对不同能量等级DoS攻击的主被动混合容侵、执行器故障主动容错，并与通信协同设计的目标；最后，通过四容水箱系统仿真验证了所得理论结果的有效性。