遭受攻击的网络化控制系统性能分析和控制器设计
发布时间：2021-10-24 00:32
网络化控制系统（Networked Control Systems,NCS）具有布线成本低,可靠性较高,可扩展性较强等优点,在日常生产、生活中的应用越来越广泛。然而,NCS除了存在着传统的网络时延、数据包丢失等问题,也遭遇了安全攻击问题这样新的挑战。一方面,随着TCP网络协议商业标准化的形成,打破了NCS的封闭性,无形中增加了NCS受到外界攻击的机会。另一方面,攻击方发现系统漏洞的能力与掌握攻击技术的能力都在不断提升,从外部攻击系统网络的手段也变得越发多样化、复杂化。因此,NCS的安全性问题已经逐渐成了NCS研究领域的重点问题之一。本文以NCS为研究对象,结合传统的网络时延问题,针对DoS攻击和重放攻击这两类不同攻击,采用切换系统分析方法,研究了遭受攻击的NCS性能分析和控制器设计。论文的具体内容如下:1)基于课题的背景与意义,分析了NCS中网络时延和安全性问题,重点介绍了DoS攻击和欺骗攻击的作用原理,最后概括了目前针对NCS安全性研究的国内外现状。2)研究DoS攻击对系统性能的影响以及设计其稳定化控制器。在DoS攻击过程中,NCS的传感器无法及时接收到测量信息或者执行器无法及时获取...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICS-CERT工控系统安全事件统计图
浙江工业大学硕士学位论文1.3 国内外研究现状自从 NCS 提出以来，其安全性问题也随之而来。甚者，NCS 的安全性问题已经上升到了影响国民经济跟社会稳定的高度，所以对其安全性研究已经成了 NCS 研究工作中最主要和最热门的问题之一[28-30]。图 1-3(a)是简化的遭受攻击的 NCS 示意框图。
是给定的有限集合M 中的最大正整数。m 的大小刻画了 DoS 攻击所持续时间的长短，M反映的是 DoS 攻击连续持续的最长时间。进一步，通过重新定义系统的采样时刻来统一上述两种攻击情况，记系统新的采样时刻分别为：0 1, , , ,lt t t l N，其中， N 为有限个正整数的集合，系统新的采样周期所组成的集合为H MT。图 2-1(a)给出了这两种情况下执行器输入信号的时序图。如此，系统(2-1)就变成了如下系统(2-2)，其中， 仅可取两个值 0或 1，若 0表示系统遭受 DoS 攻击， 1表示系统未遭受 DoS 攻击。 1 21 1p p px t A x t B u t B u t (2-2)进一步，针对该系统，本章采用执行器的执行周期0T 比传感器的采样周期T 更快的策略，且假设采样周期是执行周期的整数倍，即满足0T nT， n 1是正整数。如此，可以进一步减少 DoS 攻击对系统性能产生的影响。图 2-1(b)给出了一个在该策略下的执行器输入信号的时序图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016工控安全态势报告发布[J]. 自动化应用. 2017(01)
[2]Secure Consensus Control for Multi-Agent Systems With Attacks and Communication Delays[J]. Yiming Wu,Xiongxiong He. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[3]乌克兰事件的启示:防范针对电网的虚假数据注入攻击[J]. 赵俊华,梁高琪,文福拴,董朝阳. 电力系统自动化. 2016(07)
[4]加快建成网络强国是“十三五”规划的重要方向[J]. 赵聪. 计算机与网络. 2015(23)
[5]Finite-time Control for a Class of Networked Control Systems with Short Time-varying Delays and Sampling Jitter[J]. Chang-Chun Hua,Shao-Chong Yu,Xin-Ping Guan. International Journal of Automation and Computing. 2015(04)
[6]2014工业控制系统的安全研究与实践[J]. 李鸿培,忽朝俭,王晓鹏. 计算机安全. 2014(05)
[7]导弹新型控制系统中延时影响分析[J]. 许哲,许化龙,周小刚,阎震. 计算机测量与控制. 2008(04)
[8]具有控制约束的不确定离散系统最优保性能控制[J]. 俞立,徐建明. 系统工程与电子技术. 2004(10)
[9]具有随机通讯延迟和噪声干扰的网络系统控制[J]. 于之训,陈辉堂,王月娟. 控制与决策. 2000(05)
博士论文
[1]信息物理融合的网络控制系统安全技术研究[D]. 张云贵.哈尔滨工业大学 2015
[2]信息物理系统安全理论研究[D]. 张恒.浙江大学 2015
[3]网络控制系统的建模、分析与控制[D]. 朱其新.南京航空航天大学 2003
硕士论文
[1]基于时延补偿和预测控制的网络控制系统研究[D]. 周振玉.东北大学 2008
本文编号：3454218
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ICS-CERT工控系统安全事件统计图
浙江工业大学硕士学位论文1.3 国内外研究现状自从 NCS 提出以来，其安全性问题也随之而来。甚者，NCS 的安全性问题已经上升到了影响国民经济跟社会稳定的高度，所以对其安全性研究已经成了 NCS 研究工作中最主要和最热门的问题之一[28-30]。图 1-3(a)是简化的遭受攻击的 NCS 示意框图。
是给定的有限集合M 中的最大正整数。m 的大小刻画了 DoS 攻击所持续时间的长短，M反映的是 DoS 攻击连续持续的最长时间。进一步，通过重新定义系统的采样时刻来统一上述两种攻击情况，记系统新的采样时刻分别为：0 1, , , ,lt t t l N，其中， N 为有限个正整数的集合，系统新的采样周期所组成的集合为H MT。图 2-1(a)给出了这两种情况下执行器输入信号的时序图。如此，系统(2-1)就变成了如下系统(2-2)，其中， 仅可取两个值 0或 1，若 0表示系统遭受 DoS 攻击， 1表示系统未遭受 DoS 攻击。 1 21 1p p px t A x t B u t B u t (2-2)进一步，针对该系统，本章采用执行器的执行周期0T 比传感器的采样周期T 更快的策略，且假设采样周期是执行周期的整数倍，即满足0T nT， n 1是正整数。如此，可以进一步减少 DoS 攻击对系统性能产生的影响。图 2-1(b)给出了一个在该策略下的执行器输入信号的时序图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016工控安全态势报告发布[J]. 自动化应用. 2017(01)
[2]Secure Consensus Control for Multi-Agent Systems With Attacks and Communication Delays[J]. Yiming Wu,Xiongxiong He. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(01)
[3]乌克兰事件的启示:防范针对电网的虚假数据注入攻击[J]. 赵俊华,梁高琪,文福拴,董朝阳. 电力系统自动化. 2016(07)
[4]加快建成网络强国是“十三五”规划的重要方向[J]. 赵聪. 计算机与网络. 2015(23)
[5]Finite-time Control for a Class of Networked Control Systems with Short Time-varying Delays and Sampling Jitter[J]. Chang-Chun Hua,Shao-Chong Yu,Xin-Ping Guan. International Journal of Automation and Computing. 2015(04)
[6]2014工业控制系统的安全研究与实践[J]. 李鸿培,忽朝俭,王晓鹏. 计算机安全. 2014(05)
[7]导弹新型控制系统中延时影响分析[J]. 许哲,许化龙,周小刚,阎震. 计算机测量与控制. 2008(04)
[8]具有控制约束的不确定离散系统最优保性能控制[J]. 俞立,徐建明. 系统工程与电子技术. 2004(10)
[9]具有随机通讯延迟和噪声干扰的网络系统控制[J]. 于之训,陈辉堂,王月娟. 控制与决策. 2000(05)
博士论文
[1]信息物理融合的网络控制系统安全技术研究[D]. 张云贵.哈尔滨工业大学 2015
[2]信息物理系统安全理论研究[D]. 张恒.浙江大学 2015
[3]网络控制系统的建模、分析与控制[D]. 朱其新.南京航空航天大学 2003
硕士论文
[1]基于时延补偿和预测控制的网络控制系统研究[D]. 周振玉.东北大学 2008
本文编号：3454218
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/3454218.html
