拒绝服务攻击下信息物理系统安全控制研究

发布时间：2023-05-25 04:51

　　信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)是信息空间与物理空间深度融合与协同设计的大型复杂系统,由于具有不同于传统控制系统的高度集成以及高度网络化的特点,CPS在各重大领域取得了广泛应用。网络层的开放共享给CPS的实际应用带来更高效率的同时,也加大了CPS所面临的风险。这些潜在风险中,网络攻击凭借较大的破坏力,成为了CPS需要解决的首要安全问题。其中,拒绝服务(Denial-of-Service,DoS)攻击是最破坏力最大,也是最易实现的网络攻击类型,可以通过占用通信信道的网络资源来造成系统对正常数据收发请求的拒绝。本文从控制角度出发,对DoS攻击下CPS的安全控制问题进行研究,具体内容如下:首先,综合考虑CPS丢包因素的多样性,假设丢包总数演化的概率特征具有上限,并分别分析了满足此约束条件的固有丢包马尔可夫过程和DoS攻击马尔可夫过程,在此基础上给出了两种丢包因素的相互独立描述。为了节约CPS网络层带宽资源,引入了事件触发机制,并研究了具有马尔可夫丢包过程的CPS在事件触发控制率作用下的渐近稳定性。根据所得到的稳定性条件,给出了状态反馈控制器的计算方法。通过...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 CPS的构造及其安全问题
        1.2.1 CPS的体系结构
        1.2.2 CPS的安全威胁
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 DoS攻击建模
        1.3.2 状态估计
        1.3.3 稳定性分析与安全控制
    1.4 本文主要研究内容
第2章 DoS攻击下CPS的状态反馈控制
    2.1 引言
    2.2 问题描述
    2.3 丢包特征描述
        2.3.1 随机丢包
        2.3.2 DoS攻击
        2.3.3 相互独立的组合丢包
    2.4 事件触发机制
    2.5 主要结果
        2.5.1 稳定性分析
        2.5.2 控制器设计
    2.6 算例仿真
    2.7 本章小结
第3章 DoS攻击下CPS的动态输出反馈控制
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 连续DoS攻击下的CPS建模
    3.4 主要结果
        3.4.1 稳定性分析
        3.4.2 控制器设计
    3.5 仿真实例
    3.6 本章小结
第4章 基于安全博弈的CPS滑模控制
    4.1 引言
    4.2 问题描述
        4.2.1 通信模型
        4.2.2 DoS攻击下的控制模型
    4.3 CPS跨层设计
        4.3.1 网络层Stackelberg博弈
        4.3.2 物理层滑模控制
    4.4 主要结果
        4.4.1 稳定性分析
        4.4.2 控制器设计
    4.5 仿真实例
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3822967