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第9期“互联”学术沙龙——“离散事件系统框架下信息物理系统攻击问题的研究”顺利举行
( 发布日期:2021-06-04 阅读:次)

 题:离散事件系统框架下信息物理系统攻击问题的研究

 :06月02日(周三) 13:30-14:30

主讲人:赵玉美

 点:信电楼204

记录人:赵玉美

 容:

信息物理系统(Cyber Physical SystemCPS)最早由美国航天局于1992年提出,在2006年的美国科学基金会会议NSF Workshop on Cyber-Physical Systems”上由Helen Gill第一次进行详细描述。它以3CComputationCommunicationControl)技术为载体,集成了计算和通信功能,用以监视和控制物理过程,实现了计算资源与物理资源的紧密结合与协调。CPS自提出以来受到各国的广泛关注,例如欧洲提出嵌入智能与系统的先进研究与技术(ARTMEIS)项目对CPS模型进行研究、美国科学技术顾问委员会(PCAST)将CPS列为大关键技术首位、德国“工业4.0”将CPS作为核心技术、中国提出“中国制造2025”与“工业4.0”对接,具体的CPS的发展历程如下图所示。同时,信息物理系统的应用领域非常广泛,已经渗透到我们日常生活中的各个方面,包括智能电网系统、医疗监测系统、智能交通系统、网络控制系统等等。CPS的基本组成包括受控对象、传感器、执行器、监控器以及通信网络。传感器对物理系统产生的信号进行采集,信息通过通信网络传输给监控器,监控器对数据进行分析后,下达的命令通过通信网络传输给执行器,执行器根据监控器的指令对物理系统施加控制作用。通信网络的使用虽然使得CPS各个物理组件都具有信息处理和通信的能力,但增加了CPS应对网络攻击的脆弱性。攻击者可能会入侵传感器、执行器以及通信网络,进而破坏数据收集过程,干扰关键决策等,这可能对受控物理系统造成巨大损害,导致不可估量的经济损失,甚至引发重大安全事故。为此,信息物理系统的安全问题成为近年来的一大研究热点。

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接下来,赵玉美对攻击的分类进行介绍。从监控器的角度出发,若攻击者篡改监控器接收的信息,这类攻击称为输入攻击;若攻击者篡改监控器发布的指令信息,这类攻击则称为输出攻击。若一个系统既遭受输入攻击又遭受输出攻击,我们称该系统遭受输入输出攻击。另外,我们可以对输入、输出攻击进一步分类。将传感器与监控器相连的信道简称为传感器信道,将执行器与监控器相连的信道称为执行器信道。输入攻击可以进一步分为传感器攻击和传感器信道攻击两种,输出攻击可以进一步分为执行器信道攻击和执行器攻击两种。攻击分类示意图见下图。

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最后,赵玉美主要介绍了信息物理系统安全问题的三个研究角度,即:攻击策略的设计、攻击的检测与防御以及攻击鲁棒性监控器设计。攻击策略的设计是指从攻击者的角度出发对攻击行为进行设计,即针对不同类型的攻击,研究如何设计攻击策略使得系统进入不安全状态或不期望的状态。攻击的检测与防御以及鲁棒性监控器的设计是从防御者角度出发,攻击检测与防御一般指在系统运行时实时检测是否有攻击入侵系统并在检测到攻击后采取防御手段,攻击检测与防御示意图如下图所示,攻击鲁棒性监控器的设计一般指离线设计一种对攻击具有鲁棒性的监控器。


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参加人:研一研二部分学生




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