近年來,信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems,CPSs）相關技術在各個領域的應用如雨后春筍般涌現(xiàn),包括智能交通、智能電網(wǎng)、智能家居、智慧醫(yī)療等。然而,為了提供更加智能的管理和服務,CPSs日趨開放;此外,CPSs采用和融合了來自各個子系統(tǒng)和多個供應商的異構組件,這些系統(tǒng)特性均為CPSs帶來了信息安全風險。作為控制決策的重要參考依據(jù),CPSs的狀態(tài)估計環(huán)節(jié)一直是網(wǎng)絡入侵者的主要攻擊目標之一。為了正確、全面評估系統(tǒng)的脆弱性以及研究抗攻擊狀態(tài)估計策略,防御方需要對攻擊者的攻擊能力和行為進行研究。然而,針對狀態(tài)估計的CPSs信息安全問題研究存在諸多不足:第一,對攻擊者的攻擊能力認識不足,低估攻擊者的數(shù)據(jù)分析和信息挖掘能力,高估攻擊的構建對系統(tǒng)配置信息的依賴程度;第二,抗攻擊/彈性狀態(tài)估計器過度依賴精確的系統(tǒng)模型,而精確的系統(tǒng)模型構建實非易事;第三,研究抗攻擊的狀態(tài)估計策略時,時常忽略量測噪聲對該抗攻擊或彈性狀態(tài)估計策略的影響。針對以上工作的不足,本文主要從針對狀態(tài)估計的網(wǎng)絡攻擊策略和抗攻擊/彈性狀態(tài)估計策略兩個方面開展CPSs信息安全問題的研究。具體研究內容如下:1.為了... 

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
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第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 信息物理系統(tǒng)的應用
        1.1.2 信息物理系統(tǒng)的脆弱性
        1.1.3 信息物理系統(tǒng)信息安全事件
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 針對狀態(tài)估計的網(wǎng)絡攻擊策略
        1.2.2 抗攻擊/彈性狀態(tài)估計策略
        1.2.3 智能數(shù)據(jù)分析
        1.2.4 現(xiàn)有工作存在的不足
    1.3 本文研究思路和主要內容
    1.4 本文組織結構
第二章 基于數(shù)據(jù)驅動的面向狀態(tài)估計的錯數(shù)據(jù)注入攻擊
    2.1 引言
    2.2 預備知識
        2.2.1 系統(tǒng)觀測模型
        2.2.2 狀態(tài)估計和壞數(shù)據(jù)檢測
        2.2.3 隱身攻擊基本模型
    2.3 基本的數(shù)據(jù)驅動錯數(shù)據(jù)注入攻擊
    2.4 優(yōu)化的數(shù)據(jù)驅動錯數(shù)據(jù)注入攻擊
        2.4.1 隨機低成本數(shù)據(jù)驅動攻擊
        2.4.2 稀疏的目標數(shù)據(jù)驅動攻擊
    2.5 仿真實驗
    2.6 本章小結
第三章 基于數(shù)據(jù)驅動的面向狀態(tài)估計的目標攻擊
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 信息物理系統(tǒng)的風險傳播方式
    3.4 基于因果分析的最優(yōu)目標攻擊
        3.4.1 基于轉移熵的因果分析
        3.4.2 基于新指標的重要性排序
        3.4.3 節(jié)點攻擊
        3.4.4 最優(yōu)節(jié)點攻擊的實現(xiàn)
    3.5 仿真實驗
        3.5.1 最優(yōu)攻擊目標的選擇
        3.5.2 兩種攻擊模式下的狀態(tài)估計
        3.5.3 較大規(guī)模電力系統(tǒng)的仿真實驗
    3.6 本章小結
第四章 基于數(shù)據(jù)重構的彈性狀態(tài)估計策略研究
    4.1 引言
    4.2 預備知識
        4.2.1 高斯馬爾科夫隨機場
        4.2.2 隱身的欺騙攻擊
    4.3 總體狀態(tài)估計策略
    4.4 攻擊檢測與識別
    4.5 觀測性分析
    4.6 測量數(shù)據(jù)重構
        4.6.1 超完備字典的設計
        4.6.2 測量矩陣的設計和數(shù)據(jù)恢復策略
    4.7 狀態(tài)估計策略流程
    4.8 仿真實驗
        4.8.1 高相干字典的仿真實驗分析
        4.8.2 低相干字典的仿真實驗分析
    4.9 本章小結
第五章 基于數(shù)據(jù)分離的彈性狀態(tài)估計策略研究
    5.1 引言
    5.2 問題描述
        5.2.1 基本數(shù)據(jù)分離問題
        5.2.2 核范數(shù)最小化
        5.2.3 低秩矩陣分解
    5.3 總體狀態(tài)估計策略
    5.4 離線測量數(shù)據(jù)恢復及攻擊檢測
    5.5 在線測量數(shù)據(jù)恢復
    5.6 仿真實驗
        5.6.1 RLCDDA下的數(shù)據(jù)恢復仿真實驗
        5.6.2 STDDA下的數(shù)據(jù)恢復仿真實驗
        5.6.3 噪聲對攻擊下數(shù)據(jù)恢復的影響
    5.7 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
答辯委員會對論文的評語


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]信息物理系統(tǒng)安全理論研究[D]. 張恒.浙江大學 2015
[3]基于感知字典的稀疏重建算法研究[D]. 黃安民.電子科技大學 2011

碩士論文
[1]面向SCADA系統(tǒng)的入侵檢測模型的設計與實現(xiàn)[D]. 周兆國.重慶理工大學 2016



本文編號：3655347