近年來,計算機技術(shù)進步導致網(wǎng)絡和控制系統(tǒng)的深度耦合。通信信道使得數(shù)據(jù)被有效分享和利用,控制中心(防御者)可以融合全局信息來制定決策以影響大的物理空間。同時,控制系統(tǒng)復雜度極大增加,導致了大量系統(tǒng)漏洞的累積,攻擊者利用系統(tǒng)漏洞發(fā)動惡意攻擊,而這毫無疑問將給信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)帶來巨大挑戰(zhàn)。近年來不斷增加的攻擊案例使得CPS安全問題形勢變得日益嚴峻。本文將CPS看成網(wǎng)絡化的反饋控制系統(tǒng),從閉環(huán)視角出發(fā)分析攻防雙方交互過程,針對執(zhí)行器側(cè)出現(xiàn)能量約束攻擊者的DoS攻擊情形,給出相應的攻擊破壞分析與控制器設計,實現(xiàn)對拒絕服務攻擊下CPS系統(tǒng)的安全控制設計。首先,針對控制回路中可能存在的執(zhí)行器攻擊,對攻擊產(chǎn)生的控制器-執(zhí)行器傳輸網(wǎng)絡中的信號篡改、丟失等情形進行建模,提出了一類具有拒絕服務攻擊的CPS數(shù)學模型,并通過仿真分析并驗證了拒絕服務攻擊對CPS性能的影響。其次,為了提取DoS攻擊者的行為特征和DoS攻擊造成的影響,將控制中心(領(lǐng)導者)和攻擊者(跟隨者)建模成Stackelberg博弈模型,并推導攻防雙方各自成本、收益權(quán)衡的代價函數(shù)。給出控制器存...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 DoS攻擊研究概述
        1.2.2 基于博弈的最優(yōu)控制器概述
        1.2.3 事件觸發(fā)控制研究概述
    1.3 本文主要研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第二章 DoS攻擊下CPS的數(shù)學模型描述
    2.1 引言
    2.2 DoS攻擊下CPS系統(tǒng)的數(shù)學模型
    2.3 仿真驗證
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于Stackelberg博弈的DoS攻擊下CPS控制器設計
    3.1 引言
    3.2 Stackelberg博弈中攻防雙方的代價函數(shù)
    3.3 Stackelberg博弈下攻防雙方的等級結(jié)構(gòu)模型
    3.4 Stackelberg博弈中參與者存在最優(yōu)解的必要條件
    3.5 Stackelberg博弈中參與者存在最優(yōu)解的充分條件
    3.6 仿真驗證
    3.7 本章小結(jié)
第四章 基于事件觸發(fā)控制的DoS攻擊下CPS控制器設計
    4.1 引言
    4.2 基于模型的事件觸發(fā)預測控制描述
    4.3 事件觸發(fā)的控制器設計
        4.3.1 MB-ETPC中參與者存在最優(yōu)解的必要條件
        4.3.2 MB-ETPC中參與者存在最優(yōu)解的充分條件
    4.4 仿真驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 主要工作
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文



本文編號：3893065