基于人工免疫的城轨列控系统信息安全态势评估方法

作     者：李其昌 步兵 赵骏逸 李刚 LI Qichang;BU Bing;ZHAO Junyi;LI Gang

作者机构：北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所北京100081 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2024年第45卷第3期

页      面：128-137页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：北京市自然科学基金-丰台轨道交通前沿研究联合基金资助项目(L211002) 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(L2021G003) 北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室自主课题项目(RAO2023ZZ004) 城市轨道交通北京实验室资助项目(I18H10010)。 

主　　题：城轨 列控系统 信息安全 态势评估 人工免疫 检测器 

摘      要：针对城轨列控系统面临的信息安全风险日益突出的问题,提出基于人工免疫系统的态势评估(AISSA)方法,即利用城轨列控系统数据特性,设计检测器成熟机制和攻击检测方法,实时感知城轨列控系统遭受的网络攻击;设计检测器克隆和变异机制,进一步丰富检测器种群,提高城轨列控系统感知网络攻击的能力;仿真试验模拟城轨列控系统遭受不同强度身份认证拒绝服务攻击和TCP拒绝服务攻击,采用AIS-SA方法感知网络攻击并实时量化系统的安全态势。结果表明:AIS-SA方法感知网络攻击的能力较强,当检测器进化至25代时,对身份认证拒绝服务攻击的检测率为96.81%、误报率为0.25%,对TCP拒绝服务攻击的检测率为98.46%、误报率为1.32%,与其他方法相比检测率较高且误报率较低;此外,AIS-SA方法能表征不同攻击强度下城轨列控系统安全态势,当攻击强度增大时实时态势量化值升高,反之减小;仿真结果验证了AIS-SA方法的有效性和准确性。