网络控制系统中利用主动丢包的重放攻击检测方法

作     者：胡健坤 尹逊和 陈丽红 HU Jiankun;YIN Xunhe;CHEN Lihong

作者机构：北京交通大学自动化与智能学院北京100044 中国机械工程学会北京100048 

出 版 物：《北京交通大学学报》 (JOURNAL OF BEIJING JIAOTONG UNIVERSITY)

年 卷 期：2024年第48卷第2期

页      面：134-143页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(62176019) 

主　　题：网络控制系统 重放攻击 主动丢包 卡方检测 

摘      要：为实现网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)中重放攻击的检测,在现有研究利用物理水印检测重放攻击的启发下,设计了利用主动丢包对重放攻击进行实时检测的方法 .首先,在理论层面上,利用系统输出的残差构建检测函数,并通过受攻击前后检测函数的变化,证明该检测方法的有效性.然后,以一辆四轮汽车为被控对象,比较车辆受攻击前后速度与检测函数的变化.最后,综合考虑车辆对重放攻击的检测结果与速度跟踪结果,确定车辆的最优主动丢包率的范围区间.结果表明:加入主动丢包前,车辆受到重放攻击时,速度会发生剧烈变化而检测函数几乎没有变化;加入主动丢包后,车辆受到重放攻击时,速度剧烈变化的同时检测函数也产生了剧烈的变化;主动丢包率为12%~16%时,系统既能够准确地检测出重放攻击,又能够保证车辆平稳行驶,为后续的重放攻击检测研究提供了参考.