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基于自适应Kalman滤波的网联车系统数据攻击检测

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浙江工业大学学报 2021年第2期49卷 178-185页

作者：何德峰徐晨辉漏小鑫浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

针对车联网环境下车辆自适应巡航系统的数据攻击检测问题,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的网联车巡航系统数据攻击检测方法。首先,结合网联车自适应巡航控制系统模型,建立随机数据攻击、隐蔽虚假数据攻击和拒绝服务(Denial of service,D... 详细信息

针对车联网环境下车辆自适应巡航系统的数据攻击检测问题,提出一种基于自适应卡尔曼滤波的网联车巡航系统数据攻击检测方法。首先,结合网联车自适应巡航控制系统模型,建立随机数据攻击、隐蔽虚假数据攻击和拒绝服务(Denial of service,DoS)数据攻击的数学模型,考虑网联车巡航系统存在不可测的未知测量噪声场景,设计测量噪声自适应动态估计的巡航系统卡尔曼滤波算法;其次,针对常规卡方检测器对隐蔽虚假数据攻击检测的不足,提出基于自适应卡尔曼滤波的网联车巡航系统数据攻击检测方法;最后,以网联车变速巡航工况为测试场景,通过对比仿真实验,分别针对随机数据攻击、隐蔽虚假数据攻击和DoS数据攻击,验证了该方法的有效性。

关键词：网联车辆自适应巡航控制系统数据攻击攻击检测自适应卡尔曼滤波

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智能配电网运行状态估计及数据攻击检测

智能配电网运行状态估计及数据攻击检测

作者：詹惠瑜东南大学

学位级别：硕士

随着高渗透率分布式电源间歇性发电并网、大规模电动汽车随机充电以及大量智能量测设备的量测误差,配电网的波动性和随机性大大增加,给准确感知配电网运行状态带来了极大的难度。同时,配电网的智能化使得数据和信息有机融合、双向流动,... 详细信息

随着高渗透率分布式电源间歇性发电并网、大规模电动汽车随机充电以及大量智能量测设备的量测误差,配电网的波动性和随机性大大增加,给准确感知配电网运行状态带来了极大的难度。同时,配电网的智能化使得数据和信息有机融合、双向流动,使智能配电网的运行正遭受着恶意网络数据攻击的威胁。仅仅依靠传统的确定性配电网状态估计手段难以表征出电网运行状态的全部信息及其潜在风险,给配电网的监测与控制带来了困难与挑战。为了满足智能配电网运行监控与管理的需求,本文结合不确定量的建模及分析方法,对配电网不确定性状态估计算法进行了研究。并从防御者的角度,提出了一种将区间状态估计用于检测网络数据攻击的防御策略,主要研究内容如下:(1)提出了一种考虑配电网不确定性的伪量测数据区间建模方法。选取负荷节点、风电节点、光伏节点等三种典型节点,根据其功率历史数据,利用小波神经网络挖掘节点功率数据的不确定性特征,生成区间伪量测数据,提高配电网量测数据的冗余度、估计精度和配电网的可观测性。(2)研究了基于区间分析的配电网不确定性状态估计算法。给出适用于区间状态估计的配电网网络参数、分布式发电和量测数据的区间建模理论依据,在传统配电网状态估计的基础上,建立了更符合配电网实际运行状态的三相区间状态估计模型,并针对求解过程中的保守性问题,提出一种以IGE解作初始值,利用Krawczyk算子进行迭代优化的求解算法。算例研究表明,在相同条件下,基于Krawczyk算子所得的区间状态估计结果误差小于基于IGE算法得到的区间状态估计结果,为系统监控人员提供更加真实可靠以及更有价值的系统状态量的边界信息。(3)提出了一种基于区间状态估计的数据攻击检测机制。首先从攻击者的角度出发,研究了虚假数据注入攻击的基本原理及其模型通式的构造。以此为理论依据和重要指导,从防御者的角度提出了一种针对虚假数据注入攻击的检测防御机制,该防御机制以区间状态估计结果为指导,能够有效地检测出大部分由数据攻击引起的系统状态的异常,从而更加可靠、有效地对配电网的运行状态进行监测和控制,使系统达到更高的可观可控水平。

关键词：智能配电网状态估计伪量测建模区间运算数据攻击

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基于机器学习的电力恶意数据攻击检测研究

基于机器学习的电力恶意数据攻击检测研究

作者：欧怡凡湖南大学

学位级别：硕士

伴随着当今社会的全面快速发展,人们对电力系统供电可靠性的要求日益提升。其中,状态估计是电网调控过程中最为关键的一环。然而,随着智能电网与信息物理网络的深度融合,状态估计所需的电力量测信息极易遭受网络攻击的威胁,难以确保其... 详细信息

伴随着当今社会的全面快速发展,人们对电力系统供电可靠性的要求日益提升。其中,状态估计是电网调控过程中最为关键的一环。然而,随着智能电网与信息物理网络的深度融合,状态估计所需的电力量测信息极易遭受网络攻击的威胁,难以确保其数据精度。通信网络的脆弱性为供电系统的安全性埋下隐患,网络威胁对电网信息物理系统的可靠性产生关键性影响。智能电网恶意数据攻击是一种满足电力系统一致性的新型网络攻击,能够绕过传统的不良数据检测,对电力数据进行恶意篡改,从而影响状态估计的结果,对系统的运行状态造成不可估计的破坏。因此,在推进电网信息化和智能化建设的同时,聚焦智能电网数据安全,确保电力数据的准确性,是当前亟需解决的问题。本文首先介绍了电网状态估计的一般原理,以及传统不良数据检测方法的作用机理。而后分别阐述了在线性（直流）及非线性（交流）状态估计模型下的恶意数据攻击机理,并根据不同状态下的攻击场景,制定了基于机器学习的相应检测策略。针对直流模型下的恶意数据攻击,首先将数据样本的电力特性与空间分布特性相结合,并通过堆栈式稀疏自编码器,对高维度电力数据样本进行特征提取及数据降维。然后,利用遗传算法优化XGBoost分类器的超参数,并据此提出了基于SSAE-GA-XGBoost的半监督式恶意数据攻击检测模型,来实现对于电力异常数据的辨识。针对交流状态估计模型下的动态实时恶意数据攻击,本文以美国CAISO提供的连续三个月电力数据集样本为例,采用集合经验模态分解法充分挖掘输入电力信号在不同频率分量下的时序特性,通过引入模糊熵的概念判别特征分量的复杂度。在此基础上,利用Attention机制下的GRU神经网络,优化具有强决策性特征分量的权重系数,通过分析AGRU神经网络训练得到的状态量预测值与实际值的残差,来判别当前状态下电网是否遭受恶意数据攻击。此外,本文利用历史电力数据样本,采用基于EEMD-AGRU的网络模型对遭受攻击时刻的系统状态量进行预测,实现真实电力数据的恢复,从而确保电力数据的安全性及完整性,提升智能电网对于恶意数据攻击的抵抗力。最后,在标准IEEE系统下进行仿真,验证了论文提出的电力恶意数据检测模型的有效性。

关键词：电力系统状态估计异常检测机器学习数据攻击信息物理安全

基于关联分析的电力系统隐蔽性数据攻击检测方法研究

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通信电源技术 2020年第11期37卷 45-47页

作者：王福贺文志刚乌日恒邹大云袁飞飞内蒙古电力(集团)有限责任公司电力调度控制分公司内蒙古呼和浩特010000 南京南瑞继保电气有限公司江苏南京210000

电力隐蔽性数据攻击在常规检测下难以发现,因此提出基于关联分析的电力系统隐蔽性数据攻击检测方法。通过分析电力系统数据频率中的相似度关联后,根据其计算结果得到系统运行中隐蔽性数据攻击增量,检测疑似攻击数据频率相关的相似度数值... 详细信息

电力隐蔽性数据攻击在常规检测下难以发现,因此提出基于关联分析的电力系统隐蔽性数据攻击检测方法。通过分析电力系统数据频率中的相似度关联后,根据其计算结果得到系统运行中隐蔽性数据攻击增量,检测疑似攻击数据频率相关的相似度数值,完成检测隐蔽数据攻击。最后,设计对比实验,观察在不同隐蔽性数据注入攻击下的检测结果,证明了研究方法的有效性。

关键词：关联分析电力系统隐蔽性数据攻击

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工业控制系统多传感器数据攻击检测方法研究

电子元器件与信息技术 2022年第3期6卷 125-129页

作者：刘远彬徐茹枝崔东华北电力大学(北京)控制与计算机工程学院内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

工业控制系统是国家健康有序发展的基石，当下网络攻击形式层出不穷，且随着两化的深度融合，工业控制系统面临着更加严峻的挑战。为了丰富相关研究，本文提出一种多传感器攻击方式，能够用近似正常的数据引起工控系统生产中断，且为了... 详细信息

工业控制系统是国家健康有序发展的基石，当下网络攻击形式层出不穷，且随着两化的深度融合，工业控制系统面临着更加严峻的挑战。为了丰富相关研究，本文提出一种多传感器攻击方式，能够用近似正常的数据引起工控系统生产中断，且为了提高工控系统的安全性，提出一种基于过程稳定性的检测模型，通过结合结点数据之间的相关性特征，对异常数据进行放大，并投影到稳定状态的投影空间中，通过比较待检测数据投影矩阵和正常数据投影矩阵与形心之间的距离来判断异常情况。这种模型适用于全厂结点数据检测，并利用田纳西伊斯曼过程验证了模型的有效性。

关键词：数据攻击多传感器,相关性 TE

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基于深度学习的对抗攻击发展研究

现代计算机 2024年第8期30卷 44-49页

作者：卢彦利石雪莹刘光晓柳雪飞文小慧李章敏蒋正锋广西民族师范学院数理与电子信息工程学院崇左532200 江西财经大学统计与数据科学学院南昌330013 威宁县岔河镇新发小学毕节553105 武汉大学计算机学院武汉430072

随着深度学习在各领域的广泛应用,对抗攻击问题引起学术界与工业界的关注。首先概述了对抗攻击的背景,包括对抗攻击的定义、分类以及与传统的机器学习安全问题的区别。然后讨论了对抗样本生成及攻击策略,以及白盒攻击和黑盒攻击等攻击... 详细信息

随着深度学习在各领域的广泛应用,对抗攻击问题引起学术界与工业界的关注。首先概述了对抗攻击的背景,包括对抗攻击的定义、分类以及与传统的机器学习安全问题的区别。然后讨论了对抗样本生成及攻击策略,以及白盒攻击和黑盒攻击等攻击手段。最后总结了对抗攻击的意义,并展望未来研究方向,期待通过研究和探索提高深度学习模型的安全性和可靠性。

关键词：深度学习对抗攻击数据攻击模型攻击防御策略

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基于安全传输策略的网络化预测控制系统设计

工程科学学报 2017年第9期39卷 1403-1411页

作者：魏世勇尉思谜杨志涛中南大学信息科学与工程学院长沙410083

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并... 详细信息

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并从控制策略的角度出发,考虑在系统遭受到数据攻击后,采用基于网络回路时延的网络预测控制方法对数据攻击进行补偿,使系统在受到一定强度的数据攻击后仍然能够进行稳定的控制,从而提高网络控制系统应对攻击的能力.采用S100-1实训平台管道压力控制系统验证了基于安全传输策略的网络化预测控制系统有较好的安全性和抗数据攻击能力.

关键词：网络控制系统安全传输策略预测控制数据攻击

基于水声传感器网络的水下目标安全定位算法研究

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基于水声传感器网络的水下目标安全定位算法研究

作者：高琛璐燕山大学

学位级别：硕士

地表约70.8%的面积被海洋覆盖。海洋中蕴含丰富的生物、矿产及能量资源。在日益严峻的环境问题和能源消耗问题的影响下,人类需要进行更加复杂的海洋勘察和探测任务。与水声传感器网络(Underwater Acoustic Sensor Networks,UASNs)相关... 详细信息

地表约70.8%的面积被海洋覆盖。海洋中蕴含丰富的生物、矿产及能量资源。在日益严峻的环境问题和能源消耗问题的影响下,人类需要进行更加复杂的海洋勘察和探测任务。与水声传感器网络(Underwater Acoustic Sensor Networks,UASNs)相关的各项研究受到了科学界以及工程界的广泛关注。其中,利用水下传感器网络定位水下目标成为各项应用顺利完成的基础和关键。然而,受到水下弱通信以及开放性的环境特性影响,水声传感器网络定位目标的过程更加困难。本文考虑水声通信过程的分层效应、时钟异步特性,考虑水下环境开放性导致的虚假数据攻击威胁,从水下传感器节点发出信号的传播路径开展研究,通过解决时钟异步、数据攻击问题,实现对水下目标的安全、精确定位。本文主要的研究工作如下:1、针对时钟异步以及迭代状态伪造攻击下目标的安全定位问题,提出基于一致性的时钟同步算法,利用逻辑时钟参数补偿时钟偏移与漂移,最终达到一致性时钟偏移与漂移。在攻击者存在的水下对抗性环境中,为了实现对水下目标的安全定位,利用自适应阈值检验法判断接收信息的准确性,根据阈值检验结果,为诚实节点和恶意节点动态分配权重。对于所提算法,仿真验证其有效性。2、针对定位过程中传输协议暴露在开放的水下环境导致测量信息被恶意篡改的情况,同时考虑水下分层效应,设计异步安全定位算法。在传感器节点的辅助下,设计时钟漂移、时钟偏移和虚假数据注入攻击约束下的异步定位协议,基于到达时间差以及水声接收信号强度为水下目标建立异步定位优化问题,通过迭代最小二乘算法求解位置。考虑水下数据攻击带来的安全问题,基于估计值方差求解不同测量信息在定位过程中的融合权重。分析克拉美罗下界验证算法精度,并进行仿真和实验验证。3、针对网络存在恶意传感器节点的定位问题,并考虑水下声线弯曲以及时钟异步效应,设计一致性融合定位算法。在多种测量信息融合失效的情况下,对多个组的位置估计值进行融合,通过多组一致性融合算法,实现恶意节点存在下对目标的安全定位。通过仿真验证算法有效性,通过收敛性分析从理论层面验证算法可行性。

关键词：水声传感器网络安全定位数据攻击恶意节点一致性

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电能是新石油:后石油时代的美国发展策略

国际贸易译丛 2021年第5期 26-29页

作者：艾米·迈尔斯·杰夫蔡阅林(译) 美国塔夫茨大学弗莱彻学院不详

2021年5月,黑客发起了近年来最雄心勃勃的数据攻击之一。5月7号,一个名为“阴暗面”的组织使用勒索软件进行攻击,导致美国最大的管道停止运作。该管道是从美国墨西哥湾沿岸的炼油厂向东海岸的十个州运送汽油、柴油和航空燃料的重要动脉... 详细信息

2021年5月,黑客发起了近年来最雄心勃勃的数据攻击之一。5月7号,一个名为“阴暗面”的组织使用勒索软件进行攻击,导致美国最大的管道停止运作。该管道是从美国墨西哥湾沿岸的炼油厂向东海岸的十个州运送汽油、柴油和航空燃料的重要动脉。黑客们要求运营商科洛尼尔管道公司暂停运输各类油品,导致恐慌的司机们囤积燃料,进而出现大范围的供应短缺。此次攻击也使得部分机场更改航班行程,油价也飙升到2014年之后的顶点。

关键词：勒索软件黑客航空燃料数据攻击美国墨西哥湾后石油时代