結(jié)合了現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和物理執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)可能容易受到黑客的攻擊。最近，DGIST的研究人員開發(fā)了一種針對CPS的新框架，該框架可抵抗復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊。與現(xiàn)有解決方案不同，所提出的方法可在確保穩(wěn)定操作的同時，實時檢測攻擊并從攻擊中恢復(fù)。這為跨各種應(yīng)用領(lǐng)域的安全可靠的CPS鋪平了道路，例如智慧城市和無人駕駛公共交通。

2015年，黑客滲透到烏克蘭電網(wǎng)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，并注入了惡意軟件，這造成了大規(guī)模停電。隨著網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)(CPS)數(shù)量的增加，此類網(wǎng)絡(luò)攻擊及其對社會的危害可能會變得更加普遍。

CPS是由網(wǎng)絡(luò)控制的任何系統(tǒng)，其中包含與物質(zhì)世界有形互動的物理元素。CPS在行業(yè)中非常普遍，尤其是那些將機器人技術(shù)或類似的自動化機械集成到生產(chǎn)線的行業(yè)。但是，隨著CPS進入諸如公共交通和能源管理之類的社會基礎(chǔ)設(shè)施，能夠有效抵御各種類型的網(wǎng)絡(luò)攻擊變得更加重要。

韓國大邱慶北科技大學(xué)(DGIST)的研究人員發(fā)表在IEEE Transactions for Industrial Informatics上的最新研究中，開發(fā)了一種CPS框架，該框架可抵抗復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊：極點動力學(xué)攻擊(PDA) )。在PDA中，黑客連接到CPS網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，并注入錯誤的傳感器數(shù)據(jù)。如果沒有從系統(tǒng)物理元素的傳感器中獲得正確的讀數(shù)，則控制算法發(fā)送給物理執(zhí)行器的控制信號將不正確，從而導(dǎo)致它們發(fā)生故障并以意想不到的，潛在的危險方式運行。

為了解決PDA的問題，研究人員采用了一種稱為軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)的技術(shù)，該技術(shù)通過通過可控SDN交換機分配信號中繼來使CPS的網(wǎng)絡(luò)更加動態(tài)。另外，所提出的方法依賴于嵌入在SDN交換機中的新型攻擊檢測算法，如果注入了錯誤的傳感器數(shù)據(jù)，該算法可以向集中式網(wǎng)絡(luò)管理器發(fā)出警報。

一旦通知了網(wǎng)絡(luò)管理員，它不僅可以通過修剪受損的節(jié)點來切斷網(wǎng)絡(luò)攻擊者，還可以為傳感器數(shù)據(jù)建立新的安全路徑。主持該研究的樸敬準教授解釋說：“現(xiàn)有研究僅專注于攻擊檢測，但未能實時考慮檢測和恢復(fù)的影響。在研究中，我們同時考慮了這些因素以了解它們對實時性能的影響，并確保穩(wěn)定的CPS操作。”

新框架在專用測試床上進行了實驗驗證，顯示出令人鼓舞的結(jié)果。Park對研究的結(jié)果感到興奮，他說：“考慮到CPS是智慧城市和無人運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，我們希望我們的研究對于在各種應(yīng)用領(lǐng)域為CPS提供可靠性和靈活性至關(guān)重要。” 擁有能夠抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的強大系統(tǒng)意味著可以最大程度地減少經(jīng)濟損失和人身傷害。因此，本研究為CPS和我們自己創(chuàng)造了一個更加安全的未來之路。

標簽： 網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)