[發明專利]具有智能攻擊防護的工業網絡閉環控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201611150778.6
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106878257B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 葛輝;岳東;鄧松;解相朋;胡松林
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

1.一種具有攻擊防護的工業網絡閉環控制方法，其特征在于，包括：

在閉環控制系統中，控制器將控制信號經過網絡傳給被控對象，被控對象在接收到控制信號后，通過判斷控制信號在傳輸前后的異同，甄別出控制信號在傳輸中是否遭受攻擊系統的隱藏攻擊信號μ的攻擊或破壞；

在甄別出控制信號在傳輸中遭受攻擊或破壞的情況下，能夠獲取隱藏攻擊信號μ以及被控對象的真實控制信息，該真實控制信息為與控制信號近似的控制替代信號；

將真實控制信息輸入被控對象，以維持整個工業網絡控制的正常工作，得到被控對象在真實控制信息下工作時的測量信息；將隱藏攻擊信號μ輸入虛擬被控對象，以模擬攻擊狀態下的整個工業網絡控制的工況，得到虛擬被控對象在隱藏攻擊信號μ下工作時的虛擬測量信息；

將被控對象在控制替代信號下工作時的測量信息、虛擬被控對象在隱藏攻擊信號下工作時的虛擬測量信息融合后，得到融合信息；

在融合信息回傳至控制器前，通過判斷融合信息在傳輸前后的異同，判斷融合信息是否在回傳過程中遭受攻擊系統的隱藏攻擊信號η的攻擊或破壞；

在判斷出融合信息在回傳過程中遭受攻擊或破壞的情況下，能夠獲取隱藏攻擊信號η以及與融合信息近似的融合替代信息；

以該融合替代信息輸入控制器，計算下一周期的控制信號。

2.根據權利要求1所述的具有攻擊防護的工業網絡閉環控制方法，其特征在于，在融合信息回傳至控制器前，通過判斷融合信息在傳輸前后的異同，還能夠判斷出攻擊系統是否具有智能特性；當判斷出攻擊系統不具有智能時，下一周期的工業網絡閉環控制方法簡化如下：

在閉環控制系統中，控制器將控制信號經過網絡傳給被控對象，被控對象在接收到控制信號后，通過判斷控制信號在傳輸前后的異同，甄別出控制信號在傳輸中是否遭受隱藏攻擊信號μ的攻擊或破壞；

在甄別出控制信號在傳輸中遭受攻擊或破壞的情況下，能夠獲取隱藏攻擊信號μ以及被控對象的真實控制信息，該真實控制信息為與控制信號近似的控制替代信號；

將真實控制信息輸入被控對象，以維持整個工業網絡控制的正常工作，得到被控對象在真實控制信息下工作時的測量信息；將隱藏攻擊信號μ輸入虛擬被控對象，以模擬攻擊狀態下的整個工業網絡控制的工況，得到虛擬被控對象在隱藏攻擊信號μ下工作時的虛擬測量信息；

將被控對象在控制替代信號下工作時的測量信息回傳至控制器前，通過判斷測量信息在傳輸前后的異同，判斷測量信息是否在回傳過程中遭受隱藏攻擊信號η的攻擊或破壞；

在判斷出測量信息在回傳過程中遭受攻擊或破壞的情況下，能夠獲取隱藏攻擊信號η以及與測量信息近似的測量替代信息；

以該測量替代信息輸入控制器，計算下一周期的控制信號。

3.根據權利要求2所述的具有攻擊防護的工業網絡閉環控制方法，其特征在于，將傳輸前的控制信號組成形式設計為：

其中：T_stamp(k)用于表示時間戳，表示實際用于控制的控制信號，表示用于鑒別的鑒別信息，利用哈希函數獲得；

判斷控制信號在傳輸前后的異同，判斷的是控制信號以隱藏編碼傳輸的鑒別信息在傳輸前后的異同。

4.根據權利要求3所述的具有攻擊防護的工業網絡閉環控制方法，其特征在于，隱藏攻擊信號μ以及與控制信號近似的控制替代信號的尋求方式為：

在[t₀,t₁,...,t_r]時間段內，用于鑒別的鑒別信息序列若控制信號在t_s時刻遭到攻擊，其中s＜r，此時傳輸來的控制信號包括以下三個部分：分別為和隱藏攻擊信號μ，通過解密運算得到的耦合信息分別為；和其中利用逆函數得到而通過得到最接近u_c(k)的信息，其中代表健康歷史數據庫中最接近的值，從歷史健康數據庫系統中通過查詢歷史時刻的信息：其中i＞0，找到最接近的歷史數據u_c(k-ih)替代當前時刻的u_c(k)，作為控制替代信號，輸入被控對象；然后利用解密得到的此時有關系成立，通過算法分離出隱藏攻擊信號μ。