[發明專利]一種基于GRU模型的充電樁攻擊聚類檢測方法

有效

• 申請號: 202011299612.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112398862B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 劉威;寧柏鋒;羅偉峰;徐文淵;冀曉宇;汪鍇波;李鵬;習偉
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司;浙江大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L41/14;G07F15/00;G06F21/55;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種基于GRU模型的充電樁攻擊聚類檢測方法，利用GRU模型對充電樁歷史報文進行特征提取，并根據全連接網絡將GRU模型提取的時間序列特征映射為攻擊特征，用于表征不同攻擊的特點，并通過三元平均損失函數進行優化，使相同攻擊場景對應的攻擊特征之間盡可能接近，反之盡可能遠；使用標注后的數據集作為模型的訓練樣本，并在預留的測試集上進行模型的評估與調優，確定模型實現了對充電樁攻擊的分類和檢測，本發明方法解決了以往預測精度低、預測成本高、攻擊種類多變等問題，是一種高效低成本的非侵入式充電樁攻擊聚類檢測方法，有利于后續針對性的對充電樁系統進行防御。

技術領域

本發明屬于智能電網安全領域，涉及一種基于GRU(門控遞歸單元)模型的充電樁攻擊聚類檢測方法。

背景技術

隨著我國電動汽車產業的飛速發展，充電設施(充電樁)的安全性是行業發展的基本保障。為了建設安全的充電設施運行環境，需要對充電樁的安全性進行評估，在充電樁遭遇攻擊時及時預警，及時處理，避免用戶不必要的經濟財產損失。

融合了工控系統和信息網絡的充電設施為人民群眾的生活帶來了極大的便利，但也存在不少的安全隱患。目前對于充電樁信息安全的攻擊包括惡意的網絡攻擊，使充電樁離線無法提供服務，或是通過篡改充電數據以造成計費損失，影響公司和用戶利益，或是竊取用戶信息，泄露用戶賬號、位置等敏感信息。作為電力基礎設施，充電樁也可以成為電力攻擊的入口，例如通過控制大量充電樁在同一時刻充放電，對電力系統的運行造成干擾。

充電樁作為能源互聯網入口之一，承擔電能供給、計量計費、信息傳輸等多種功能，也因此面臨復雜的攻擊威脅，在不同的攻擊場景下，充電樁的報文特征也都呈現不同的趨勢，因此可以基于充電樁的報文特征對不同的攻擊形式進行分類，并在使用中進行預測。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于GRU模型的充電樁攻擊聚類檢測方法，本發明解決了以往預測精度低、預測成本高、攻擊種類多變等問題，是一種高效低成本的非侵入式充電樁攻擊聚類檢測方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于GRU模型的充電樁攻擊聚類檢測方法，利用充電樁的報文數據，采用基于門控遞歸單元GRU的深度神經網絡模型進行特征提取，并設計損失函數將不同的攻擊形式下提取的報文特征表示為高維空間中的攻擊特征，使得屬于同一類攻擊的攻擊特征距離盡可能近，反之盡可能遠；使用標注后的數據集作為模型的訓練樣本，并在預留的測試集上進行模型的評估與調優，確定模型用于充電樁攻擊類別檢測。

進一步的，所述的方法具體包括如下步驟：

步驟1：以固定時間為間隔，收集充電樁的報文數據，將采集到的充電樁報文進行數據預處理，補全數據中的缺省值，提取報文信息；

步驟2：根據充電樁攻擊對充電樁報文可能造成的影響，提取能表征攻擊特點的報文特征；具體步驟如下：

步驟2.1：計算固定源IP地址到固定目的IP地址中的報文數量m₁(t)；

步驟2.2：計算固定源IP地址到固定目的IP地址中平均連接持續時間m₂(t)；

步驟2.3：計算固定源IP地址到固定目的IP地址中平均源主機到目標主機的數據字節數m₃(t)；

步驟2.4：計算固定源IP地址到固定目的IP地址中平均目標主機到源主機的數據字節數m₄(t)；

步驟2.5：計算固定源IP地址到固定目的IP地址中錯誤分段的數量m₅(t)；

步驟2.6：計算固定源IP地址到固定目的IP地址下的平均登陸嘗試失敗的次數m₆(t)；