[發(fā)明專利]一種基于工業(yè)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111355901.9
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN114003596B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許豐娟;李俊;郝志強(qiáng);高建磊;李耀兵;江浩;鞏天宇;趙千;李赟
• 申請（專利權(quán)）人: 國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心
• 主分類號(hào): G06F16/215
• 分類號(hào): G06F16/215;G06F16/28;G06F16/2455;H04L9/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉芳

1.一種基于工業(yè)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

多路數(shù)據(jù)采集端，用于采集工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)；工業(yè)系統(tǒng)中的設(shè)備包括：工業(yè)主機(jī)設(shè)備、生產(chǎn)控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、辦公設(shè)備和工業(yè)輔助設(shè)備；

采集預(yù)處理終端，與所述多路數(shù)據(jù)采集端連接，用于對采集的工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；所述預(yù)處理包括：編碼處理、分類處理和漏洞數(shù)據(jù)檢測；

邊緣計(jì)算模塊，與所述采集預(yù)處理終端連接，用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、篩選和加密處理；

云數(shù)據(jù)中心，分別與所述采集預(yù)處理終端和所述邊緣計(jì)算模塊連接，用于存儲(chǔ)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)和經(jīng)數(shù)據(jù)清洗、篩選和加密處理的數(shù)據(jù)；

所述采集預(yù)處理終端包括：

編碼單元，與所述多路數(shù)據(jù)采集端連接，用于對采集的工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，得到編碼數(shù)據(jù)；

分類單元，與所述編碼單元連接，用于對所述編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到分類數(shù)據(jù)；所述分類數(shù)據(jù)包括：控制數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、平臺(tái)數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、工具數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)或漏洞數(shù)據(jù)；

多個(gè)緩沖區(qū)的緩存單元，分別與所述分類單元和所述邊緣計(jì)算模塊連接，用于緩存所述分類數(shù)據(jù)，并當(dāng)任一緩存區(qū)滿時(shí)將緩存的所述分類數(shù)據(jù)傳輸給所述邊緣計(jì)算模塊，同時(shí)清除滿緩存區(qū)內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)；

漏洞檢測單元，與所述分類單元和所述云數(shù)據(jù)中心連接，用于檢測所述分類數(shù)據(jù)中是否存在漏洞數(shù)據(jù)，當(dāng)存在漏洞數(shù)據(jù)時(shí)，對存在的漏洞數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后上傳給所述云數(shù)據(jù)中心，同時(shí)生成報(bào)警信號(hào)；

所述邊緣計(jì)算模塊包括：

數(shù)據(jù)清洗單元，與所述采集預(yù)處理終端連接，用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；

數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元，與所述數(shù)據(jù)清洗單元連接，用于采用插值法對清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，得到補(bǔ)充數(shù)據(jù)；所述插值法包括：隨機(jī)插值法與線性插值法；

數(shù)據(jù)篩選單元，與所述數(shù)據(jù)清洗單元連接，用于采用基于分布度量的下采樣方法對所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到有用數(shù)據(jù)；

加密單元，與所述數(shù)據(jù)篩選單元連接，用于對所述有用數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

所述數(shù)據(jù)篩選單元包括：

數(shù)據(jù)距離確定子單元，與所述數(shù)據(jù)補(bǔ)充單元連接，用于采用歐氏距離度量所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中任意兩個(gè)數(shù)據(jù)間的距離；

分布度量確定子單元，與所述數(shù)據(jù)距離確定子單元連接，用于基于所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)的鄰域根據(jù)所述距離確定各數(shù)據(jù)的分布度量；所述鄰域?yàn)橐运鲅a(bǔ)充數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)點(diǎn)為中心，以預(yù)設(shè)值為半徑形成的超球體；

數(shù)據(jù)排序子單元，與所述分布度量確定子單元連接，用于基于所述分布度量將所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)降序排列，得到排列數(shù)據(jù)；

第一判斷子單元，與所述數(shù)據(jù)排序子單元連接，用于判斷所述排列數(shù)據(jù)中每一數(shù)據(jù)的分布度量是否大于預(yù)設(shè)閾值，得到第一判斷結(jié)果；

第一有用數(shù)據(jù)確定子單元，與所述判斷子單元連接，用于當(dāng)所述第一判斷結(jié)果為分布度量大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，保留與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并判定為有用數(shù)據(jù)；

第二判斷子單元，與所述判斷子單元連接，用于當(dāng)所述第一判斷結(jié)果為分布度量小于等于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，判斷與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)是否在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)，得到第二判斷結(jié)果；

第二有用數(shù)據(jù)確定子單元，與所述第二判斷子單元連接，用于當(dāng)所述第二判斷結(jié)果為該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)不在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)時(shí)，確定與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)為有用數(shù)據(jù)；

冗余數(shù)據(jù)確定子單元，與所述第二判斷子單元連接，用于當(dāng)所述第二判斷結(jié)果為該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)時(shí)，確定與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)為有用數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工業(yè)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

報(bào)警模塊，與所述漏洞檢測單元連接，用于接收所述報(bào)警信號(hào)后發(fā)出報(bào)警；接收報(bào)警信號(hào)的方式為短信、郵件或警報(bào)方式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工業(yè)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)緩沖區(qū)包括：生產(chǎn)數(shù)據(jù)緩存區(qū)、控制數(shù)據(jù)緩存區(qū)、日志數(shù)據(jù)緩存區(qū)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)緩存區(qū)、流量數(shù)據(jù)緩存區(qū)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)緩存區(qū)、工具數(shù)據(jù)緩存區(qū)、平臺(tái)數(shù)據(jù)緩存區(qū)和漏洞數(shù)據(jù)緩存區(qū)。

4.一種基于工業(yè)系統(tǒng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，包括：

采集工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)；工業(yè)系統(tǒng)中的設(shè)備包括：工業(yè)主機(jī)設(shè)備、生產(chǎn)控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、辦公設(shè)備和工業(yè)輔助設(shè)備；

對采集的工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；所述預(yù)處理包括：編碼處理、分類處理和漏洞數(shù)據(jù)檢測；

采用邊緣計(jì)算模塊對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、篩選和加密處理；

采用云數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)和經(jīng)數(shù)據(jù)清洗、篩選和加密處理的數(shù)據(jù)；

所述對采集的工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體包括：

對采集的工業(yè)系統(tǒng)中各設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，得到編碼數(shù)據(jù)；

對所述編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到分類數(shù)據(jù)；所述分類數(shù)據(jù)包括：控制數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、平臺(tái)數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、工具數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)或漏洞數(shù)據(jù)；

緩存所述分類數(shù)據(jù)，并當(dāng)緩存滿時(shí)將緩存的所述分類數(shù)據(jù)傳輸給所述邊緣計(jì)算模塊，同時(shí)清除滿緩存區(qū)內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)；

檢測所述分類數(shù)據(jù)中是否存在漏洞數(shù)據(jù)，當(dāng)存在漏洞數(shù)據(jù)時(shí)，對存在的漏洞數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后上傳給所述云數(shù)據(jù)中心，同時(shí)生成報(bào)警信號(hào)；

所述對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、篩選和加密處理，具體包括：

對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；

采用插值法對清洗后的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，得到補(bǔ)充數(shù)據(jù)；

采用基于分布度量的下采樣方法對所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到有用數(shù)據(jù)；

對所述有用數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；

所述采用基于分布度量的下采樣方法對所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，得到有用數(shù)據(jù)，具體包括：

采用歐氏距離度量所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中任意兩個(gè)數(shù)據(jù)間的距離；

基于所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)的鄰域根據(jù)所述距離確定各數(shù)據(jù)的分布度量；所述鄰域?yàn)橐运鲅a(bǔ)充數(shù)據(jù)中任一數(shù)據(jù)點(diǎn)為中心，以預(yù)設(shè)值為半徑形成的超球體；

基于所述分布度量將所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)降序排列，得到排列數(shù)據(jù)；

判斷所述排列數(shù)據(jù)中每一數(shù)據(jù)的分布度量是否大于預(yù)設(shè)閾值，得到第一判斷結(jié)果；

當(dāng)所述第一判斷結(jié)果為分布度量大于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，保留與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并判定為有用數(shù)據(jù)；

當(dāng)所述第一判斷結(jié)果為分布度量小于等于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，判斷與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)是否在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)，得到第二判斷結(jié)果；

當(dāng)所述第二判斷結(jié)果為該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)不在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)時(shí)，確定與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)為有用數(shù)據(jù)；

當(dāng)所述第二判斷結(jié)果為該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)在已有有用數(shù)據(jù)的鄰域內(nèi)時(shí)，確定與該分布度量對應(yīng)的數(shù)據(jù)為有用數(shù)據(jù)。