假数据注入攻击下信息物理融合系统的稳定性研究

摘要：

假数据注入 (False data injection, FDI) 攻击由于其隐蔽性特点, 严重威胁着信息物理融合系统 (Cyber-physical systems, CPS) 的安全.从攻击者角度, 本文主要研究了FDI攻击对CPS稳定性的影响.首先, 给出了FDI攻击模型, 从前向通道和反馈通道分别注入控制假数据和测量假数据.接着, 提出了FDI攻击效力模型来量化FDI攻击对CPS状态估计值和测量残差的影响.在此基础上, 设计了一个攻击向量协同策略, 并从理论上分析出操纵CPS稳定性的攻击条件:攻击矩阵H和系统矩阵A的稳定性及时间参数ka的选取时机.数值仿真结果表明FDI攻击协同策略能够有效操纵两类 (含有稳定和不稳定受控对象) 系统的稳定性.该研究进一步揭示了FDI攻击的协同性, 对保护CPS安全和防御网络攻击提供了重要参考.

关键词：信息物理融合系统、网络空间安全、假数据注入攻击、卡尔曼滤波

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资助基金：国家自然科学基金60774086,61772415;国家留学基金201706280191,201706280220

在线出版日期：2019-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：196-205