工业信息物理系统中信息安全与功能安全的冲突消除与容忍入侵控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61873119
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0304.系统工程理论与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Industrial Cyber-Physical Systems (iCPS) tightly integrate industrial processes and information and communication technologies in process monitoring, control and optimization. Safety and Security issues are increasingly converging on this new type of iCPS, leading to new situations in which these two closely interdependent issues should now be considered together, rather than separately or in sequence. There are four types of relationships among them, ranging from mutual reinforcements, conditional dependencies, or independence to complete antagonisms, in which contradictions between security and safety are safety-critical to every industrial process. Weakening safety could enable malicious attackers and cause serious security incidents. On another hand, the vulnerability in the iCPS security protection could disable the system functions and lead to a degraded process performance, or even a disaster in the operations. This proposed project aims to eliminate or partly remove the contradictions among the safety and security requirements of iCPS in both requirement gathering stages and operation stages. The research tasks include security and safety requirement gathering, contradiction elimination, quantifying the degree of safety and security, and intrusion tolerant control with both the unified safety and security measures and coordinated security and safety requirements as the inputs. The expected theoretical research results will be verified and demonstrated in a new established iCPS experimental platform. The outcomes of the research is expected to assist in the better understanding and defense of both security attacks and process component failures, accurately evaluating the impact of the safety weakness and security vulnerability of the iCPS, and efficiently planning the emergency response to the security threats and the safety hazards. The research is essential to enhancing the security and safety of iCPS.
工业信息物理系统是指用于工业过程监视、控制与决策的一类特定的信息物理系统,是中国制造2025、信息化和工业化深度融合战略的重要支撑。功能安全和信息安全是保障工业信息物理系统的安全的两个重要方面,二者互相关联,相互依赖、或相互冲突。功能安全的不完善容易被攻击者利用,从而引发重大信息安全事故,信息安全防御方面的漏洞会导致系统的正常功能遭遇攻击,造成毁坏。该研究项目以消除或者减少功能安全和信息安全相互矛盾为技术背景,根据信息物理系统的运行工作特点,围绕信息安全需求及功能安全需求一体化分析,对获取安全需求、避免冲突、统一安全度量、和容忍入侵实时控制的应用基础和关键技术开展系统研究,并建立仿真平台进行仿真和模拟试验。预期的研究成果,将有助于更好地理解和消除网络化工业过程的安全隐患,更好地评估安全隐患对网络化工业过程的影响,更好地制定功能安全威胁和信息安全漏洞应急对策,为工业过程安全运行提供理论与技术

结项摘要

工业信息物理系统是21世纪新工业革命的基石,其安全问题可分为信息安全和功能安全两个重要方面。在IT与OT深入融合的背景下,信息安全与功能安全很容易发生冲突而导致安全事故。. 本项目围绕工业信息物理系统信息安全和功能安全问题,在获取安全需求、避免冲突、统一安全度量和容忍入侵等关键技术上开展了系统的研究,并从以下三个方面取得了创新性成果:① 提出了信息安全和功能安全的一体化分析框架,包括安全需求获取、安全需求表示、安全需求冲突的识别和安全需求冲突的消除四个关键步骤,有效避免了系统在设计阶段产生的安全隐患。② 结合工业信息物理系统的信息安全与功能安全问题,提出了风险事件从信息物理系统的信息域传播到物理域所产生的风险影响和概率风险分析与评估模型,并通过构建安全事件场景验证了模型的可行性。③ 针对工业信息物理系统隐身攻击提出了统一度量的风险评估方法,基于风险预测的报警可以提前引入安全管控,规避可能的隐身攻击,提高系统对隐身攻击的容忍性,有效避免了传统入侵检测方法假阳率高、计算成本高和降低系统性能等问题。. 本项目的研究成果为工业信息物理系统信息安全和功能安全技术的应用和实施提供了重要的理论依据和技术上的借鉴价值,对我国工业系统的安全具有重要意义,有助于我国从制造业大国向制造业强国转型,为“中国制造2025”总体战略贡献力量。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
A survey of visual analytics in urban area
城市地区视觉分析调查
  • DOI:
    10.1111/exsy.13065
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Expert System
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zezheng Feng;Huamin Qu;Shuang-Hua Yang;Yulong Ding;Jie Song
  • 通讯作者:
    Jie Song
Dilution of precision for time difference of arrival with station deployment
站布署到达时差精度的衰减
  • DOI:
    10.1049/sil2.12036
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    IET Signal Processing
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Fengyun Zhang;Hao Li;Yulong Ding;Shuang-Hua Yang;Li Yang
  • 通讯作者:
    Li Yang
Safety and security risk assessment in cyber-physical systems
网络物理系统中的安全和安保风险评估
  • DOI:
    10.1049/iet-cps.2018.5068
  • 发表时间:
    2019-09-01
  • 期刊:
    IET CYBER-PHYSICAL SYSTEMS: THEORY & APPLICATIONS
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Lyu, Xiaorong;Ding, Yulong;Yang, Shuang-Hua
  • 通讯作者:
    Yang, Shuang-Hua
Graph convolutional networks based contamination source identification across water distribution networks
基于图卷积网络的供水管网污染源识别
  • DOI:
    10.1016/j.psep.2021.09.008
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Process Safety and Environmental Protection
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Yujue Zhou;Jie Jiang;Kai Qian;Yulong Ding;Shuang-Hua Yang;Ligang He
  • 通讯作者:
    Ligang He
UAV-Enabled Wireless Power Transfer With Base Station Charging and UAV Power Consumption
具有基站充电和无人机功耗的无人机无线功率传输
  • DOI:
    10.1109/tvt.2020.3015246
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Yan, Hua;Chen, Yunfei;Yang, Shuang-Hua
  • 通讯作者:
    Yang, Shuang-Hua

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其他文献

基于混合储能结构的能量捕获无线通信信道容量分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;钟礼斌;王万良;杨双华
  • 通讯作者:
    杨双华
吞吐量最大化的二维无线能量传输算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;郑星航;王万良;赵澄;杨双华
  • 通讯作者:
    杨双华
基于能量捕获和混合储能的微观网络能量最优分配算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚信威;章梦娜;王万良;杨双华
  • 通讯作者:
    杨双华
基于Internet的远程过程控制系统设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机工程与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尹敏;谭连生;杨双华;赵甫哲
  • 通讯作者:
    赵甫哲

其他文献

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杨双华的其他基金

具有内生安全的下一代PLC控制系统关键技术
  • 批准号:
    62211530106
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
具有内生安全的下一代PLC控制系统关键技术
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
具有内生安全的下一代PLC控制系统关键技术
  • 批准号:
    6211101417
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    0.00 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
保障工业互联网内生安全的可靠互联方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    81 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
机器人自主系统安全验证与容忍入侵控制
  • 批准号:
    61911530247
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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