基于TCP/IP的未知动态信息物理系统的数据驱动隐蔽攻击方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61703429
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

To reveal the potential security risks of cyber-physical systems (CPS) and develop more advanced security technologies for CPS, the study of stealthy attack methods has gotten more attention in recent years. Most of the existing stealthy attack schemes are presented under the precondition that the model parameters of CPS are known to attackers. At present, there are only a few model-independent stealthy attack approaches, which are applicable only to the CPS without reference signals and need the assumption that attackers know sensor readings. This project aims to remove the aforementioned two conservative assumptions and further give a stealthy attack methodology for more general CPS, i.e., the closed-loop CPS with reference signals. To this end, under the condition that the model parameters of CPS are unknown and such systems have control delays, a platform (i.e. a TCP/IP-based networked AC servo position control system) used for the verification of the stealthy attack technology is firstly constructed via data-driven methods. Then, a plan is made, which is utilized for eavesdropping the information of the CPS built by employing, respectively, Ethernet hubs and switches. On this basis, an approach to blocking network communications and injecting the false sensor data into CPS is explored. After that, according to data-driven methods, a closed-loop recursive identification strategy for the dynamic characteristic matrix of CPS is designed. Finally, with the aid of all the above-obtained results, the data-driven stealthy attack scheme for the CPS is proposed, and subsequently, its effectiveness and practicability are validated by experiment.
为揭示信息物理系统(CPS)潜在的安全风险并牵引出更先进的CPS安全技术,隐蔽攻击方法研究近年来备受关注。已有的隐蔽攻击方案大部分都是在攻击者已知CPS模型参数的假设下给出的;仅有的几种不依赖模型参数的隐蔽攻击方法需要假定攻击者已知CPS传感器测量值,而且它们的适用对象都是无给定信号CPS。本项目旨在移除以上两条保守假设,进而给出更一般的CPS(即具有给定信号闭环CPS)的隐蔽攻击策略。为此,在CPS模型参数未知且存在控制延迟的条件下,首先基于数据驱动技术建立隐蔽攻击技术验证平台(即基于TCP/IP的网络化交流伺服位置控制系统);其次,针对分别由集线器和交换机组建的CPS,深入探讨实现信息侦听的技术途径,进而探索阻断网络通信以及插入伪造数据的方法;然后,论证CPS动态特性矩阵的数据驱动闭环迭代辨识方法;最后,利用以上研究结果给出数据驱动隐蔽攻击方案,并通过实验核实该方案的有效性和实用性。

结项摘要

本项目研究了装备有攻击检测器的基于TCP/IP的信息物理系统(CPS)的数据驱动隐蔽攻击问题。首先,在CPS的模型参数未知的条件下,基于数据驱动方法构建了隐蔽攻击技术验证平台。该平台包括攻击检测器和基于TCP/IP网络化电机伺服控制系统。其次,开发了基于TCP/IP的CPS数据侦听技术。进而,设计了阻断网络通信并将伪造数据插入CPS的方法。然后,提出了CPS动态特性矩阵的闭环迭代辨识技术。基于以上研究成果设计了CPS的数据驱动隐蔽攻击方案,并在隐蔽攻击技术验证平台上通过实验验证了该方案的有效性和实用性。此外,针对具有大惯性和大滞后的工业过程,基于数据驱动技术设计了由在线闭环数据确定其动力学特性的方法,继而提出了变参数PID系统的数据驱动残差生成器设计方案。针对具有非线性和负载波动的电机伺服控制系统,基于数据驱动技术提出了在线迭代辨识其动力学特性的方法,进而在具有随机测量噪声和过程噪声的背景下,基于前置滤波器和ADP技术设计了近似最优跟踪控制器。而且,基于数据驱动技术,提出了模型未知的固定参数PID系统中传感器漂移故障的补偿方法。另外,针对带有不匹配扰动的未知非线性系统,为完成精确的轨迹跟踪控制并确保闭环信号有界,本项目通过受限处理技术设计了一种低计算复杂度的自适应模糊控制策略。为了在特定时间内实现指定精度的轨迹跟踪控制,结合新的界函数和受限处理方法设计了容错跟踪控制策略。并且,将一个新的误差界引入到控制器设计过程中,提出了使未知Euler-Lagrange系统满足给定跟踪精度要求的容错输出受限控制技术。该项目的研究为揭示CPS潜在的安全风险并牵引出更先进的CPS安全控制技术具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Data-Driven Approach to Accommodating Multiple Simultaneous Sensor Faults in Variable-Gain PID Systems
适应可变增益 PID 系统中多个同时传感器故障的数据驱动方法
  • DOI:
    10.1109/tie.2018.2849999
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    王俊生;杨光红
  • 通讯作者:
    杨光红
Data-Driven Output-Feedback Fault-Tolerant Tracking Control Method and Its Application to a DC Servo System
数据驱动输出反馈容错跟踪控制方法及其在直流伺服系统中的应用
  • DOI:
    10.1109/tmech.2019.2906666
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    IEEE/ASME Transactions on Mechatronics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王俊生;杨光红
  • 通讯作者:
    杨光红
Fault-tolerant output-constrained control of unknown Euler-Lagrange systems with prescribed tracking accuracy
具有指定跟踪精度的未知欧拉-拉格朗日系统的容错输出约束控制
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2019.108606
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    张晋熙;杨光红
  • 通讯作者:
    杨光红
Fault-Tolerant Fixed-Time Trajectory Tracking Control of Autonomous Surface Vessels With Specified Accuracy
具有指定精度的自主水面舰艇容错固定时间轨迹跟踪控制
  • DOI:
    10.1109/tie.2019.2931242
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    张晋熙;杨光红
  • 通讯作者:
    杨光红
Data-Driven Methods for Stealthy Attacks on TCP/IP-Based Networked Control Systems Equipped With Attack Detectors
对配备攻击检测器的基于 TCP/IP 的网络控制系统进行隐秘攻击的数据驱动方法
  • DOI:
    10.1109/tcyb.2018.2837874
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    王俊生;杨光红
  • 通讯作者:
    杨光红

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

基于Hadoop的分布式搜索引擎关键技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京信息科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张仰森;王俊生;施运梅
  • 通讯作者:
    施运梅
小麦雄性不育系中TaPDC-E1及其调节酶基因的表达特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张龙雨;袁蕾;杨书玲;张改生;王俊生;宋瑜龙;赵卓军;牛娜;马守才
  • 通讯作者:
    马守才
基于深度语义分割的多源遥感图像海面溢油监测
  • DOI:
    10.3788/ope.20202805.1165
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈彦彤;李雨阳;吕石立;王俊生
  • 通讯作者:
    王俊生
一组混沌保密通信系统的理论探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    东南大学学报,Vol.30, No.3, pp.31-35
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝玉峰;王俊生;孙啸
  • 通讯作者:
    孙啸
基于改进标记传播算法的基因表达谱数据分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王年;葛芳;王俊生;唐俊
  • 通讯作者:
    唐俊

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

王俊生的其他基金

矿山未知行驶条件下无人矿卡的数据驱动故障诊断方法研究
  • 批准号:
    62273085
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
矿山未知行驶条件下无人矿卡的数据驱动故障诊断方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码