针对电网工控系统的协同入侵检测技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61702506
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0208.物联网及其他新型网络
  • 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

The industrial control systems (ICS) of grid refer to the national critical infrastructures, which are very significant for the national security. As one of the most important part of the defense-in-depth system of the grid ICS, intrusion detection has been attracting more and more attentions in the research community. In this project, we propose to carry out a comprehensive analysis on the invasive events and viruses, and research the collaborative intrusion detection technology based on formal analysis result of the IED program code, protocol analysis of grid protocol, the sequence of operations, the status of the device, and the external physical information. In addition, we propose to implement and validate the intrusion methods in real grid ICS. The main innovation of this project is constructing the efficient collaborative intrusion detection based on through various element of grid ICS. Our research group has a solid foundation in the area of grid ICS security. We have set up a test-bed and implemented a series of security analysis toolkits for industrial control systems. We expect to publish more than 5 papers, apply for 3-5 patents, train more than 3 students and implement a demo system for collaborative intrusion detection.
电网工控系统是国家关键基础设施,对国家安全具有重要意义。入侵检测是电网工控系统纵深防御体系中重要的安全环节,已经成为国内外研究热点。本课题深入分析已有的工控安全事件,结合电网工控系统特点,从工控设备程序代码形式化分析、电网协议解析、操作流程时序、设备状态、外部物理信息等多角度研究协同的入侵检测技术,研发相应的入侵检测模块,并研发针对电网工控系统的入侵检测验证系统验证所提出的机制。本项目的主要创新点是根据电网工控系统设备与物理环境交互的特殊性,提出构建高效率的基于代码分析的异常检测规则库和基于外部资源流能量流协同的异常检测,协同感知分析检测电网工控系统入侵行为。项目组在电网工控系统安全方面有一定的积累,构建有多套相关实验平台和安全分析软件工具。三年预期成果包括发表高水平论文5篇以上,申请专利3~5项,培养硕士生3名以上,研制电网工控系统入侵检测验证平台。

结项摘要

本课题深入分析已有的工控安全事件,结合电网工控系统特点,从工控设备程序代码形式化分析、电网协议解析 、操作流程时序、设备状态、外部物理信息等多角度研究协同的入侵检测技术,研发相应的入侵检测模块,并研发针对电网工控系统的入侵检测验证系统验证所提出的机制。.根据研究目标和研究内容,课题组主要研究成果如下:针对设备代码形式化分析的入侵检测技术研究,结合对电网电网IEC104协议解析结果,提出了一种基于白名单机制的工控分级入侵检测算法;基于设备状态和操作流程时序协同的入侵检测技术研究。研究分析了电网工控系统操作序列规范、人工干预及随机事件,提出了一种新的基于CNN和过程状态转移的工业控制系统入侵检测算法,和一种基于状态隐马尔可夫模型(HMM)的序列检测方法;针对外部物理信息的协同检测技术,基于外部能量流信息感知监测,提出一种能量流和资源流融合的工业控制异常检测机制;基于系统行为残差偏态分析的隐形入侵攻击检测技术研究,提出了一种基于系统行为残差偏态分析的高效、快速的隐蔽攻击检测技术。.课题组发表论文11篇。申请专利6项,其中1项已授权。培养博士生1名,硕士生3名。.研制了1套电网工控入侵检测原型系统,支持Modbus、S7、IEC104、DNP3、OPC、IEC61850等主流电网工控协议的深度解析。自动学习网络数据,提取业务特征,形成白名单检测规则,内置电网工控网络特有的入侵检测策略,支持对工控业务攻击行为和异常行为的检测。.在已搭建的电力网络安全综合性仿真验证环境中应用验证电网工控入侵检测原型系统。2020年4月在国外浙江省电力有限公司杭州供电公司开展了电网入侵检测原型系统的试点应用工作。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(6)
Graph-Based Semi-Supervised Learning for Activity Labeling in Health Smart Home
健康智能家居中基于图的半监督学习活动标签
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3033589
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yan Hu;Bingce Wang;Yuyan Sun;Jing An;Zhiliang Wang
  • 通讯作者:
    Zhiliang Wang
Detecting stealthy attacks against industrial control systems based on residual skewness analysis
基于残差分析的工业控制系统隐秘攻击检测
  • DOI:
    10.1186/s13638-019-1389-1
  • 发表时间:
    2019-03-19
  • 期刊:
    EURASIP JOURNAL ON WIRELESS COMMUNICATIONS AND NETWORKING
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Hu, Yan;Li, Hong;Wang, Zhiliang
  • 通讯作者:
    Wang, Zhiliang
基于白名单机制的工控分级入侵检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    通信技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严彪;尹丽波;应欢;孙玉砚;陈新;孙利民
  • 通讯作者:
    孙利民
基于信息流和状态流融合的工控系统异常检测算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨安;胡堰;周亮;郑为民;石志强;孙利民
  • 通讯作者:
    孙利民
Detecting stealthy attacks on industrial control systems using a permutation entropy-based method
使用基于排列熵的方法检测对工业控制系统的隐形攻击
  • DOI:
    10.1016/j.future.2018.07.027
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    FUTURE GENERATION COMPUTER SYSTEMS-THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ESCIENCE
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Hu, Yan;Li, Hong;Wang, Rui
  • 通讯作者:
    Wang, Rui

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其他文献

基于无线传感器网络的智能物流跟踪系统
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙玉砚;杨红;刘卓华;皇甫伟
  • 通讯作者:
    皇甫伟
物联网蜜罐综述
  • DOI:
    10.19363/j.cnki.cn10-1380/tn.2020.07.09
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    信息安全学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    游建舟;吕世超;孙玉砚;石志强;孙利民
  • 通讯作者:
    孙利民
基于路况相似性的城市公交车到站时间预测机制
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    软件学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙玉砚;刘燕;周新运;孙利民
  • 通讯作者:
    孙利民

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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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