7、网络物理关键基础设施系统中数据损坏研究综述

网络物理关键基础设施系统中数据损坏研究综述

1. 引言

随着计算机技术的进步和硬件成本的降低，现代系统大多高度依赖存储的计算机数据。然而，许多系统中数据损坏难以避免，可能由传感器、处理器等硬件故障等非故意因素导致，也可能是攻击等故意行为造成。数据损坏会带来严重后果，如金融系统故障导致经济损失，关键基础设施和制造系统故障可能危及生命。

关键基础设施系统已从纯物理系统演变为网络物理系统（CPS），像智能电网、智能水分配网络等。CPS通过智能嵌入式系统、通信能力等提升物理基础设施功能，其智能控制依赖实时和历史数据。但近年来关键基础设施故障频发，凸显了CPS对准确实时数据的依赖以及对容错数据库系统的需求。

2. 数据损坏的来源

理解容错和可靠性对于讨论数据损坏来源至关重要。系统中威胁操作的常见术语有故障、错误和缺陷。数据损坏根据其在系统中的位置，可能是故障、错误或缺陷。错误数据产生方式分故意和非故意两种：
- 故意数据损坏 ：源于攻击，可分为网络攻击、物理攻击和网络 - 物理攻击。网络攻击远程破坏数据保密性等，如拒绝服务和恶意软件；物理攻击通过物理篡改系统或环境破坏操作，如绕过电表偷电；网络 - 物理攻击则是对网络和物理系统协同攻击，产生难以察觉的不良影响。
- 非故意数据损坏 ：由通信、处理或存储过程中的损坏以及不准确的传感器读数导致。传感器读数转换过程可能产生噪声数据，外部条件或传感器老化也会引入误差，传感器周期性故障会使数据不完整，部分传感器数据噪声更大。

现代计算机系统存在众多数据损坏源，在大型分布式系统中，错误数据的根源较难确定，但可采用相