9、网络物理关键基础设施系统中的数据损坏研究

网络物理关键基础设施系统中的数据损坏研究

1. CPS IDS监测机制

在传统的网络计算系统中，CPS IDS（入侵检测系统）发挥着重要的监测作用。它不仅会对嵌入式组件进行监控，还会关注物理环境。因为在遭受攻击时，这些部分可能会呈现出异常的特性和行为。然而，许多CPS中仍在使用的遗留技术让这一监测过程变得复杂。部分遗留组件基于机械或液压控制，没有网络组件，这使得对它们进行修改或访问变得困难。所以，CPS IDS必须依据对物理环境的传感器读数来定义可接受的组件行为。

2. 数据损坏的缓解方法

检测到的数据损坏或缺失可以根据数据的关键程度和有效时间间隔，采用多种方式进行缓解。缓解措施可以通过纠正、替换或忽略损坏的数据来实现。在许多CPS应用中，单个数据的使用寿命非常短，这使得一些纠正或替换技术不太适用。而且，许多纠正和缓解技术需要大量的计算，导致能源消耗过高。不过，在其他应用中，缺失和损坏的数据会降低信息质量，忽略这些错误可能会对数据分析产生严重影响。以下是一些缓解缺失和损坏数据的方法：
- 插补法 ：该技术根据数据流的概率模型，用估计值替换缺失的数据值。
- 预测值插补法 ：此方法基于数据集用估计值替换缺失的数据。估计方法的复杂度各不相同，从均值或众数到基于训练数据的更复杂估计都有。
- 基于分布的插补法 ：使用分类算法替换缺失的数据。当遇到缺失值时，会创建一组伪实例，对每个伪实例进行测试，然后通过加权比较选择替换值。
- 唯一值插补法 ：利用历史信息进行简单替换，以填补缺失值。