89、基于代理的网络物理系统攻击模拟与分析框架

基于代理的网络物理系统攻击模拟与分析框架

在当今数字化时代，网络物理系统（CPS）在各个领域的应用日益广泛，其安全性也成为了至关重要的问题。本文将介绍一种基于代理的框架，用于模拟和分析CPS中的攻击，并通过一个水处理厂的案例研究来验证该框架的有效性。

1. 研究贡献

• 状态条件图（SCG） ：用于表示各种网络和物理组件之间的结构关系。
• 基于代理的可扩展框架 ：能够对CPS进行建模，模拟各种网络和物理攻击，并分析系统的稳态响应。
• 案例演示 ：在水处理厂中展示了基于代理的框架的适用性，并分析了系统在网络和物理攻击后的响应。

2. 网络物理系统建模

2.1 CPS的结构

典型的大规模CPS的网络控制部分可以通过分层的功能层来描述，各层通过交换信息（监控和/或控制）来执行预定义的计算任务，通信介质可以是有线或无线的。具体各层功能如下：
- 物理层 ：包含要控制的物理工厂或系统，通常用微分代数方程建模，还包括传感器和执行器，用于与监管控制层交换信息以计算和应用控制动作。
- 监管控制层 ：主要由一组可编程逻辑控制器（PLC）或远程终端单元（RTU）组成。PLC/RTU根据从传感器获取的信息和从监督层收到的设定点，通过预编程逻辑计算控制动作，并通过执行器应用这些动作来控制分配给它的过程。不同的PLC通过通信网络交换信息以协调不同的依赖过程和有效控制整个系统。