3、基于 5G 网络的 CPS 安全通信研究

基于 5G 网络的 CPS 安全通信研究

1. 引言

在过去十年里，网络物理系统（CPSs）取得了显著的发展。CPSs 被视为工业物联网（IIoTs）的关键组成部分，在第四次工业革命中发挥着至关重要的作用。基于网络和物理系统的智能应用由 CPSs 实现，它们能够实时共享多种信息和数据。鉴于 CPS 和工业 4.0 巨大的经济潜力，预计到 2025 年，德国工业将受益 2670 亿欧元。

CPS 由多个联网系统组成，可监控、处理和控制真实的物联网相关设备。其主要由聚合器、执行器和传感器三个部分构成，能够感知和控制物理世界，并适应其变化。目前，CPSs 已广泛应用于智能电网、自主系统、医疗设备和军事领域（如原子反应堆）等多个知名领域。

然而，尽管 CPSs 具有诸多优势和创新，在工业 4.0 革命中发挥着关键作用，但也面临着重大的安全风险。由于其行为的多样性，CPSs 容易受到网络攻击。传统物联网设备资源有限，面临着各种网络安全问题。而如今 CPSs 被应用于关键领域，因此确保其安全性至关重要。

其中，分布式拒绝服务攻击（DDoS）是最大的安全威胁。DDoS 首次出现在 1996 年，它是拒绝服务（DoS）攻击的一种形式，与 DoS 的主要区别在于攻击源，DoS 的攻击源是单一的，而 DDoS 的攻击源是多个，多个受感染的设备会协同攻击目标系统。思科在 2020 年发布的报告显示，截至 2018 年，记录的 DDoS 攻击次数为 790 万次，随着全球互联网用户数量的增加，预计到 2023 年将翻倍至超过 1500 万次。

为了应对 DDoS 攻击，有许多技术和工具可供使用，如空路由技术、重定向技术、负载均衡基础设施和蜜罐等。蜜罐自 1991