网络化倒立摆系统的偏差攻击及其检测方法

徐彬彬， 洪 榛， 赵 磊， 俞 立

(浙江工业大学 信息工程学院, 杭州 310023)

网络化控制系统(NCS)是控制技术、计算机网络与通信技术的结合，通过网络形成闭环反馈的控制系统[1].随着科技的发展，NCS的应用范围也越来越广泛，如复杂的工业控制系统、监控系统、无人驾驶系统等[2].但是，随着NCS与外部网络的联系越来越密切，系统的漏洞也逐渐暴露，即面临外部攻击的威胁也越来越多.

工控系统中设备之间的信息传输依赖于网络，由于工业网络实现的功能较为单一，没有着重关注信息传输的漏洞，部分设备甚至处于“裸奔”状态，攻击者容易侵入网络内部，监听工控系统中的通信数据，设计恶意攻击和破坏系统.目前，已知针对NCS的攻击主要是破坏其可靠性、可用性以及完整性[3].刘烃等[4]从时间隐蔽和空间隐蔽角度将NCS的攻击进行分类，分析了十余种攻击方法，其中大部分是针对数据完整性的攻击；Urbina等[5]通过修改水箱系统传感器的测量值控制执行器以实行攻击，并展示了攻击者可以智能地针对传统不良数据检测，设计相应的隐蔽性攻击；Quarta等[6]探讨了现代工业机器人面临的安全问题，提出一种攻击模型，并通过实验展示了攻击者破坏机器人控制器的过程，获得机器人的完全控制权限，改变了生产过程.

针对上述攻击，研究人员提出了相应的检测方法.Manandhar等[7]提出采用基于欧几里德的检测器来检测虚假数据注入攻击.由于当前绝大多数工控设备还在使用无……