重放攻击下具有切换拓扑结构的一阶多智能体系统的安全一致性

王玲 吴治海

【摘要】    本文研究了重放攻击下具有切换拓扑的一阶离散多智能体系统的安全一致性问题。针对重放攻击，本文提出了一种基于分布式模型预测控制的一致性协议，推导出了多智能体系统在重放攻击下实现安全一致性的充分条件。通过数值算例说明了一致性协议的有效性。

【关键词】    多智能体系统    重放攻击    安全一致性    模型预测控制

引言：

多智能体系统的安全性问题逐渐成为了热门的新兴研究方向之一。多智能体系统分布式协同控制的一个关键问题是仅利用智能体之间的相对信息来设计分布式控制器，使所有的智能体最终达到状态一致[1]。在实际应用中，在信息传输过程中往往会遇到很多攻击。例如在文献[2]中对网络安全控制进行了建模和分析。

近年来，关于多智能体系统的分布式安全控制有了一些研究结果[3-7]。Zhu等人考虑到攻击者是否可以在线调整其进攻战术，提出了两种新型攻击-安全分布式控制算法来应对虚假数据注入攻击，允许操作员利用最新收集的有关攻击者的信息来调整防御策略，两种算法都使车辆能够从任何初始配置和攻击者策略的初始估计中渐近地实现所需的编队[3]。Feng等人考虑到攻击网络拓扑的边而不是节点智能体会导致安全性能的损失的情况，分析了系统在两种连通性攻击下的分布式协同控制问题[4]。

实际上重放攻击也是对多智能体系统的主要网络威胁。Mo和Sinopoli首先分析了重放攻击对控制系统的影响[8]。……