基于二阶动力系统理论的物联网负载 altering 攻击对电网影响分析
密码学与安全
2021-03-30 v2 信息论
系统与控制
系统与控制
math.IT
摘要
近期研究表明，大规模基于物联网（IoT）的负载 altering 攻击会对电网运行产生严重影响，例如引起不安全的频率偏移并破坏电网控制回路的稳定性。在本工作中，我们提出一个分析框架，以研究基于 IoT 的静态/动态负载 altering 攻击（S/DLAAs）对电网动态响应的影响。该主题的现有工作主要依赖数值模拟，迄今尚无用于识别受害者节点的解析框架，而攻击者可从这些节点发起最具影响的攻击。为弥补这些不足，我们利用二阶动力系统的结果来分析 S/DLAAs 下的电网频率控制回路。我们使用系统特征解的参数敏感性来识别对应于最小代价失稳 DLAAs 的受害者节点。此外，为分析 SLAAs，我们给出了系统频率响应关于攻击者输入的闭式表达式，帮助我们刻画引起不安全频率偏移所需的最小负载变化。利用这些结果，我们将针对 S/DLAAs 的防御表述为一个线性规划问题，其中我们确定了需在受害者节点处保护的最小负载量，以确保系统安全/稳定。使用基准 IEEE 总线系统进行的广泛仿真验证了我们方法的准确性与有效性。
引用
@article{arxiv.2009.13352,
title = {Analysis of IoT-Based Load Altering Attacks Against Power Grids Using the Theory of Second-Order Dynamical Systems},
author = {Subhash Lakshminarayana and Sondipon Adhikari and Carsten Maple},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13352},
year = {2021}
}