针对电网虚假数据注入攻击的移动目标防御分析

近期研究考虑通过主动扰动支路电纳来阻止电网状态估计中的虚假数据注入（FDI）攻击。该方法被称为移动目标防御（MTD）。然而，尽管部署了 MTD，攻击者仍有可能利用先前的支路电纳发起隐蔽的 FDI 攻击。本文中，我们证明，MTD 能够阻止所有利用先前支路电纳构造的 FDI 攻击，当且仅当 (i) 电力系统中的支路数 $l$ 不小于系统状态数 $n$ 的两倍（即 $l \geq 2n$，其中 $n + 1$ 为母线数）；(ii) 扰动覆盖所有母线的超过 $n$ 条支路的电纳。此外，我们证明，仅由单条支路连接（无论是否被扰动）的母线，其状态变量总能被攻击者修改。然而，为减少潜在攻击者的攻击机会，我们首先利用电纳扰动幅度对\emph{隐蔽攻击空间}维度的影响，该空间中攻击向量由先前支路电纳构造。接着，我们提出通过扰动适当的支路集合，可最小化\emph{隐蔽攻击空间}的维度并最大化覆盖母线数。此外，我们考虑了 MTD 激活所引起的运行成本增加。最后，我们使用 IEEE 标准测试电力系统进行了大量仿真以阐明我们的发现。