具有间歇数据认证的抗攻击状态估计

针对控制系统的基于网络的攻击可能篡改传送至控制器的传感器数据，从而有效导致控制性能退化。因此，即便在传感器测量遭受攻击时，获取准确的状态估计也至关重要。本文分析了当任意传感器子集可能被隐蔽攻击者攻陷时，弹性状态估计器（RSEs）的性能。具体而言，我们考虑采用广为人知的基于l0的RSE与两种常用且可靠的入侵检测器（IDs）的系统。对于带界噪声的线性时不变被控对象，我们定义了完美可攻击性（PA）概念：当攻击可造成无界估计误差且不被所用ID检测（即隐蔽）时即为此情形。我们推导了必要且充分的PA条件，表明即便被控对象稳定，系统也可能被完美攻击。虽然使用标准密码学机制（如消息认证）可防止PA，其在网络攻击下确保数据完整性，但持续使用会带来显著的通信与计算开销。因此，我们还研究了即便间歇使用数据认证，对存在隐蔽攻击时RSE性能保障的影响。我们表明，若部分传感器的消息即便间歇地经过认证，隐蔽攻击亦无法造成无界状态估计误差。